способ получения кристаллов галогенидов таллия

Классы МПК:C30B11/02 без использования растворителей
C30B29/12 галогениды
B01D3/08 во вращающихся сосудах; распыление на вращающихся дисках
B01D3/10 вакуумная перегонка
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности ОАО "Гиредмет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-11-23
публикация патента:

Изобретение относится к области получения материалов, прозрачных в инфракрасной области спектра, которые могут быть использованы для изготовления оптических элементов, прозрачных в области длин волн от 0,4 до 25 мкм, неохлаждаемых детекторов способ получения кристаллов галогенидов таллия, патент № 2522621 - и способ получения кристаллов галогенидов таллия, патент № 2522621 - излучений для ядерно-физических методов диагностики и контроля, а также изготовления волоконных световодов ИК-диапазона. Способ получения кристаллов галогенидов таллия включает синтез соли галогенида таллия путем барботирования смеси инертного газа с парами галогена через расплав металлического таллия, очистку соли вакуумной дистилляцией расплава в контейнере и выращивание кристалла, при этом вакуумную дистилляцию проводят в контейнере, установленном под углом 30-50 град относительно горизонтальной плоскости, при вращении контейнера вокруг его продольной оси со скоростью 60-100 об/мин. Изобретение обеспечивает повышение производительности и упрощение процесса получения кристаллов. 2 пр.

Формула изобретения

Способ получения кристаллов галогенидов таллия, включающий синтез соли галогенида таллия путем барботирования смеси инертного газа с парами галогена через расплав металлического таллия, очистку соли вакуумной дистилляцией расплава в контейнере и выращивание кристалла, отличающийся тем, что вакуумную дистилляцию проводят в контейнере, установленном под углом 30-50 град относительно горизонтальной плоскости, при вращении контейнера вокруг его продольной оси со скоростью 60-100 об/мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения материалов, прозрачных в инфракрасной области спектра, а именно кристаллов галогенидов таллия, которые могут быть использованы для изготовления оптических элементов, прозрачных в области длин волн от 0,4 до 25 мкм, неохлаждаемых детекторов способ получения кристаллов галогенидов таллия, патент № 2522621 - и способ получения кристаллов галогенидов таллия, патент № 2522621 -излучений для ядерно-физических методов диагностики и контроля, а также изготовления волоконных световодов ИК-диапазона.

Известен способ получения кристаллов бромида таллия, включающий глубокую очистку исходной соли таллия чередованием процессов вакуумной дистилляции, направленной кристаллизации, вакуумной дистилляции с последующим выращиванием кристаллов из полученной соли чистотой 99,9%. (А.В.Елютин, М.С.Кузнецов, И.С.Лисицкий и др. Получение кристаллов бромида таллия для датчиков способ получения кристаллов галогенидов таллия, патент № 2522621 - и способ получения кристаллов галогенидов таллия, патент № 2522621 -излучения. ISSN 0372-2929. Цветные металлы, 2004 г, № 11. С.84-87). Известный способ позволяет достаточно глубоко очистить исходные соли от примесей и получить кристалл бромида таллия. Однако процесс очистки с последующим выращиванием кристалла очень трудоемок из-за частых перегрузок и малопроизводителен (процесс очистки длится до нескольких суток) из-за большого количества процессов.

Известен способ получения кристаллов галогенидов таллия, включающий синтез солей галогенидов таллия барботированием смеси инертного газа и галогена через расплав металлического таллия, очистку их от примесей последовательным сочетанием направленной кристаллизации расплава и вакуумной дистилляции с поверхности расплава в вертикальном стеклянном контейнере с последующим выращиванием кристалла методом Стокбаргера. (Т.И.Дарвойд, Е.Г.Морозов, В.Б.Беклемишев и др. Важнейшие соединения таллия. Свойства, получение, применение. ISSN NO13-8379. Ставрополь: «Люминофор», 1997 г. С.145-169). Способ принят за прототип.

В известном способе получения кристаллов галогенидов таллия для очистки исходных солей используют процесс вакуумной дистилляции галогенидов таллия в стеклянном контейнере с ограниченной поверхностью расплава для дистилляции. Длительность процесса составляет не менее 8-10 часов. Кроме того, возгоняемый материал из-за ограниченной вертикальными стенками контейнера поверхности конденсируется в виде компактного поликристаллического слитка, затрудняющего и усложняющего дальнейшее разделение его на фракции по степени очистки.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности и упрощение процесса получения кристаллов галогенидов таллия.

Технический результат достигается тем, что в способе получения кристаллов галогенидов таллия, включающем синтез соли галогенида таллия путем барботирования смеси инертного газа с парами галогена через расплав металлического таллия, очистку соли вакуумной дистилляцией с поверхности расплава в контейнере и выращивание кристалла, согласно изобретению вакуумную дистилляцию проводят в контейнере, установленном под углом 30-50 град относительно горизонтальной плоскости, при вращении контейнера вокруг его продольной оси со скоростью 60-100 об/мин.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от способа прототипа, где вакуумную дистилляцию проводят в вертикальном контейнере диаметром 40-45 мм, и свободная поверхность расплава ограничена данным размером, в заявленном способе вакуумную дистилляцию проводят в контейнере, установленном под наклоном к горизонтальной плоскости на угол 30-50 градусов, в результате чего площадь свободной поверхности расплава, с которой происходит возгонка галогенида таллия, увеличивается. При этом вращение наклоненного контейнера вокруг его продольной оси со скоростью 60-100 об/мин интенсифицирует процесс очистки галогенида таллия от труднолетучих примесей.

Угол наклона 30-50 град обеспечивает увеличение поверхности расплава не менее чем в 1,5-2 раза. При угле наклона менее 30 град одновременно с увеличением поверхности испарения расплава увеличивается и поверхность, на которой происходит конденсация испаряющегося галогенида таллия, и при вращении контейнера часть неиспарившегося расплава, загрязненного труднолетучими примесями, смешивается с возгонами и загрязняет их, что усложняет разделение конденсирующегося материала на загрязненные и очищенные фракции и, тем самым, снижает производительность. Кроме того, из-за относительно ограниченных геометрических размеров контейнера увеличивается возможность выливания расплава из контейнера в начальной стадии возгонки.

При увеличении угла наклона контейнера более 50 град уменьшается производительность, так как уменьшается свободная поверхность расплава, с которой происходит возгонка галогенида таллия и, следовательно, поверхность, на которой происходит конденсация испаряющегося галогенида таллия.

При вращении контейнера происходит перемешивание расплава галогенида таллия с постоянным обновлением поверхности расплава, что способствует интенсификации процесса очистки галогенида таллия от примесей. При вращении контейнера со скоростью ниже 60 об/мин из-за вязкости расплава галогенида таллия на его поверхности образуется пленка, насыщенная труднолетучими примесями, что затрудняет перемешивание расплава, обновление его поверхности и возгонку галогенида таллия. Производительность процесса очистки снижается.

При скорости вращения выше 100 об/мин возникающая центробежная сила удерживает расплав около стенок контейнера и вращает его вместе с контейнером, не перемешивая расплав, что также снижает производительность процесса.

Примеры выполнения способа

Пример 1. В стакан из термостойкого боросиликатного стекла загружали слиток металлического таллия весом 1,5 кг. По центру стакана на высоте 5-10 мм от дна устанавливали трубку из термостойкого стекла для подачи смеси галогена и инертного газа. Трубку соединяли с установленной на водяной бане колбой с жидким бромом марки ОСЧ и баллоном с особо чистым аргоном или гелием. Расплавляли металл и, барботируя через расплав металла смесь паров брома с инертным газом, синтезировали бромид таллия, оставляя 10 - 20% непрореагировавшего металла для цементации примесей. После окончания процесса синтеза бромид таллия механически отделяли от непрореагировавшего металла. Бромид таллия перегружали в термостойкий стеклянный контейнер диаметром 40 мм, длиной 500 мм. Контейнер с бромидом помещали в герметичную вакуумируемую реторту, которую вакуумировали до остаточного давления (1-2)·10 -2 мм рт.ст. и размещали в зоне высокой температуры в печи с продольным градиентом температуры. Контейнер нагревали до температуры 500°С до расплавления бромида таллия. Реторту с контейнером устанавливали под углом 30 градусов относительно горизонтальной плоскости и включали вращение вокруг продольной оси контейнера со скоростью 90 об/мин. Под действием вакуума расплав бромида таллия испаряли и конденсировали на стенках контейнера в холодной зоне контейнера в виде мелкокристаллического слитка. За счет наклона контейнера длина слитка сконденсированного материала составляла 300 мм. От полученного слитка отделяли начальную и конечную части, обогащенные - и труднолетучими примесями, а среднюю очищенную часть слитка помещали в установку выращивания кристаллов и процесс выращивания осуществляли методом Стокбаргера. Получали кристалл диаметром 35 мм, весом 450 г. Спектральное пропускание выращенного кристалла на длине волны 2,5-20,0 мкм составило 68%, коэффициент объемного поглощения способ получения кристаллов галогенидов таллия, патент № 2522621 v на длине волны 10,6 мкм 5·10-5 см -1. Время процесса очистки соли с помощью заявленного способа составило 3 часа. Процесс очистки соли бромида таллия для выращивания такого же кристалла с использованием известного способа вакуумной дистилляции в вертикальном контейнере составил 6 часов.

Пример 2. Синтезирование твердого раствора бромида-йодида таллия так же, как в примере 1, осуществляли методом барботирования смеси паров йода и брома с инертным газом через расплав металлического таллия, получали 700 г солей твердого раствора состава 42,5 мас.% бромида таллия, 57,5 мас.% йодида таллия (КРС-5). Соли перегружали в термостойкий стеклянный контейнер диаметром 40 мм, длиной 500 мм. Контейнер с бромидом-иодидом таллия помещали в герметичную вакуумируемую реторту, которую вакуумировали до остаточного давления (1-2)·10-2 мм рт.ст. и размешали в печи с продольным градиентом температуры в зоне высокой температуры. Контейнер нагревали до температуры 450°С до расплавления соли КРС-5. Реторту с контейнером устанавливали под углом 50 градусов относительно горизонтального расположения контейнера и включали вращение вокруг продольной оси со скоростью 80 об/мин. Под действием вакуума расплав бромида-йодида таллия испаряли и конденсировали на стенках контейнера в холодной зоне контейнера в виде мелкокристаллического слитка. Длина сконденсировавшегося слитка составляла за счет наклона контейнера 350 мм. От сконденсировавшегося слитка отделяли начальную и конечную обогащенную легко- и труднолетучими примесями части, а среднюю очищенную часть слитка помещали в установку выращивания кристаллов и процесс выращивания осуществляли методом Стокбаргера. Получали кристалл диаметром 40 мм, весом 500 г. Спектральное пропускание выращенного кристалла на длине волны 2,5-20,0 мкм составило 68%, коэффициент объемного поглощения способ получения кристаллов галогенидов таллия, патент № 2522621 v на длине волны 10,6 мкм 8·10-5 см -1. Время процесса очистки соли с помощью заявленного способа составило 2,5 часа. Процесс очистки соли бромида таллия для выращивания такого же кристалла с использованием известного способа вакуумной дистилляции в вертикальном контейнере составил 5 часов.

Таким образом, заявленный способ позволяет повысить в 1,5-2 раза производительность и упростить процесс, и за счет упрощения сократить трудозатраты.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2522621

patent-2522621.pdf

Класс C30B11/02 без использования растворителей

способ и устройство для выращивания монокристаллов сапфира -  патент 2520472 (27.06.2014)
способ выращивания кристаллов галогенидов серебра и таллия -  патент 2487202 (10.07.2013)
способ получения кристаллических заготовок твердых растворов галогенидов серебра для оптических элементов -  патент 2486297 (27.06.2013)
способ изготовления монокристаллов фторидов кальция и бария -  патент 2400573 (27.09.2010)
способ получения полупроводниковых кристаллов типа aiibvi -  патент 2380461 (27.01.2010)
лазерное вещество -  патент 2369670 (10.10.2009)
способ получения оптического материала для квантовой электроники на основе кристаллов двойных фторидов -  патент 2367731 (20.09.2009)
лазерное вещество -  патент 2362844 (27.07.2009)
инфракрасная лазерная матрица на основе кристаллов калия и рубидия пентобромплюмбита -  патент 2354762 (10.05.2009)
нелинейный монокристалл литиевых халькогенидов -  патент 2344208 (20.01.2009)

Класс C30B29/12 галогениды

кристаллы на основе бромида таллия для детекторов ионизирующего излучения -  патент 2506352 (10.02.2014)
сцинтиллятор для детектирования нейтронов и нейтронный детектор -  патент 2494416 (27.09.2013)
способ выращивания кристаллов галогенидов серебра и таллия -  патент 2487202 (10.07.2013)
способ получения кристаллических заготовок твердых растворов галогенидов серебра для оптических элементов -  патент 2486297 (27.06.2013)
лазерная фторидная нанокерамика и способ ее получения -  патент 2484187 (10.06.2013)
способ получения фторидной нанокерамики -  патент 2436877 (20.12.2011)
неорганический сцинтилляционный материал, кристаллический сцинтиллятор и детектор излучения -  патент 2426694 (20.08.2011)
способ отжига кристаллов фторидов металлов группы iia -  патент 2421552 (20.06.2011)
способ изготовления монокристаллов фторидов кальция и бария -  патент 2400573 (27.09.2010)
pr-содержащий сцинтилляционный монокристалл, способ его получения, детектор излучения и устройство обследования -  патент 2389835 (20.05.2010)

Класс B01D3/08 во вращающихся сосудах; распыление на вращающихся дисках

Класс B01D3/10 вакуумная перегонка

способ комплексной переработки нефтесодержащего сырья -  патент 2513857 (20.04.2014)
способ очистки жидких радиоактивных отходов и установка для его осуществления -  патент 2477538 (10.03.2013)
усовершенствованный способ непрерывного получения алкил(мет)акрилатов с многократной рециркуляцией катализатора -  патент 2407733 (27.12.2010)
способ опреснения морской воды и установка для опреснения морской воды -  патент 2393995 (10.07.2010)
способ создания вакуума в вакуумной колонне перегонки нефтяного сырья и установка для осуществления способа -  патент 2392028 (20.06.2010)
способ создания вакуума в вакуумной колонне перегонки нефтяного сырья и установка для осуществления способа -  патент 2354430 (10.05.2009)
способ переработки жидкого углеводородного сырья -  патент 2352608 (20.04.2009)
способ выделения гексафторида урана из многокомпонентных газовых смесей -  патент 2344082 (20.01.2009)
способ создания вакуума в ректификационной колонне и устройство для его осуществления -  патент 2343949 (20.01.2009)
способ и устройство для получения чистой жидкости из исходной жидкости -  патент 2336924 (27.10.2008)
Наверх