×
10.04.2019
219.017.05ed

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИДОВ МЕТАЛЛОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к нанотехнологии по разработке оптически прозрачной нанокерамики на основе простых и сложных фторидов. Изобретение касается способа получения фторидов металлов, заключающегося во взаимодействии газообразного фтористого водорода с соединениями щелочных, щелочноземельных и редкоземельных металлов в форме порошков микронных размеров с получением нанопорошков фторидов металлов. Гидрофторирование проводят при температуре 150-200°С в течение 1-2 часов. В качестве соединений используют гидриды, нитраты и оксиды вышеуказанных металлов. Заявленный способ позволяет получить тонкие порошки фторидов металлов. Также заявленный способ возможно проводить при более низкой температуре по сравнению с известными способами, и с меньшим расходом фтористого водорода. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к нанотехнологии по разработке оптически прозрачной нанокерамики на основе простых и сложных фторидов с низкими (10-2-10-3 см-1) оптическими потерями для создания на ее основе активных и пассивных элементов фотоники.

Для производства нанокерамики необходимо иметь нанопорошки фторидов металлов, активированных редкоземельными элементами. Элементы оптической керамики должны обладать повышенной, по сравнению с монокристаллами соответствующих соединений, лучевой прочностью, спектром пропускания от 0,2 до 6 мкм и оптическими потерями не хуже 10-2 см-1 на длине волны генерации.

Также общеизвестно, что технология получения оптической керамики по сравнению с выращиванием монокристаллических материалов для оптических целей менее трудоемка и экономически более выгодна.

В настоящее время порошкообразные неорганические фториды получают различными методами, которые условно можно подразделить на две основные группы. Первая объединяет методы, основанные на осаждении фторидов из растворимых солей соответствующих металлов плавиковой кислотой (водные методы) с последующим термическим разложением полученных гидратированных фторидов до безводного состояния. Ко второй группе относятся методы, основанные на фторировании (HF, F2 и другими фторирующими агентами) при повышенных температурах различных соединений (оксидов, гидроксидов, карбонатов, оксалатов и т.д.) соответствующих металлов. Всем методам присущи свои достоинства и недостатки.

Методы, относящиеся ко второй группе, обладают по сравнению с водным рядом существенных преимуществ:

- полученные фториды являются безводными;

- исключаются операции осаждения, отмывки, декантации, фильтрации фторидов, их сушки и прокаливания;

- легче организовать непрерывные полностью автоматизированные процессы;

- отпадает необходимость переработки маточных растворов;

- занимают меньшие производственные площади.

Только применение безводных процессов позволяет получать фториды с минимальным содержанием кислорода в них. Исходным материалом служат оксиды соответствующих металлов, которые получают термическим разложением карбонатов, гидроксидов, оксалатов и т.д.

При получении безводных РЗ-фторидов сухим методом используют достаточно высокие температуры 600-700°С и время обработки оксидов фтористым водородом составляет 8-10 ч. Расход HF достигает 200-250% к стехиометрии (Спеддинг Ф., Даан А. Получение иттрия и некоторых тяжелых РЗМ. // Редкоземельные металлы. - М.: Изд-во иностр. лит., 1957. с.325-328.) При этом отмечены коррозионные проблемы, трудности при выборе конструкционных материалов для оборудования.

Температурные условия и время процесса могут быть значительно снижены за счет подготовки исходного сырья (Маширев В.П. и др. Разработка пирометаллургических методов и оборудования для получения безводных фторидов металлов. // Докл. на 9-м Международном конгрессе по химическим процессам и оборудованию. ХИСА-87. Прага, 1987, с.46). Общеизвестно, что реакционная способность или активность твердофазных реагентов в большей степени зависит от состояния кристаллической решетки, обусловленного, в частности, способом приготовления или обработки реагентов.

Одним из наиболее распространенных методов получения активных порошкообразных препаратов является термическое разложение исходных веществ.

Известны методы получения фторидов РЗЭ и щелочноземельных элементов путем воздействии газообразным фтористым водородом на оксиды, полученные термическим разложением исходных веществ (патент №2104934, МКИ С01F 3/00, патент №2107029, МКИ C01F 17/00). Недостатком этих методов является невозможность получения тонких порошков.

Наиболее близким по существу является способ получения фторидов редкоземельных металлов и иттрия (патент №2038310, C01F 17/10), заключающийся в том, что гидрофторированию подвергали оксиды, оксалаты, карбонаты и гидроксиды при температуре 380-550°С.

Недостатком данного способа также является невозможность получения тонких порошков.

Техническим результатом предложенного изобретения является получение нанопорошков фторидов щелочных, щелочноземельных и редкоземельных элементов.

Технический результат достигается тем, что нанопорошки фторидов щелочных, щелочноземельных и редкоземельных элементов получают воздействием фтористого водорода на порошки их соединений микронных размеров. В качестве соединений использовали оксид, гидрид и нитрат вышеуказанных элементов.

Гидрофторирование проводили при температуре 150-250°С в течение 1-2 часов. Расход фтористого водорода находится в пределах 120-150% к стехиометрии.

Пример 1. Безводные образцы LiF были получены из гидрида лития. Гидрид лития представляет собой бесцветные кристаллы с кубической гранецентрированной решеткой (а=0,4083 нм). При измельчении порошок приобретает белый цвет. Взаимодействию с HF был подвергнут порошок гидрида гранулометрического состава, представленного ниже (Табл.1). Температура гидрофторирования была 150°С.

Табл.1
радиус, мкм<22-44-66-88-1010-20>20
мас.%26172232525

Время взаимодействия образцов порошка гидрида лития с фтористым водородом составляло 45 мин при расходе HF до 125% к стехиометрии. Степень фторирования составила 99,9%. Рентгенофазовый анализ показал только фазу LiF с кубической решеткой (а=0,403 нм). Средний радиус размера частиц был порядка 20 нм.

Пример 2. Порошки Y(NO3)3×Н2О были переведены взаимодействием с газообразным фтористым водородом в YF3 при температурах 200°С и при избытке HF 25% к стехиометрии. Время взаимодействия - 60 мин. Степень фторирования порошков YF3 была в пределах 99,91-99,98%. Рентгенофазовый анализ показал, что образцы содержат одну фазу трифторида иттрия с ромбической решеткой типа FeC (а=0,637 нм, в=0.686 нм, с=0,439, z=4, пространственная группа Pnma; рентгеновская плотность 5,069 г/см3). Образцы YF3 имели площадь удельной поверхности в пределах 22-65 м2/г и средний диаметр размера частиц в пределах 30-70 нм.

Пример 3. Порошки Nd(NO3)3 также были переведены взаимодействием с газообразным фтористым водородом в NdF3 при температуре 250°С и при избытке HF - 50% к стехиометрии. Время взаимодействия - 120 мин. Степень фторирования порошков NdF3 была в пределах 99,83-99,93%. Площадь удельной поверхности находилась в пределах 8-35 м2/г. Средний диаметр частиц составлял 40-100 нм. Образцы имеют тригональную решетку (а=0,702 нм, с=720 нм).

Пример 4. В качестве исходного материала для получения порошка CeF3 были использованы образцы оксида церия, полученные термическим разложением кислородсодержащих соединений церия. Гидрофторирование образцов проводили при температуре 150°С с избытком фтористого водорода 15-25% к стехиометрии. Степень фторирования образцов представлен в табл.2.

Табл.2
№ образцаИсх. веществоТемпература гидрофторированияВремя процесса, минСтепень фторирования
1Оксид церия, полученный из нитрата150120 мин95,2
25097,0
2Оксид церия, полученный из карбоната150120 мин94,5
25098,5
3Оксид церия, полученный из гидроксида150120 мин95,3
25098,8

Рентгенофазовый анализ полностью профторированных образцов показал наличие только гексагональной структуры (а=0,711 нм, с=0,727 нм) с расчетной плотностью 6,13 г/см3. Площадь удельной поверхности образцов в пределах 13-47 м2/г.

Пример 5. Нанопорошки CaF2 были синтезированы взаимодействием газообразного HF с СаО, полученным из Са(ОН)3 термическим разложением при температурах до 450°С, при его расходе в пределах 140% к стехиометрии. Температура фторирования была 250°С. Степень фторирования находилась в пределах 99,91-100%. Время взаимодействия составляло 90 мин. Рентгенофазовый анализ указал, что образцы представляют одну фазу с кубической решеткой (а=0,546 нм) с плотностью 3,18 г/см3. Образцы имели площадь удельной поверхности в пределах 12-46 м2/г. Диаметр частиц был равен порядка 50 нм.

Указанные выше примеры показали, что нанопорошки безводных фторидов могут быть синтезированы из оксидов, гидридов и нитратов этих элементов при температуре гидрофторирования 150-250°С. Средний диаметр размеров порошков колеблется в пределах до 100 нм. Порошки имеют хорошо развитую площадь удельной поверхности. Расход HF для синтеза фторидов находился в пределах 125-150% к стехиометрии.

1.Способполученияфторидовметалловдействиемгазообразногофтористоговодороданаихсоединенияпринагревании,отличающийсятем,чтопривзаимодействиигазообразногофтористоговодородаспорошкамисоединенийщелочных,щелочноземельныхиредкоземельныхметалловмикронныхразмеровполучаютнанопорошкифторидовметаллов.12.Способпоп.1,отличающийсятем,чтогидрофторированиепроводятпритемпературе150-250°Свтечение1-2ч.23.Способпоп.1,отличающийсятем,чтовкачествесоединенийиспользовалигидридыщелочных,щелочноземельныхиредкоземельныхэлементов.34.Способпоп.1,отличающийсятем,чтовкачествесоединенийиспользовалинитратыщелочных,щелочноземельныхиредкоземельныхэлементов45.Способпоп.1,отличающийсятем,чтовкачествесоединенийиспользовалиоксидыщелочных,щелочноземельныхиредкоземельныхэлементов.5
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-5 из 5.
23.02.2019
№219.016.c75f

Способ получения фторбериллата аммония

Изобретение может быть использовано для получения фторбериллата аммония в производстве фторида бериллия. Способ получения фторбериллата аммония включает воздействие на бериллийсодержащее сырье водным раствором бифторида аммония при мольном отношении фтора к бериллию, равном 10÷15, и рН 7,5÷9,0...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002310605
Дата охранного документа: 20.11.2007
17.04.2019
№219.017.15cc

Устройство для регистрации ионизирующего излучения

Предложенное изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при поиске, разведке и обогащении полезных ископаемых, в медицине, дефектоскопии и других областях, где используется регистрация ионизирующего излучения. Техническим результатом от реализации данного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002312373
Дата охранного документа: 10.12.2007
17.04.2019
№219.017.1617

Способ покусковой сепарации минерального сырья

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и, в частности, его можно использовать в методах покусковой сепарации как радиоактивных, так и нерадиоактивных руд. Техническим результатом изобретения является оптимизация условий измерения для всех рудных кусков независимо от их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002302906
Дата охранного документа: 20.07.2007
09.05.2019
№219.017.4c77

Способ получения гетерогенных ионообменных мембран

Изобретение относится к технологии получения армированных мембран и может быть применено в химической промышленности - в процессе электродиализа и электролиза. Согласно способу получения гетерогенной ионообменной мембраны получают пленку путем вальцевания смеси ионита и полимерного связующего -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002314322
Дата охранного документа: 10.01.2008
24.05.2019
№219.017.5fb0

Собиратель для флотации флюоритовых руд

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к флотации флюоритовых руд, и предназначено для промышленного использования на обогатительных фабриках. Позволяет сократить число перечисток, осуществить процесс флотации в холодной пульпе, существенно упростить технологическую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002319550
Дата охранного документа: 20.03.2008
Показаны записи 1-10 из 53.
20.03.2013
№216.012.3070

Нейтронный генератор

Заявленное изобретение предназначено для использования в нейтронной технике для формирования потоков нейтронов высокой плотности, в частности в экспериментальной нейтронной физике, ядерной геофизике, при анализе материалов, в том числе нейтронно-активационном анализе. Заявленное устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477935
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.05.2013
№216.012.3db6

Способ антикоррозионной защиты металлических конструкций и крупногабаритного промышленного оборудования

Изобретение относится к способам антикоррозионной защиты металлических конструкций и крупногабаритного промышленного оборудования, эксплуатируемых в атмосферных условиях, путем нанесения на поверхность лакокрасочного покрытия. Предложен способ антикоррозионной защиты, заключающийся в том, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481365
Дата охранного документа: 10.05.2013
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
10.10.2013
№216.012.71e9

Способ флотационного обогащения гематитсодержащих железных руд и продуктов

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для флотационного извлечения из тонковкрапленного железорудного сырья оксидов железа (гематита, мартита, магнетита). Способ флотационного обогащения железных руд и продуктов включает тонкое обесшламливание...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494818
Дата охранного документа: 10.10.2013
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
20.04.2014
№216.012.bb20

Способ контроля уровня расположения поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей и система для его осуществления

Изобретения относятся к области ракетно-космической техники и могут найти применение при осуществлении контроля уровня расположения поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей. Технический результат - повышение точности контроля уровня заправки и энергетических характеристик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513632
Дата охранного документа: 20.04.2014
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
27.07.2014
№216.012.e5b7

Способ получения моносилана

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Моносилан получают в реакторе кипящего слоя в две стадии. На стадии синтеза гидрида кальция металлический кальций диспергируют в крупку до размера частиц, менее или равного 30 мкм, затем через полученный материал пропускают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524597
Дата охранного документа: 27.07.2014
20.02.2015
№216.013.2ba9

Двухмикронный твердотельный лазер

Изобретение относится к лазерной технике. Двухмикронный твердотельный лазер содержит резонатор с активной средой и источник оптической накачки, в качестве которой использован твердотельный лазер. Резонатор сформирован из двух зеркал, в качестве активной среды использован кристалл диоксида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542634
Дата охранного документа: 20.02.2015
+ добавить свой РИД