CN113307296B

CN113307296B - 一种低氧含量氟化钡的制备方法

Info

Publication number: CN113307296B
Application number: CN202110669034.XA
Authority: CN
Inventors: 吴为民; 甄西合; 徐悟生; 朱逢锐; 熊加丽; 杨春晖
Original assignee: Qinhuangdao Microcrystalline Technology Co ltd
Current assignee: Qinhuangdao Microcrystalline Technology Co ltd
Priority date: 2021-06-17
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2023-08-18
Anticipated expiration: 2041-06-17
Also published as: CN113307296A

Abstract

本发明公开了一种低氧含量氟化钡的制备方法，先在第一反应釜内通过纯水和八水氢氧化钡配置氢氧化钡溶液；然后在第二反应釜中加入纯水，加热到70‑80℃后取部分氢氧化钡溶液加入到第二反应釜中与纯水均匀搅拌混合，随后慢慢加入氢氟酸，酸度保持PH＝3‑4，加入结束后沉淀放置至少8分钟，重复氢氧化钡溶液和氢氟酸的加入，得到沉淀混合液，随后沉淀得到沉淀物，真空干燥后即可得到低氧含量氟化钡。本发明制备的氟化钡具有低含氧量、无需清洗的优点，结晶效果好，品质高。

Description

一种低氧含量氟化钡的制备方法

技术领域

本发明涉及单晶材料、多晶材料及光学玻璃技术领域，具体涉及一种低氧含量氟化钡的制备方法。

背景技术

氟化钡晶体透光率范围宽，在0.13μm～14μm波长范围内透光性良好。氟化钡晶体是制作各种光学窗口、棱镜及透镜等光学元件的理想材料。可以用于红外配电柜窗口、傅立叶气体分析窗口、油气检测、高功率激光、光学仪器等。

单晶和多晶性能基本一样，但是制备时，材料很难出单晶，所以单晶的价格是多晶的1倍。并且传统的氟化钡合成方法是将在70-80℃条件下，将1000L纯水以及500公斤氢氧化钡在一台3吨四氟反应釜中搅拌均匀并溶解、过滤，随后在向氢氧化钡溶液中慢慢加入40％氢氟酸16L，待反应完成清除剩余母液，在用同体积母液的纯水清洗8-10次，清洗到PH＝5-6取出沉淀物进行干燥分装即可；该工艺中制备的氟化钡含有大量氢氧化钡包裹体，为了把包裹体(没参与反应氢氧化钡)及其他吸附杂质洗到小于标准值，需要大量的纯水作为清洗使用，清洗后得到氟化钡，参照图1所示，但是该氟化钡只能满足一般需要使用，无法满足低氧化物含量的氟化钡单晶材料、多晶材料及光学玻璃材料技术要求，如果直接使用所产出氟化钡单晶材料、氟化钡多晶材料及光学玻璃材料会产生氧吸收或材料瓷化，造成氟化钡光学元器件透过率低、荧光、光柱及光的散射现象；如果采用加入除氧剂进一步处理方法，除氧剂消耗量在5-10％之间，处理后产品合格率不稳定，造成产品合格率不确定性，并消耗大量除氧剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低氧含量氟化钡的制备方法，制备的氟化钡具有低含氧量、无需清洗的优点，结晶效果好，品质高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低氧含量氟化钡的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)制备氢氧化钡溶液；将纯水加入第一反应釜中，加热到70-80℃后，在均匀搅拌条件下分批加入八水氢氧化钡进行稀释，直至全部溶于水中并过滤，得到氢氧化钡溶液；

步骤2)在第二反应釜中加入纯水，在均匀搅拌条件下加热到70-80℃，取部分氢氧化钡溶液加入到第二反应釜中与纯水均匀搅拌混合，随后慢慢加入氢氟酸，酸度保持PH＝3-4，加入结束后沉淀放置至少8分钟；

步骤3)重复步骤2)直至将氢氧化钡溶液全部加入到第二反应釜中，得到沉淀混合液，继续下一个步骤；

步骤4)将沉淀混合液在70-80℃条件下保温放置，酸度保持PH＝3-4；

步骤5)将沉淀混合液中的液体放出，将沉淀混合液中的沉淀物冷却到室温；

步骤6)将沉淀物移到真空干燥器内进行真空干燥；

步骤7)打开真空干燥器，待低氧含量的氟化钡冷却到室温后得到低氧含量氟化钡。

进一步地，在步骤1)中八水氢氧化钡进行稀释时，保持温度为70-80℃。

进一步地，按体积份数计，包括第一反应釜中的纯水30-35份、八水氢氧化钡30-35份、第二反应釜中的纯水60-65份、氢氟酸1份。

进一步地，所述第一反应釜中的纯水加入量为500L，八水氢氧化钡加入量为500L；第二反应釜中的纯水加入量为1000L；步骤2)中氢氟酸的加入量为16L，且加入的速度保持1.4-1.8L/分钟；在步骤2)中，氢氧化钡溶液的加入量为100L。

进一步地，所述氢氟酸的含量为40％，八水氢氧化钡的含量为98％。

进一步地，步骤4)中的保温时间至少为10小时。

进一步地，步骤6)中真空干燥器的设定温度为110℃，真空度为0.5P，且干燥时间至少为15小时。

进一步地，所述第一反应釜为搪瓷反应釜，所述第二反应釜为四氟反应釜。

本发明的有益效果：

1、本发明能够生产低包裹性、立方晶型的氟化钡，制备得到的低氧含量氟化钡除氧剂消耗加入量在1-3％之间即可；

2、本发明的低氧含量氟化钡不需清洗，减少母液排放90％以上，低氧含量氟化钡制备从源头降低氟化钡氧含量，减少氧化物生成，为制备低氧化物含量的氟化钡光学材料打下良好基础，随着国际光学材料市场对低氧含量的氟化钡光学材料需求增大，本发明有较好社会效益、经济效益及环保效益值得推广。

附图说明

图1是现有技术制备得到的氟化钡示图；

图2是本发明的工艺流程图；

图3是本发明制备得到的氟化钡示图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图2和图3所示，本发明的低氧含量氟化钡的制备方法的一实施例，采用98％八水氢氧化钡和40％氢氟酸为主要原料，具体的，先将500L水加入搪瓷反应釜中，并加热到70-80℃，然后在均匀搅拌条件下分批加入0.5吨八水氢氧化钡进行稀释，直至全部溶于水中并过滤，得到1000L的氢氧化钡溶液，氢氧化钡溶液保持温度在70-80℃。

随后在另一台四氟反应釜中加1000L纯水，在均匀搅拌条件下加热到70-80℃，随后取100L的氢氧化钡溶液加入到四氟反应釜中均匀搅拌10分钟，然在慢慢加入40％氢氟酸16L，加入速度保持1.6L/分钟，酸度保持PH＝3-4，加入结束后，沉淀放置10分钟。

沉淀结束后再次取100L的氢氧化钡溶液加入到四氟反应釜中，参照上述的反应方式，重复过程共计9次，最终将氢氧化钡溶液全部加入到四氟反应釜中，完成一批次的反应，得到沉淀混合液。

接着在70-80℃条件下保持沉淀混合液12小时以上，酸度保持PH＝3-4。沉淀混合液沉淀结束后，将液体排出，得到沉淀物并冷却到室温。

将沉淀物移到真空干燥器内，并设定温度110℃，真空度0.5Pa干燥20小时以上。干燥结束后打开真空干燥器，待低氧含量氟化钡冷却到室温后即可分装装袋。

本发明反应方程式：Ba(OH)₂+2HF→BaF₂↓+2H₂O

本实施例是先制备含有54％氢氧化钡溶液，再稀释10倍左右，溶液变成约5％氢氧化钡溶液，在该浓度下进行制备氟化钡时，所产生包裹体更少，用同批量液、分批沉淀，减少包裹体90％以上，制备得到的氟化钡无需进行清洗，避免了大量纯水清洗，大大降低清洗后形成废液的排放问题；同理产生氧吸收能够降低90％左右，从而形成低氧含量氟化钡，分析表格如下：

制备的氟化钡分析结果

传统工艺的氢氧化钡溶液中氟化钡含有大量氢氧化钡包裹体，氢氧化钡溶液无法重复使用，且清洗用的纯水也无法进行再次使用；本发明的氢氧化钡溶液中氟化钡含有较少量氢氧化钡包裹体，因此可以重复使用。

具体的，本发明的溶液中存在较小密度氢氧化钡，制备过程中，较稀低密度氢氧化钡含量所产生的包裹较低，并且在保温条件下，小的包裹体溶解，氟化钡形成立方晶型长大。由于已经生成大的氟化钡立方晶型，表面光滑，包裹体及吸附杂物较少，无需进行清洗，并且含氧量少。

在一实施例中，与上述实施例的区别在于，第一反应釜中的纯水560L、八水氢氧化钡480L、第二反应釜中的纯水1040L，最终于氢氟酸反应的溶液变成超过5％氢氧化钡溶液，反应效果好，制备稳定可靠。

在一实施例中，与上述实施例的区别在于，第一反应釜中的纯水480L、八水氢氧化钡560L、第二反应釜中的纯水960L氢氟酸1份，最终于氢氟酸反应的溶液变成略低于5％氢氧化钡溶液，氧化钡包裹体得到有效控制，制备稳定可靠。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种低氧含量氟化钡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）制备氢氧化钡溶液；将纯水加入第一反应釜中，加热到70-80℃后，在均匀搅拌条件下分批加入八水氢氧化钡进行稀释，直至全部溶于水中并过滤，得到1000L氢氧化钡溶液；

所述八水氢氧化钡的含量为98%；所述第一反应釜中的纯水加入量为500L，八水氢氧化钡加入量为0.5吨；

步骤2）在第二反应釜中加入纯水，在均匀搅拌条件下加热到70-80℃，取部分氢氧化钡溶液加入到第二反应釜中与纯水均匀搅拌混合，随后慢慢加入氢氟酸，酸度保持pH=3-4，加入结束后沉淀放置至少8分钟；

所述氢氟酸的含量为40%；第二反应釜中的纯水加入量为1000L；氢氟酸的加入量为16L，且加入的速度保持1.4-1.8L/分钟;氢氧化钡溶液的加入量为100L；

步骤3）重复步骤2）直至将氢氧化钡溶液全部加入到第二反应釜中，重复过程共计9次，得到沉淀混合液，继续下一个步骤；

步骤4）将沉淀混合液在70-80℃条件下保温放置，酸度保持pH=3-4；

步骤5）将沉淀混合液中的液体放出，将沉淀混合液中的沉淀物冷却到室温；

步骤6 ）将沉淀物移到真空干燥器内进行真空干燥；

步骤7）打开真空干燥器，待低氧含量的氟化钡冷却到室温后得到低氧含量氟化钡。

2.如权利要求1所述的低氧含量氟化钡的制备方法，其特征在于，在步骤1）中八水氢氧化钡进行稀释时，保持温度为70-80℃。

3.如权利要求1所述的低氧含量氟化钡的制备方法，其特征在于，步骤4）中的保温时间至少为10小时。

4.如权利要求1所述的低氧含量氟化钡的制备方法，其特征在于，步骤6）中真空干燥器的设定温度为110℃，且干燥时间至少为15小时。

5.如权利要求1所述的低氧含量氟化钡的制备方法，其特征在于，所述第一反应釜为搪瓷反应釜，所述第二反应釜为四氟反应釜。