Способ получения галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов

 

<п>943200

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистичесиик

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) За" влено 20. 10 ° 80 (21) 2997137/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (51)М. Кл. с 01 В 9/oe

f0cJАврстеенный конитет

СССР (23) Приоритет— во делан каебретеимй н открытей (53) УДК ее1 472 (088.8) Опубликовано 15.07. 82. Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 15. 07. 82 (72) Авторы изобретения

О. В. Лебедев и В. К. Фомин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЛОГЕНИДОВ ЦЕЛОЧНЫХ

И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к технологии минеральных солей и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ получения йодидов щелочных металлов путем взаимодействия в водной среде при нагревании йода, гидроокиси щелочного металла и муравьиной кислоты, в котором для сокращения продолжительности процесса муравьиную кислоту вводят у количестве 95-1004 от стехиометрически необходимого количества и дополнительно вводят серную кислоту до рН

1-3 с последующим введением железной стружки, кипячением раствора, обработкой еro гидроокисью бария и гидроокисью щелочного металла до рН 9-10, отделением твердой фазы, упариванием раствора и кристаллизацией целевого продукта с выделением кристаллов 1).

Однако этот способ характеризуется недостаточно высокой скоростью процесса.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения бромидов щелочных и щелочно" земельных металлов, включающий взаимодействие брома, восстановителя1о алюминия и воды в присутствии катализатора - галогенида галия, взятого в количестве 0,005-0,000013 от массы реагентов, отделение избытка алюминия от раствора, нейтрализацию

15 раствора гидроокисью соответствующе" го металла, отделение осадка гидроокиси алюминия фильтрацией с последу. ющей промывкой осадка, упариванием раствора и выделением из него про о дукта в кристаллическом виде (21.

Недостатком этого способа является низкая скорость процесса при получении иодидов металлов, время

Т а б л и ц а

Показатели

Загружено алюминия, кг

0,0388 0,035 0,0332 0,033 0,034 0,033

Загружено 1003-ного йода, кг

0,398

0,392 0,389

0,389 0,389 0,389

Загружено воды„ кг 0,6

0,6

0,6

О,б

0,6

0,6

3 94 до начала реакции индукционный период) 65 мин, производительность реактора на стадии взаимодействия по иоду 0,09 кг/ч, производительность на стадии нейтрализации по гидроокиси соответствующеro металла

0,016 кг/ч, производительность ста" дии фильтрации с учетом времени промывки осадка 0,011 кг/ч.

Цель изобретения - повышение скорости процесса при получении иодидов металлов.

Поставленная цель . достигает.ся тем, что согласно способу получения галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов, заключающемуся во взаимодействии галогена, восстановителя - алюминия и воды в присутствии катализатора - галогенида галия, отделении избытка алюминия от раствора, нейтрализации раствора гидроокисью соответствующего металла, отделения осадка гидроокиси алюминия фильтрацией с последующей промывкой осадка, упариванием раствора и выделением из него продукта в кристаллическом виде, взаимодействие осуществляют с введением иодида соответствующего металла в количестве 2-63 от массы исходных реагентов.

Пример 1 (известный). Получение чодида лития.

В стеклянный реактор с мешалкой загружают 0,6 кг воды и,0,0388 кг гранулированного алюминия и 2,5 мг йодида галлия, что составляет

0,00043 от массы загруженных компонентов. Затем в реактор загружают

0,098 кг кристаллического. йода при

22ОС. Через 65 мин начинается реакция между йодом и алюминием. При

3200 ф этом температура реакционной массы повышается, поэтому реактор охлаждают водой, чтобы во время синтеза температура не превышала 60 С. Порциями по 0,05 кг в течение 4,5 ч загружают еще 0,3 кг йода, затем температуру поднимают до 80-95 С и горячий раствор фильтруют от избытка алюминия в реактор нейтрализации. В реактор нейтрализации дозируют при охлаждении 0,738 кг

103-ного раствора гидроокиси лития со скоростью 0,016 кг/ч до рН 7,0-7,2 при непрерывном перемешивании. Содержимое реактора выдерживают 1-2 ч для отстаивания гидроокиси алюминия. Осветленный раствор декантируют. Гидроокись алюминия отфильтровывают и промывают в 2-4 приема по 0,0 10,03 кг дистиллированной водой.

Затем осадок промывают до отсутствия в промывных водах йодидов. Отмытый осадок сушат при 90- 100 С в сушильном шкафу. Раствор йодида лития упаривают и выделяют йодид лития известными приемами. Получают

0,0673 кг гидроокиси алюминия с выходом 86,23 и 0,384 кг йодида лития с выходом 95,64.

П р и и е р 2 . Процесс ведут как описано в примере 1.

После загрузки воды и алюминия в реактор загруж1ют йодид лития, а затем порциями по 0,05 кг загру35 жают йоде

Полученный йодид лития соответствует по ИРТУ 6-09-3293-66 квалификации "чистый".

В табл.! приведены результаты щ опытов, показывающие влияние введения в реакционную смесь йодида лития на скорость процесса.

943200

Продолжение табл. 1

Показатели

1 2 4 6

Загружено йодида галлия, кг 10

2 5

2 5

2 5

2,5

2,5

2,5

0,0729 0,073

0,0738 0,0735 0,0731

0,073

15

0,394 0,394 0 393

0,390 0,394

0,384

Получено гидроокиси алюминия, в пересчете на 100/-ную, кг 0,0673 0,0695 0,0708 0,0721 0,0721 0,0721

Время до начала реакции (индукционный период), мин 65

45

Выход йодида лития, Ф, . 98,0 97,.9

98,0

97,2 98,0

95,6

Выход гидроокиси алюминия, 89, 1 91,8

86,2

92,5 92,5

92,5

О, 142 О, 142

0,14

0, » 0,135

0,09

0,02 0,025

0,016

0,03

0,031 0,031

0,012 0,014

0,016 0,016. 0,016

0,011

Подано гидроокиси лития на нейтрализацию, в пересчете на 1004-ную, кг

Избыток алюминия, 3 от теоретически необходимого

Получено йодида лития, в пересчете на 1003-ный, кг

Производительность реактора синтеза по йоду, кг/ч

Производительность на стадии нейтрализации по гидроокиси лития, кг/ч

Производительность стадии фильтрации с учетом времени промывки осадка, кг/ч

Йодид лития, Ф от массы загруженных компонентов

943200

Йодиды

Показатели натрия .капия цезия кальция магния аммония

Загрузка 1003-ного алюминия, кг

0,033 0,033 0,033 о,033 0,о33

0,033

Загрузка 1003-ного йода, кг

0,389

0,389 0,389 ., 0,389

0,389 0,389

Загрузка воды, кг

0,85

0»7

0,7

0,8

0,7

0,6

Подано на нейтрализацию гидроокиси металла, в пересчете на 1004-надю, кг

0»178 0»459 0,113 0,089 0»104

0,122

Потери реагентов, Ф

7,5 алюминия

1,8 йода гидроокиси металла

1,4

1,4

1,5

1,4

1,4

Избыток алюминия, Ф от теоретически необходимого

15

15

Выход, в расчете на 1003-ные продукты, кг йодида металла

0,488 0,667 0,588 0,614 0,423

0,717 0,0724 0,0715 0,0725 0,0716

0,441 гидроокиси алюминия

0,072

Выход, Ф» 1003-ных йодида металла

98,2

98

98

97 гидроокиси алюминия

92,5

93

92

Из табл. 1 видно, .что время синтеза при .введении в реакционную смесь иодида лития сокращается, а скорость процесса возрастает. Введение более

63 иодида лития не вызывает улучите" s ния технико-экономических показателей процесса, а некоторые даже снижает., Введение менее 23 иодида лития значительно снижает скорость процес.< . а, - o

Пример 3 . Процесс ведут, как описано в .примере 3. В реактор вводят 0,00Î43 катализатора и 4Ô йодида металла от массы загруженных реагентов. Нейтрализацию ведут гидроокисями соответствующих металлов, взятыми в виде 103-ных растворов или взвесей в воде.

В табл. 2 приведены данные для синтеза различных йодидов металлов.

Таблица 2

10 Продолжение табл. 2

943200

Йодиды

Показателя натрия калия цезия кальция магния аммония

Производительность по стадиям про" цесса, кг/ч реактора синтеза (по йоду) нейтрализатора (по

100 "ным гидроокисям металлов) О, 140

0,14

0,14

0,14

0,14

0,14

0,073 0,187 0,046 0,036 0,043

0,05

0,027 0,024 0,025 0,017

0,018

0,02 фильтрации

Соответствие техническим условиям по

ГОСТ ТУ ЦИ

4232-74 4481-54

ИРТУ ГОСТ

6-09- 3764-1091- -64

-64

ИРТУ

6-09-5775-64

ГОСТ

8422-66

"чистый" "чистый" "чистый"

Наличие кристаллизационной

Нет

8 Нет

Нет

Нет

Формула изобретения

Способ получения галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов, включающий взаимодействие галогена, восстановителя — алюминия и воды в присутствии катализатора - галогенида галия, отделение избытка алюминия,от раствора, нейтрализацию раствора гидроокисью соответствующего металла, отделение осадка гидроокиси алюминия фильтрацией с последующей промывкой осадка, упариванием раствора и выделением из него продукта в кристаллическом виде, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения скорости процесса при получении йодидов металлов, взаимодействие осуществляют с введением йодида соответствующего металла в количестве 2-63 от массы исходных реагентов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР и 560826, кл. С 01 0 3/12, 1975 °

2. Авторское свидетельство СССР по заявке и 2866414, кл. С 0 l 8 9/04, 1979 (прототип) .

Как видно из табл. 2, для синтезированных йодидов металлов, кроме лития йодистого, данные о котором взяты из табл. l, наблюдаются те же закономерности, что и для йодида ли-. тия: скорость процесса при введении в реакционную смесь йодидов возрастает, время синтеза сокращается, выход целевых продуктов возрастает.

Таким образом, данный способ позволяет повысить скорость процесса при получении йодидов щелочных и щелочноземельных металлов: время до начала реакции (индукционный период) сокращается с 65 мин до 5-10,мин, производительность реактора на стадии .взаимодействия по иоду повышается с

0,09 до 0,135-0,142 r/÷, производительность на стадии нейтрализации по гидроокиси соответствующего металла повышается с 0,0 16 до 0,025-0,187 кг/ч, производительность стадии фильтрации с учетом времени промывки осадка повышается с 0,011 до 0,014-0,027 кг/ч.

Кроме того, данный способ повышает

55 выход продукта, снижает потери и расход реагентов, что приводит к снижению себестоимости целевого продукта на 2-6i.

"чистый" "чистый" "чистый"