DE68904052T2 - Verfahren zur herstellung von sehr reinem zirkoniumtetrafluorid und anderen fluoriden. - Google Patents
Verfahren zur herstellung von sehr reinem zirkoniumtetrafluorid und anderen fluoriden.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Herstellung von sehr reinen Metallfluoriden für die Verwendung bei Metallfluoridglas. Insbesondere richtet sich die vorliegende Erfindung auf die unvollständige Reaktion von Metalloxiden mit elementarem Fluor, um Getter bzw. Fangstoffe in Form der restlichen Metalloxide zu bilden, so daß eine sehr reine Abtrennung der resultierenden Metallfluoride erfolgt, die als Ausgangsmaterialien für sehr reine hochleistungsfähige Glasmaterialien mit geringem Verlust geeignet sind.
- Es besteht der Bedarf nach sehr reinen Metallfluoriden, z.B. Zirconiumtetrafluorid, Hafniumtetrafluorid und Aluminiumtrifluorid, als Komponenten für Metallfluoridglas, das bei optischen Einrichtungen verwendet wird. Die gegenwärtigen kommerziellen Metallfluoride sind für alle gegenwärtigen Anwendungszwecke nicht rein genug. Die vorhandenen wässrigen Verfahren zeigen Probleme, die mit der Dehydratation von hydratisierten Metallfluoriden zusammenhängen. Die jetzigen wasserfreien Synthesewege umfassen komplizierte Gestaltungen der Reaktoren.
- In dem Artikel "The Reaction of Fluorine with Titanium Zirconium and the Oxides of Titantium, Zirconium and Vanadium" von H.M. Haendler, S. F. Bartram, R. S. Becker, W. J. Bernard und S. W. Bukata, Journal of Americal Chemical Society, 1954 Band 76, Seiten 2177-2178, wird die Reaktion von Zirconiumoxid mit Fluor kurz beschrieben. Es werden keine spezifischen Parameter oder Ergebnisse hervorgehoben.
- In dem Artikel "Synthesis of Iron-impurity Free ZrF&sub4;" von T. Tatsuno, Materials Science Forum, Band 19-20, 1987, Seiten 181-186, wird Zirconiumoxid vor der Sublimation von Zirconiumtetrafluorid physikalisch mit Zirconiumtetrafluorid vermischt. Das resultierende sublimierte Zirconiumtetrafluorid weist eine größere Reinheit als das sublimierte Zirconiumtetrafluorid auf, das nicht mit Zirconiumoxid vermischt wurde.
- In dem Artikel "Processing and Purification Techniques of Heavy Metal Fluoride Glass" von M. Robinson, Journal of Crystal Growth, 1986, Band 75, Seiten 184-194, ist eine Erläuterung der Probleme der Herstellung von Schwermetallfluoridglas enthalten, wobei Metallfluoride angewendet werden. Obwohl die Sublimation und die Destillation aufgeführt werden, werden die vorhandenen Mängel und die hohen Reinheitswerte trotz dieser Reinigungsverfahren hervorgehoben.
- US Patent 4,578,252 beschreibt einen Versuch zur Herstellung von Metallfluoriden mit sehr hoher Reinheit, wobei eine Kombination aus Verdampfungs- und elektrolytischen Trennverfahren angewendet wird.
- In dem Artikel "Advances in Chemical Vapor Purifation" von R. C. Folweiler and B. C. Farnsworth, Extended Abstracts, 5th International Symposium on Halide Glasses, Shizuoka Japan, Mai 1988, Seiten 533-537, sind Techniken zur Herstellung von sehr reinen Metallfluoriden aufgeführt, wobei eine verbesserte chemische Dampfreinigung verwendet wird. Wie es jedoch in der Schlußfolgerung beschrieben wird, waren diese Produkte für optische Fasern mit extrem niedrigem Verlust nicht geeignet, obwohl sie für Glasmaterialien hoher Qualität anwendbar sind.
- US Patent 4,652,438 beschreibt ein Verfahren zur chemischen Dampfreinigung von Materialien für Metallfluoride. Dieses Verfahren umfaßt die Reaktion des Metalls mit einem Halogenid, die Isolierung der metallhaltigen Verbindung und die anschließende Reaktion der metallhaltigen Verbindung und die anschließende Reaktion der metallhaltigen Verbindung mit einem Fluorierungsmittel.
- In dem Artikel von J. A. Sommers und V. Q. Perkins unter dem Titel "Research and Development for Commercial Production of High Purity Zirconium Tetrafluoride and Hafnium Tetrafluoride", Extended Abstracts, 5th International Symposium on Halide Glasses, Shizuoka Japan, Mai 1988, Seiten 169-173, wird ein Verfahren zur Herstellung sehr reiner Metallfluoride beschrieben, das die Rekristallisation von Oxidchlorid aus sublimiertem Chlorid unter Zugabe von wässrigem Fluorwasserstoff zu den Oxidchloridkristallen, um Zirconiumtetrafluoridmonohydrat zu bilden, und das Trocknen des resultierenden Monohydrats als feuchter Kuchen umfaßt. Der Schritt der Dehydratisierung unter strömendem Fluorwasserstoff ergibt das wasserfreie Produkt mit geringen Werten von Metallverunreinigungen.
- In dem Artikel, der in Chemical Abstracts 1987, Band 107, Artikel 157676A von K. Fujiura, et al. aufgeführt ist, wird die Herstellung von sehr reinem Zirconiumtetrafluorid beschrieben. Dieses wird durch Reaktion von Zirconiumtetrabromid mit einem gasförmigen fluorhaltigen Mittel hergestellt. Eine ähnliche Technologie wurde von den gleichen Autoren in Extended Abstracts 5th International Symposium on Halide Glasses at Shizuoka Japan, Mai 1988, Seiten 174-179 in dem Artikel mit dem Titel "Synthesis of High Purity Zirconium Tetrafluoride By Chemical Vapor Deposition" aufgeführt.
- In dem Artikel von P. G. Devillebichot unter dem Titel "Zirconium As a Raw Material For Special Glasses", der in Glass Technology 1983, Band 24(3) Seiten 139-142 erschienen ist, wird die Herstellung von Zirconiumtetrafluorid für Spezialgläser unter Anwendung verschiedener Reaktionen beschrieben, die ein Ammoniumfluorzirconat-Zwischenprodukt erfordern.
- Alle oben aufgeführten Verfahren haben den Mangel der Komplexität und führen zu Metallfluoriden, die den geforderten hohen Standard für Faseroptik und andere Technologien noch immer nicht erfüllen, die Hochleistungsglas beinhalten. Geeignete Metallfluoride, die die gegenwärtigen geforderten Standards erfüllen oder übersteigen wurden durch die vorliegende Erfindung geschaffen, die nachfolgend erläutert wird.
- Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von sehr reinen Metallfluoriden dar, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Aluminiumtrifluorid, Hafniumtetrafluorid und Zirconiumtetrafluorid besteht, es umfaßt die Schritte der unvollständigen Reaktion der Reaktanten des Fluorierungsmittels, vorzugsweise elementares Fluor, mit dem Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium, Hafnium und Zirconium besteht, oder der korrespondierenden Metallverbindung, vorzugsweise deren Oxid, um ein Reaktionsprodukt zu erzeugen, das Metallfluorid und mindestens eine geringe Menge an restlichem Metall oder einer Verbindung davon umfaßt, und die Abtrennung des Metallfluorids mit hoher Reinheit aus dem Reaktionsprodukt durch Erwärmung des Reaktionsproduktes, um das Metallfluorid selektiv zu verdampfen, so daß eine getrennte Gewinnung aus dem Reaktionsprodukt erfolgt.
- Die geringe Menge des restlichen Metalls oder seiner Verbindung ist vorzugsweise eine wirksame Menge, um mit den metallischen Verunreinigungen in den Reaktanten zu reagieren. Optimal liegt diese geringe Menge im Bereich von etwa 1 bis 50% des Metallfluoridproduktes.
- Das Metallfluorid wird vorzugsweise durch Sublimation aus dem Reaktionsprodukt abgetrennt.
- Die Reaktion umfaßt vorzugsweise die Reaktion von Zirconiumdioxid mit elementarem Fluor, um Zirconiumtetrafluorid zu ergeben.
- Die Abtrennung wird vorzugsweise im Vakuum durchgeführt und dieses Vakuum weist als Optimalwert 95 mm Hg (12,7 kPa) auf.
- Vorzugsweise werden die Reaktion und die Gewinnung unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt.
- Die Reaktion wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von etwa 300 bis 600ºC durchgeführt. Die Abtrennung erfolgt vorzugsweise bei 850ºC.
- Während der Abtrennung reagiert die geringe Menge des Metalls oder seiner Verbindung vorzugsweise mit den Fluoriden der Verunreinigungsmetalle, um nichtflüchtige Metalle oder die Metallverbindung zu erzeugen.
- Gegenwärtig besteht eine Bedarf nach sehr reinem Zirconiumtetrafluorid und anderen Metallfluoriden als Rohmaterialien für die Herstellung von Metallfluoridglas. Metallfluoridglas wird bei einer Vielzahl von optischen Geräten verwendet, wobei die Reinheit bei Anwendungszwecken, z.B. Fenstern für Hochleistungslaser und optische Fasern für die Telekommunikation mit extrem niedrigem Verlust, äußerst entscheidend ist. Bei Faseranwendungen mit extrem niedrigem Verlust muß z.B. die Reinheit des Metallfluorids derart sein, daß Übergangsmetalle, wie Eisen, Cobalt, Nickel und Kupfer, nicht mit Werten vorhanden sein können, die 0,3, 0,3, 2,0 bzw. 70,0 Teile Pro Billion überschreiten. Gegenwärtig gibt es kein Metallfluorid und insbesondere kein Ziconiumtetrafluorid, das mit diesem Reinheitswert verfügbar ist. Die besten kommerziell verfügbaren Metallfluoride, wie z.B. Zirconiumtetrafluorid, werden gegenwärtig mit Werten von Eisen, Cobalt, Nickel und Kupfer mit 500, 50, 500 bzw. 100 Teilen pro Billion beschrieben. Bei diesen Anwendungszwecken müssen außerdem die Funktionalitäten von Oxid und Hydroxid in den Metallfluoridprodukten bei einem Mindestwert gehalten werden.
- Zur Herstellung von sehr reinen Metallfluoriden, z.B. Zirconiumtetrafluorid, für Anwendungszwecke bei Schwermetallfluoridglas ist eine Anzahl von Verfahren bekannt. Diese Verfahren können in zwei Kategorien unterteilt werden: (1) wasserfreie Wege und (2) wässrige Wege. Alle wässrigen Wege erzeugen hydratisierte Metallfluoride, z.B. Zirconiumtetrafluoridmonohydrat. Dies erfordert die Entfernung des Wassers von der Hydratation, wodurch die Minimierung des Oxid- und Hydroxidgehalts schwierig wird. Der wässrige Weg kann sehr geringe Konzentrationen des Übergangselementes in den hydratisierten Metallfluoriden, z.B. Zirconiumtetrafluoridmonohydrat, liefern, diese geringen Werte werden jedoch während des Dehydratisierungsschrittes nicht aufrechterhalten. Die nichtwässrigen Wege lösen einige der Probleme, die mit der Oxid- und Hydroxidverunreinigung verbunden sind, sie erzeugen jedoch weitere Probleme, die auf der komplexen technischen Gestaltung beruhen, die zur Durchführung der Dampfphasen-Reaktionen bei hoher Temperatur in Gegenwart von korrodierendem Fluorwasserstoff oder elementarem Fluor notwendig ist.
- Demgegenüber wird die vorliegende Erfindung durch das folgende beispielhafte Verfahren durchgeführt. Zirconiumdioxidpulver wird auf eine nicht verunreinigende, nicht reagierende Platte gegeben (z.B. gesintertes Aluminiumoxid mit hoher Dichte). Diese Platte wird in einen Rohrreaktor aus nicht reagierendem Material gegeben (z.B. Nickel oder gesintertes Aluminiumoxid) und mit Stickstoff gespült. Der Reaktor wird auf 250 bis 600ºC erwärmt und Fluorgas (F&sub2;-Gas) wird bei Konzentrationen von 5 bis 100% in Stickstoff bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,025 bis 10,0 1/min durch den Reaktor geleitet. Eine vorteilhafte Reaktivität tritt bei 350ºC mit 50 bis 75% Fluor bei 150 bis 200 Ncm³/min der Gesamtströmung auf. Im Verlauf der Umwandlung wird die Temperatur bei 100% Fluor bei 100 bis 200 Ncm³/min auf 550ºC erhöht. Die Fluorkonzentration und die Strömungsgeschwindigkeit hängen stark von der Größe der Beschickung im Reaktor und von dessen Wirksamkeit bei der Entfernung der Wärme ab. Bei der Bestimmung des Ausmaßes der Reaktion ist die Reaktionstemperatur noch kritischer. Der bevorzugte Temperaturbereich beträgt 300 bis 600ºC. Die Umwandlung von Zirconiumdioxid zu Zirconiumtetrafluorid beträgt 50 bis 99% und am typischsten 90 bis 97%. Bei dieser Erfindung ist es bevorzugt, daß sie 95% beträgt, jedoch niemals im ungefähren Bereich von 100% liegt. Zirconiumdioxid sollte von hoher Reinheit sein, wobei Eisen weniger als 50 ppm beträgt. Eine vorteilhafte Leistung zeigte sich bei den Sorten Magnesium Elektron's G10 (Eisen = 5-10 ppm) und E. Merck's Optipur (Eisen = 1 ppm). Vorteilhafte Versuche verwendeten die technische Qualität, 97,0 % Fluor.
- Die nächste Stufe dieses Verfahrens umfaßt die Sublimation von Zirconiumtetrafluorid aus dem unreagierten Zirconiumdioxid. Das Rohprodukt aus dem Fluorierungsreaktor wird zu einem Pulver zermahlen, in dem es durch nicht verunreinigende Mühlen (z.B. gesintertes Aluminiumoxid) gemahlen wird. Dieses Pulver wurde in einen Schmelztigel aus Kohlenstoffglas oder gesintertem Aluminiumoxid gegeben und ein Schmelztigel aus Kohlenstoffglas (der Empfänger) wird mit der Öffnung auf die Öffnung des Schmelztigels gesetzt, der das angesammelte Pulver enthält. Diese beiden Schmelztigel sind in einem Gefäß aus Quarz oder gesintertem Aluminiumoxid enthalten, so daß die Atmosphäre und der Druck geregelt werden können. Dieses Gefäß wird bei einem Druck von 0,1 bis 760 mm Hg (0,01 bis 101,3 kPa) langsam (1 bis 5ºC/min) und bei einer ausreichenden Zeit auf 650 bis 925ºC erwärmt, damit das gesamte verfügbare Zirconiumtetrafluorid sublimiert. Die bevorzugten Bedingungen sind eine Erwärmungsgeschwindigkeit von 1ºC/min auf eine Temperatur von 850ºC bei einem Druck von 95 mm Hg (12,7 kPa). Die Gewinnung des verfügbaren Zirconiumtetrafluorid beträgt 94 bis 98%. Die Gesamtausbeute des Zirconiumtetrafluorid aus dem am Anfang stehenden Zirconiumdioxid beträgt folglich 91%, obwohl dies nicht kritisch ist. Tatsächlich ist eine geringere Umwandlung des Oxids in Fluorid bevorzugt, damit während der Sublimation bei der Verringerung der Verunreinigungswerte eine maximale "Getter"-Aktivität erreicht wird.
- Durch Funkengenerator-Massenspektrometrieanalyse und Atomabsorptions-Spetroskopieanalyse im Graphitofen zeigte sich, daß das nach dem oben beschriebenen Verfahren erhaltene Zirconiumtetrafluorid Metallverunreinigungen unterhalb der vorhandenen Anzeigewerte enthielt, z.B. Eisen unterhalb von 20 Teilen pro Billion, Cobalt mit weniger als 50 Teilen pro Billion (DL), Nickel mit weniger als 20 Teilen pro Billion und Kupfer mit weniger als 20 Teilen pro Billion (DL) . Diese Verunreinigungswerte sind geringer als bei jedem anderen kommerziell verfügbaren Zirconiumtetrafluorid. Das Verfahren kann die Eisenkonzentration von 7500 Teilen pro Billion (Durchschnitt) im Zirconiumdioxid auf weniger als 20 Teile pro Billion im Zirconiumtetrafluorid verringern. Durch Vergleich, Berechnungen und Versuchswerte hat sich gezeigt, daß die einfache Sublimation von Zirconiumtetrafluorid, das 4000 Teile pro Billion Eisen und kein Oxid enthält, den Wert von Eisen nicht unter 1000 Teile pro Billion verringern kann. Der Schlüssel für das erfindungsgemäße Verfahren liegt im unreagierten Zirconiumdioxid, das in ähnlicher Weise wirkt, wie es bei der physikalischen Vermischung von Zirconiumdioxid mit Zirconiumtetrafluorid nach der Herstellung von Zirconiumtetrafluorid beschrieben wurde. Der Einfluß des Zirconiumdioxid besteht in der Wirkung als "Getter" für die Verunreinigungsfluoride, so daß diese Verunreinigungsfluoride in nichtflüchtige Oxide umgewandelt werden, wobei Zirconiumdioxid in Zirconiumoxidfluoride umgewandelt wird. Bei der Herstellung von Zirconiumtetrafluorid aus Zirconiumoxid und elementaren Fluor besteht ein weiterer Aspekt der Begrenzung der Umwandlung auf weniger als 100% darin, daß dies die Umwandlung der nichtflüchtigen Oxide der Verunreinigungen im am Anfang stehenden Zirconiumdioxid in flüchtige Fluoride der Verunreinigungen begrenzt.
- Diese Erfindung unterscheidet sich von früheren Verfahren zur Herstellung von Metallfluoriden und ist aus verschiedenen Gründen von besonderem Wert. Die vorliegende Erfindung ist im wesentlichen eine Kombination aus zwei Verfahrenstechniken, die eine stellt die Reaktion von Zirconiumdioxid mit Fluor dar, um Zirconiumtetrafluorid zu erzeugen, und die andere ist das Vermischen von Zirconiumdioxid mit Zirconiumtetrafluorid, um die Reinigung während der Sublimation zu verbessern. Das Ergebnis dieser Kombination ist eine einzigartige Verbesserung der Herstellungs- und Reinigungstechnologie für Metallfluoride, es wird ein neues Verfahren geschaffen, das besser als die einzelnen Schritte ist. Durch Begrenzung der Umwandlung des Zirconiumdioxid zu Zirconiumtetrafluorid bei der Fluorierungsreaktion kann eine innige Durchmischung von Zirconiumdioxid und Zirconiumtetrafluorid gebildet werden und dies beseitigt die notwendige getrennte Herstellung von Zirconiumtetrafluorid und die anschließende mechanische Mischung mit Zirconiumdioxid. Der Grad des Vermischens von Zirconiumdioxid mit Zirconiumtetrafluorid ist beim erfindungsgemäßen Verfahren äußerst hoch, da es in molekularem Umfang erfolgt, weil Zirconiumtetrafluorid direkt aus Zirconiumdioxid gebildet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren, das Zirconiumdioxid bei der Reinigung von Zirconiumtetrafluorid als Getter verwendet, ist folglich dem anschließenden Mischen von Zirconiumdioxid mit dem bereits gebildeten Zirconiumtetrafluorid während der reinigenden Nachbehandlung sehr überlegen.
- Der Wert des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch den strengen wasserfreien Zustand weiter erhöht, der durch die Chemie der Reaktion vorgeschrieben wird und durch die Verwendung von elementarem Fluor erhalten wird, so daß kein Wasser verwendet oder erzeugt wird und daß alles vorhandene unwesentliche Wasser durch die Reaktion mit Fluor schnell gereinigt bzw. entfernt wird. Der niedrige Sauerstoffgehalt des Zirconiumtetrafluorid-Produktes wird durch Sauerstoffanalyse bestätigt, wobei das Inertgas- Aufschlußverfahren angewendet wird, wobei sich weniger als 10 ppm Sauerstoff ergeben, dies stellt die Grenze der Anzeige bei diesem Verfahren dar.
- Die verbesserte Reinheit von Zirconiumtetrafluorid, das nach diesem neuen Verfahren erzeugt wurde, wurde außerdem durch die optischen Absorptionswerte nachgewiesen, die bei einem Schwermetallfluoridglas erhalten wurden, das unter Verwendung von Zirconiumtetrafluorid hergestellt worden war. Die Absorption von Licht im UV-Bereich des Spektrums war wesentlich geringer als bei Schwermetallfluoridglas, das aus einem anderen sehr reinen Zirconiumtetrafluorid hergestellt worden war, das sowohl aus einer kommerziellen Quelle als auch aus Quellen von Forschung und Entwicklung stammte. Der sehr niedrige optische Verlust von 6,3 dB/km wurde mit einer Faser von 150 m Länge erreicht, die aus Zirconiumtetrafluorid hergestellt worden war, dies führte zu einer deutlichen Verbesserung gegenüber einer Faser aus gegenwärtig handelsüblichem Zirconiumtetrafluorid. Ähnliche Verbesserungen können mit Hafniumfluorid, Aluminiumflorid und anderen Metallfluoriden erreicht werden.
- In Anbetracht der geforderten strengen und außergewöhnlichen Standards für Metallfluoride, die bei Hochleistungslaser- und Faseroptikanwendungen eingesetzt werden, wurde es immer schwieriger, bei den resultierenden Glasmaterialien deutliche Verringerungen der Verunreinigungswerte und der Verlustparameter zu erreichen. Die Auswahl des Reaktionsverfahrens bei der Anwendung einer unvollständigen Reaktion von Metall oder einem Metalloxid mit elementarem Fluor und die Anwendung dieses unvollständig reagierten Produktes bei Trennverfahren, bei denen das Metall oder sein Metalloxid als eng vermischter molekularer Getter für Verunreinigungen wirkt, liefert eine einzigartige und überraschende Verbesserung der Metallfluoride, die gegenwärtig bereits kommerziell sehr hohe Reinheiten aufweisen; die erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen jedoch, daß die Metallfluoride bisher unerreichte Standards erfüllen, wodurch sie für Anwendungszwecke von Schwermetallglas bei den meisten genauen Leistungsstandards geeignet sind; die Ergebnisse in der vorliegenden Erfindung zeigen hervorragende Verarbeitungseigenschaften gegenüber dem Stand der Technik.
- Obwohl die vorliegende Erfindung durch das bevorzugte Beispiel von Zirconiumoxid und Fluor beschrieben und als Beispiel dargestellt wurde, um Zirconiumtetrafluorid herzustellen, muß darauf hingewiesen werden, daß sie in gleicher Weise auf Hafnium-, Aluminium- und Zirconiummetall, -oxide, -carbonate, -nitrate, und -sulfonate anwendbar ist, die mit anderen Fluorierungsmittel reagieren können, z.B. NF&sub3;, N&sub2;F&sub2;, N&sub2;F&sub4;, ClF&sub3;, BrF&sub3;, IF&sub5; und SF&sub4;. Außerdem kann die Abtrennung bei atmosphärischem Druck als auch im Vakuum erfolgen. Ein typisches Metallglas, das aus den Metallfluoridprodukten dieses Verfahrens erzeugt werden kann, ist "ZBLAN"-Glas, das aus Zirconium-, Barium-, Lanthan-, Aluminium- und Natriumfluorid in einer amorphen Glasmatrix besteht.
- Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform erläutert, es muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß der Schutzumfang dieser Erfindung durch die folgenden Ansprüche bestimmt wird.
Claims (24)
1) Verfahren zur Herstellung von sehr reinen Metallfluoriden,
die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus
Aluminiumtrifluorid, Hafniumtetrafluorid und Zirconiumtetrafluorid
besteht, welches die Schritte umfaßt:
a) unvollständige Reaktion der Reaktanten aus dem
Fluorierungsmittel und einem Metall, das aus der Gruppe
ausgewählt ist, die aus Aluminium, Hafnium und Zirconium besteht,
oder den korrespondierenden Metallverbindungen, um ein
Reaktionsprodukt zu erzeugen, das das Metallfluorid und
zumindest eine geringe Menge des restlichen Metalls oder
dessen Verbindung umfaßt, und
b) Abtrennung des Metallfluorids mit hoher Reinheit aus dem
Reaktionsprodukt, indem das Reaktionsprodukt erwärmt wird, um
das Metallfluorid selektiv zu verdampfen, damit es getrennt
aus dem Reaktionsprodukt gewonnen wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, worin die geringe Menge eine
wirksame Menge ist, um mit den Metallverunreinigungen in den
Reaktanten zu reagieren.
3) Verfahren nach Anspruch 1, worin die geringe Menge im
Bereich von etwa 1 bis 50% des Metallfluorids liegt.
4) Verfahren nach Anspruch 1, worin das Metallfluorid durch
Sublimation vom Reaktionsprodukt abgetrennt wird.
5) Verfahren nach Anspruch 1, worin das Zirconiumdioxid mit
elementarem Fluor reagiert.
6) Verfahren nach Anspruch 1, worin die Abtrennung im Vakuum
durchgeführt wird.
7) Verfahren nach Anspruch 1, worin die Reaktion und die
Gewinnung unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt wird.
8) Verfahren nach Anspruch 1, worin die Reaktion bei einer
Temperatur im Bereich von etwa 300 bis 600ºC durchgeführt
wird.
9) Verfahren nach Anspruch 1, worin die Abtrennung bei
Bedingungen von etwa 850ºC und 95 mm Abstand Hg Vakuum
(12,7 kPa) durchgeführt wird.
10) Verfahren nach Anspruch 1, worin die geringe Menge des
Metalls oder dessen Verbindung während der Abtrennung mit den
Verunreinigungsmetallfluoriden reagiert, um nichtflüchtige
Metalle oder Metallverbindungen zu erzeugen.
11) Verfahren nach Anspruch 1, worin die Abtrennung bei
atmosphärischem Druck durchgeführt wird.
12) Verfahren nach Anspruch 1, worin das Metall oder die
Metallverbindung aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus
Aluminium, Hafnium, Zirconium und deren Oxiden, Carbonaten,
Nitraten und Sulfonaten besteht.
13) Verfahren nach Anspruch 1, worin das
Fluorierungsmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus
NF&sub3;, N&sub2;F&sub2;, N&sub2;F&sub4;, ClF&sub3;, BrF&sub3;, IF&sub5; und SF&sub4; besteht.
14) Verfahren zur Herstellung von sehr reinen
Metallfluoriden, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus
Aluminiumtrifluorid, Hafniumtetrafluorid und
Zirconiumtetrafluorid besteht, welches die Schritte umfaßt:
a) unvollständige Reaktion der Reaktanten aus elementarem
Fluor und einem Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die
aus Aluminium, Hafnium und Zirconium besteht, oder den
entsprechenden Metalloxiden, um ein Reaktionsprodukt zu
erzeugen, daß das Metallfluorid und zumindest eine geringe
Menge des restlichen Metalls oder dessen Oxid umfaßt, und
b) Abtrennung des Metallfluorids in hoher Reinheit aus dem
Reaktionsprodukt, indem das Reaktionsprodukt erwärmt wird, um
das Metallfluorid selektiv zu verdampfen, damit es getrennt
aus dem Reaktionsprodukt gewonnen wird.
15) Verfahren nach Anspruch 14, worin diese geringe Menge eine
wirksame Menge ist, um mit den Metallverunreinigungen in den
Reaktanten zu reagieren.
16) Verfahren nach Anspruch 14, worin diese geringe Menge im
Bereich von etwa 1 bis 50% des Metallfluorids liegt.
17) Verfahren nach Anspruch 14, worin das Metallfluorid durch
Sublimation aus dem Reaktionsprodukt abgetrennt wird.
18) Verfahren nach Anspruch 14, worin Zirconiumdioxid mit
elementarem Fluor reagiert.
19) Verfahren nach Anspruch 14, worin die Abtrennung im Vakuum
durchgeführt wird.
20) Verfahren nach Anspruch 14, worin die Reaktion und
Gewinnung unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt wird.
21) Verfahren nach Anspruch 14, worin die Reaktion bei einer
Temperatur im Bereich von etwa 300 bis 600ºC durchgeführt
wird.
22) Verfahren nach Anspruch 14, worin die Abtrennung bei
Bedingungen von etwa 850ºC und 95 mm Hg Vakuum (12,7 kPa)
durchgeführt wird.
23) Verfahren nach Anspruch 14, worin die geringe Menge des
Metalls oder dessen Oxids während der Abtrennung mit den
Vereinigungsmetallfluoriden reagiert, um nichtflüchtige
Oxide zu erzeugen.
24) Verfahren nach Anspruch 14, worin diese Abtrennung bei
atmosphärischem Druck durchgeführt wird.
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