×
09.05.2019
219.017.500c

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИФТОРИДОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к способу получению трифторидов редкоземельных элементов, применяемых в лазерной и инфракрасной технике. Способ получения трифторидов редкоземельных элементов заключается в воздействии на порошки полуторных сульфидов α-LnS (Ln=La-Dy) с размером 30-60 мк, фтористоводородной кислоты с концентрацией не менее 50%, взятой в избытке 30-50%, при комнатной температуре до окончания выделения газа сероводорода. Вводный раствор кислоты декантируется с осадка. Оставшуюся жидкую фазу удаляют при вакуумной сушке, остаточном давлении до 1 Па и нагреве в интервале температур от комнатной до 60-80°C. Полученный порошок термически обрабатывают в вакууме 0,1 Па при температурах до 200°С. Изобретение обеспечивает эффективное получение трифторидов редкоземельных элементов с минимальным содержанием примесных кислородсодержащих фаз. 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к способу получения трифторидов редкоземельных элементов (РЗЭ) с минимальным содержанием примесных кислородсодержащих фаз, применяемых в лазерной и инфракрасной технике.

Известен способ получения трифторидов РЗЭ [1, 2, 4], заключающийся в растворении исходного соединения - полуторного оксида РЗЭ Ln2O3 (Ln=La-Dy) в концентрированной соляной или серной кислоте и дальнейшем осаждении трифторидов РЗЭ фтористоводородной кислотой из раствора. Фтористоводородную кислоту вводят до концентрации 2-5 г/л HF при 30-85°С и выдерживают в течение 0,5-1,5 ч, после чего осадок трифторидов редкоземельных элементов отделяют от маточного раствора фильтрацией. Полученный осадок несколько раз промывают фтористоводородной кислотой, после чего жидкую фазу выпаривают. Высушенный осадок смешивают с шестикратным избытком NH4HF2, смесь прессуют и нагревают в потоке азота до 400°С.

Протекающие процессы отражают уравнения реакций:

Ln2O3 + 6HCl [3H2SO4] = 2LnCl3 [Ln2(SO4)3] + 3H2O

LnCl3 + 3HF = LnF3 + 3HCl

Основные недостатки способа состоят в следующем: низкая степень извлечения трифторидов РЗЭ из кислотных растворов при действии фтористоводородной кислоты (70-80%) и относительная длительность процесса не менее 0,5 ч. Реакция осаждения трифторидов РЗЭ происходит неполно, увеличение продолжительности процесса более 1,5 ч нецелесообразно, так как не происходит заметного увеличения степени извлечения трифторидов [3].

Задача заявляемого изобретения - разработать эффективный способ получения трифторидов LnF3 (Ln=La-Dy) с минимальным содержанием примесных кислородсодержащих фаз.

Технический результат изобретения заключается в минимизации побочных реакций, привносящих в трифториды редкоземельных элементов кислородсодержащие фазы.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения трифторидов редкоземельных элементов (РЗЭ), заключающемся в воздействии на соединения РЗЭ фтористоводородной кислоты с последующей обработкой шихты, особенностью является то, что в качестве исходного соединения используют порошки полуторных сульфидов α-Ln2S3 (Ln=La-Dy) с размером 30-60 мк, воздействие фтористоводородной кислоты с концентрацией не менее 50%, взятой в избытке 30-50%, проводится при комнатной температуре до окончания выделения газа сероводорода - H2S (выдержка до 1 минуты), водный раствор кислоты декантируется с осадка, оставшуюся жидкую фазу удаляют при вакуумной сушке, остаточном давлении до 1 Па и нагреве в интервале температур от комнатной до 60-80°С, полученный порошок термически обрабатывают в вакууме 0,1 Па при температурах до 200°С.

Минимальное содержание примесных кислородсодержащих фаз обеспечивается двумя факторами:

- использованием исходных полуторных сульфидов α-Ln2S3 стехиометрического состава;

- условиями протекания реакции, позволяющими минимизировать вероятность побочных реакций, привносящих в получаемые трифториды кислородсодержащие фазы.

При приливании фтористоводородной кислоты к порошку полуторного сульфида РЗЭ в течение 1-5 секунд протекает гетерогенная химическая реакция:

Ln2S3 + 6HF = 2LnF3↓ + SH2S↑

В течение протекания реакции выделяется сероводород. В процессе реакции сразу образуется продукт LnF3, находящийся в твердой фазе с плотной зеренной структурой, компактно сформированной в жидкой фазе. Образование газообразного сероводорода, удаляющегося из зоны реакции, определяет смещение равновесия в сторону продуктов реакции, а именно соединений LnF3. Уменьшается количество остающихся продуктов реакции. Водный раствор фтористоводородной кислоты декантируют с осадка образовавшегося трифторида РЗЭ через 1 минуту после приливания фтористоводородной кислоты, что минимизирует возможные побочные реакции, например образование оксифторидов при контакте LnF3 с водой. Оставшуюся жидкую фазу удаляют при вакуумной сушке, остаточном давлении до 1 Па и нагреве в интервале температур от комнатной до 60-80°С. Для укрупнения полученных частиц LnF3 (Ln=La-Dy) и придания им большей химической инертности полученные трифтоиды термически обрабатывают в вакууме при 0,1 Па при температурах до 200°С.

Особенность данного метода в том, что условия получения трифторидов РЗЭ обеспечивают минимальную вероятность попадания в продукты примесных кислородсодержащих фаз, так как в качестве исходного соединения используются порошки полуторных сульфидов α-Ln2S3 (Ln=La-Dy) стехиометрического состава, не содержащие примеси кислородсодержащих фаз. Взаимодействие полуторных сульфидов α-Ln2S3 с плавиковой кислотой протекает в течение 1-5 секунд с интенсивным выделением сероводорода (H3S) (после чего прекращается выделение газа), в результате образуются нерастворимые трифториды. Условия проведения синтеза исключают образование примесных кислородсодержащих фаз. За время проведения процесса практически не протекает реакция гидролиза порошка α-Ln2S3. Быстрота взаимодействия значительно сокращает время процесса, уменьшает количество операций при работе с фторсодержащими реагентами.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. Навеску 5.0 г порошка (30-60 мк) полуторного сульфида лантана в альфа-модификации α-Ln2S3 помещаем в стеклоуглеродный тигель и небольшими порциями приливаем фтористоводородную кислоту (концентрацией не менее 50%). При комнатной температуре процесс интенсивно протекает в течение 1-5 секунд и сопровождается выделением газа сероводорода. Водный раствор фтористоводородной кислоты декантируют с осадка образовавшегося трифторида через 1 минуту после приливания фтористоводородной кислоты, оставшуюся жидкую фазу удаляют при вакуумной сушке, остаточном давлении до 1 Па и нагревании до 60-80°С. Полученный порошок трифторида лантана (LnF3) термически обрабатывают в вакууме 0,1 Па при температурах до 200°С. По данным весового анализа выход LaF3 составляет более 99,95% (0,05% технологические потери). По данным РФА полученный продукт обладает фазовой однородностью и присутствует только фаза LaF3.

Осуществление изобретения позволяет повысить фазовую однородность трифторидов РЗЭ, уменьшить количество операций при работе с фторсодержащими реагентами, что значительно упрощает и сокращает время процесса. Продуктами являются трифториды РЗЭ с минимальным содержанием примесных кислородсодержащих фаз.

Список литературы

1. Greis О. Ein Beitrag zur Strukturchemie der Selten-Erd-Trifuoride /Greis O., Petzel T. // Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. - 1974. - Band 403. - Heft 1, s.1-96.

2. Федоров П.П., Соболев Б.П. Морфотропные переходы в ряду трифторидов редкоземельных элементов. - Кристаллография, 1995. - Том 40. - №2. - С.315-321

3. Андрианов А.М., Русин Н.Ф., Буртненко Л.М. и др. Влияние основных параметров процесса на эффективность выщелачивания РЗЭ из фосфогипса серной кислотой. // ЖПХ. - 1976, т.49, №3, с.636-638.

4. Патент Российской Федерации RU 2109686 «Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса». Дмитриев А.О., Яковлева Е.Ю., Шемякин B.C., Мартынов А.И.

Способ получения трифторидов редкоземельных элементов (РЗЭ), заключающийся в воздействии на соединения РЗЭ фтористоводородной кислоты и последующей обработке шихты, отличающийся тем, что в качестве исходного соединения используют порошки полуторных сульфидов α-LnS (Ln=La-Dy) размером 30-60 мкм, воздействие фтористоводородной кислоты с концентрацией не менее 50%, взятой в избытке 30-50%, проводится при комнатной температуре до окончания выделения газа сероводорода - HS (выдержка до 1 мин), водный раствор кислоты декантируется с осадка, оставшуюся жидкую фазу удаляют при вакуумной сушке, остаточном давлении до 1 Па и нагреве в интервале температур от комнатной до 60-80°С, полученный порошок термически обрабатывают в вакууме 0,1 Па при температурах до 200°C.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-4 of 4 items.
29.04.2019
№219.017.4541

Газогенераторная установка с обращенным процессом горения для выработки синтез-газа из углеродсодержащего сырья и углекислого газа

Изобретение относится к области химии. Газогенераторная установка с обращенным процессом горения для выработки синтез-газа из углеродсодержащего сырья и углекислого газа содержит газогенератор с камерой 47 газификации и огнеупорной теплоизоляцией 50, фурмы 49 для подачи воздуха в окислительную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002405025
Дата охранного документа: 27.11.2010
09.05.2019
№219.017.4c52

Способ создания маточного стада и базы сбора икры пеляди

Изобретение относится к товарному рыбоводству и может быть использовано при сборе икры пеляди. Способ выращивания маточного стада пеляди состоит в использование замкнутого заморного озера, снабженного водоемом-спутником, соединенным с озером водозаборным и водосбросным каналами и одним или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002393668
Дата охранного документа: 10.07.2010
18.05.2019
№219.017.58f1

Электролит для осаждения сплава висмут-галлий

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности, к электролитическому осаждению сплава висмут-галлий. Электролит содержит, г/л: хлористый висмут 30-40, хлористый галлий 1-5, хлористый аммоний 20-30, трилон Б 35-45, выравниватель А 1,5-2,5. Технический результат - получение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002410474
Дата охранного документа: 27.01.2011
29.05.2019
№219.017.6783

Способ повышения качества разделения водонефтяных эмульсий с использованием нанодеэмульгаторов

Изобретение относится к подготовке нефти и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности для увеличения скорости и глубины разделения водонефтяных эмульсий с помощью деэмульгаторов. Описан способ повышения качества разделения водонефтяных эмульсий с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002413754
Дата охранного документа: 10.03.2011
Showing 1-10 of 19 items.
10.06.2013
№216.012.48af

Лазерная фторидная нанокерамика и способ ее получения

Изобретение относится к технологии получения оптических поликристаллических материалов, а именно фторидной керамики, имеющей наноразмерную структуру и усовершенствованные оптические, лазерные и генерационные характеристики. Фторидную нанокерамику получают термомеханической обработкой исходного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484187
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.10.2013
№216.012.7950

Способ получения порошков твердых растворов оксисульфидов лантана, неодима, праозеодима и самария

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к способу получения порошков твердых растворов оксисульфидов редкоземельных элементов, для изготовления керамических изделий, люминофоров и лазерных материалов. Способ получения порошков твердых растворов оксисульфидов лантана,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496718
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.12.2013
№216.012.8804

Способ получения порошков фторсульфидов редкоземельных элементов lnsf

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к получению порошков, которые могут применяться в лазерной технике и оптическом приборостроении. Способ получения порошков фторсульфидов редкоземельных элементов (РЗЭ) включает приготовление шихты и последующую ее термическую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500502
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.05.2014
№216.012.c2db

Способ получения оптической керамики

Изобретение относится к технологии получения оптических поликристаллических материалов, а именно керамики на основе фторидов щелочноземельных и редкоземельных элементов, обладающих свойствами широкого спектра действия в виде лазерных и сцинтилляционных материалов. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515642
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.06.2014
№216.012.d041

Кристаллический сцинтилляционный материал на основе фторида бария и способ его получения

Группа изобретений относится к области сцинтилляционной техники, к эффективным быстродействующим сцинтилляционным детекторам, предназначенным для регистрации гамма-излучения, в приборах для быстрой диагностики в медицине, промышленности, космической технике, научных исследованиях и высоких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519084
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.09.2014
№216.012.f100

Полукорпус шарового крана с фланцем и способ его изготовления

Группа изобретений относится к области обработки металлов давлением и может быть использована при изготовлении корпусных деталей трубопроводной арматуры, в частности цельноштампованного полукорпуса шарового крана, имеющего фланец. Исходную трубную заготовку размещают в матрице первого штампа и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527518
Дата охранного документа: 10.09.2014
27.04.2015
№216.013.4689

Способ визуализации двухмикронного лазерного излучения в видимый свет

Изобретение относится к области оптики и касается способа визуализации двухмикронного лазерного излучения. Визуализация осуществляется путем облучения двухмикронным лазерным излучением образца, имеющего спектральную полосу поглощения, близкую к спектральной полосе лазерного излучения. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549561
Дата охранного документа: 27.04.2015
27.06.2015
№216.013.5885

Способ получения порошков соединений диоксосульфидов редкоземельных элементов lnos и твердых растворов на их основе ln'os-ln''os ( ln, ln', ln''=gd-lu, y)

Изобретение относится к области неорганической химии. Шихту для получения порошков соединений LnOS, LnOS-Ln′OS, где Ln, Ln′=Gd - Lu, Y готовят добавлением серной кислоты к растворам нитратов редкоземельных элементов и осаждением, соосаждением, кристаллизацией, сокристаллизацией полученных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554202
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.11.2015
№216.013.8be1

Способ изготовления поковок типа крышек или днищ

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении объемной штамповкой поковок типа днищ или крышек с утолщенным фланцем. Исходную нагретую заготовку помещают в первый штамп, в котором одним ходом пуансона производят ее осадку и прошивку. При этом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567416
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.02.2016
№216.014.c4bd

Способ получения порошка фторида стронция, активированного фторидом неодима, для лазерной керамики

Изобретение может быть использовано при изготовлении сырья для горячего прессования фторидной лазерной керамики. Способ получения порошка фторида стронция, активированного фторидом неодима, включает взаимодействие раствора фторида аммония с раствором, содержащим нитрат стронция и нитрат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574264
Дата охранного документа: 10.02.2016
+ добавить свой РИД