HU193682B - Process for the continuous production of niobium pentachloride of at least 99 mass percent purity - Google Patents
Process for the continuous production of niobium pentachloride of at least 99 mass percent purity Download PDFInfo
- Publication number
- HU193682B HU193682B HU206684A HU206684A HU193682B HU 193682 B HU193682 B HU 193682B HU 206684 A HU206684 A HU 206684A HU 206684 A HU206684 A HU 206684A HU 193682 B HU193682 B HU 193682B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- nacl
- niobium
- column
- added
- nbcl
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
A találmány tárgya eljárás legalább 99% tisztaságú nióbium-pentaklorid (NbCl5) folyamatos előállítására, ferronióbiumból, az acélgyártásban használatos — aluminotermikus úton előállított — a kiindulási alapanyag folyamatos klórozásával.The present invention relates to a process for the continuous production of niobium pentachloride (NbCl 5 ) of at least 99% purity from ferronobium by the continuous chlorination of the starting material used in steel production, which is aluminothermally prepared.
A nióbium-pentaklorid mint ismeretes, kiindulási anyaga a lítiumniobát (LiNbO3) előállításának, amely a mikroelektronika fontos anyaga. A lítiumniobát előállításhoz különleges tisztaságú — néhány ppm szennyezőt tartalmazó — (NbCl5)2-ra van szükség, és ennek hidrolízisével állítható elő — első lépésben a nióbium-pentoxid (Nb2O5) majd ezt követően reakció során a lítiumniobát. A nióbium-pentaklorid 'előállítására szolgáló ismert eljárás általában csak laboratóriumi méretű nem fejleszthető-, költséges vagy éppenséggel veszélyes módszer (GMELINS Handbuch: NIOB. System Nummer: 49, Teil B., Verlag Chemie Weinheim, 1970).Niobium pentachloride is known as a starting material for the preparation of lithium niobate (LiNbO 3 ), an important material in microelectronics. The preparation of lithium niobate requires a high purity of (NbCl 5 ) 2 containing a few ppm impurities and can be obtained by hydrolysis, firstly niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) followed by lithium niobate during the reaction. The known process for the production of niobium pentachloride is generally only a non-developable, costly or even hazardous laboratory-scale method (GMELINS Handbuch: NIOB. System Nummer: 49, Teil B., Verlag Chemie Weinheim, 1970).
Az ismert eljárás hátránya, hogy általában kvarccsőben végzett, laboratóriumi méretű eljárás, amely az erősen exoterm reakció következtében nem üzemesithető. Ez az eljárás csak szakaszos gyártást tesz lehetővé, és csak kis anyagmennyiségek klórozására alkalmas, mert a nagy hőtermelés miatt a ferronióbium összesülésének veszélye áll fenn. Ezen kívül a hőálló bélést is gyakran cserélni kell.The disadvantage of the known process is that it is usually a laboratory-scale process in a quartz tube which cannot be operated due to the highly exothermic reaction. This process allows only batch production and is suitable for chlorinating only small amounts of material, because of the high heat production, there is a risk of ferronobium aggregation. In addition, the heat-resistant liner often needs to be replaced.
Az így kapott kloridelegyet még alapos tisztításnak kell alávetni, mert a klórozáskor nagymennyiségű Fe2Cl6, A12C16, SiCl4 stb. is képződik. A 99%-os vagy ennél nagyobb (NbCl5)2-tartalmú terméket csak igen hoszszadalmas úton és jelentős nióbium-veszteséggel lehet előállítani.The chloride mixture thus obtained still has to be thoroughly purified, since during the chlorination a large amount of Fe 2 Cl 6 , Al 2 Cl 6 , SiCl 4 , etc. also formed. A product containing 99% or more of (NbCl 5 ) 2 can only be produced in a very time consuming way and with significant loss of niobium.
A találmány célja az ismert eljárás hátrányainak kiküszöbölése és üzemi méretekben végezhető eljárás kidolgozása legalább 99% tisztaságú nióbium-pentaklorid folyamatos előállítására.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to overcome the drawbacks of the known process and to provide a process for the continuous production of niobium pentachloride having a purity of at least 99%.
Kísérleteink során megállapítottuk, hogy a folyamatot egyszerűen — hűtött acélreaktorban korroziómentesen — nagy termelékenységgel végezhetjük el, és könnyen ipari eljárássá fejleszthetjük. A kloridoktól pedig — korszerű művelettel — sóoszlopos abszorpcióval, kvantitative választhatjuk el termékünket. így eljárásunkkal egy lépésben — egymás után kapcsolt, folyamatosan üzemelő reaktorral és sóoszloppal — 99.0%-osnál tisztább (NbCl5)2-t lehet ipari méretekben előállítani.In our experiments, we have found that the process can simply be carried out with high productivity in a cooled steel reactor, without corrosion, and can be easily developed into an industrial process. The chlorides can be quantitatively separated from the chlorides by modern column salt absorption. Thus, in one step of our process, with a continuously operating reactor and a salt column connected in series, purity (NbCl 5 ) 2 of greater than 99.0% can be produced on an industrial scale.
A találmány szerinti eljárás alapját az a felismerés képezi, hogy ha az (NbCl5)2 előállítása során a képződő hőt folyamatosan elvezetjük, és a kiindulási anyagot folyamatosan, állandó utánadagolással a reaktorba juttatjuk, akkor az (NbCls)2 folyamatos gyártása megoldható. A reaktor körül köpenyben vizet keringtetünk, és a hűtővíz alkalmazása teszi lehetővé, hogy az acélból készült reaktort károsodás nélkül üzemeltethetjük. A találmány szerinti eljárás lényegét az alábbi 2 egyenletekkel jellemezhetjük (a kísérő anyagokéival együtt):It forms the basis of the invention is the recognition that if the heat generated is continuously removed during the (NbCl 5) 2 are produced, and the starting material is continuously constant utánadagolással fed to the reactor, then (NbCl s) 2 continuous manufacture possible. Water is circulated around the reactor, and the use of cooling water allows the steel reactor to be operated without damage. The essence of the process according to the invention can be characterized by the following 2 equations (together with the accompanying materials):
2Nb + 5C12= (NbCl5)2 2Fe + SCI2 = Fe2CI6, 2A1 + 3C12 = AI2C16 Si + 2C12 = SiCl4 2Nb + 5C1 2 = (NbCl 5 ) 2 2Fe + SCI 2 = Fe 2 Cl 6 , 2A 1 + 3 C 1 2 = Al 2 Cl 6 Si + 2 Cl 2 = SiCl 4
A találmány szerint úgy járunk el, hogy a ferronióbiumot és a klórgázt folyamatosan adagoljuk egy 600—800°C hőmérsékletű tűztérbe, a képződött (NbCl5).,, Fe2Cl6, SiCl4 stb. gőzöket pedig 280—320°C hőmérsékletű, darabos NaCl-lel töltött oszlopon átvezetve tisztítjuk, mimellett a darabos NaCl-t állandóan pótoljuk, a NaCl-nak a szennyező fémekkel alkotott olvadt komplex vegyületeit folyamatosan elvezetjük, és a tisztított (NbCl5)2 gőzöket 280°C hőmérséklet alá hütve — célszerűen szobahőmérsékletre hűtve — kondenzáljuk. A tisztítási folyamatot a következőképpen írhatjuk le:According to the invention, ferroniobium and chlorine gas are continuously added to a combustion chamber at a temperature of 600-800 ° C to form (NbCl 5 )., Fe 2 Cl 6 , SiCl 4 etc. vapors are purified by passage through packed pieces with NaCl column temperature of 280-320 ° C, whereby the wipes NaCl constantly replenished, the NaCl has formed the impurity metals molten complex compounds are continuously withdrawn and purified (NbCl 5) 2 vapors It is cooled to below 280 ° C, preferably cooled to room temperature. The cleaning process can be described as follows:
Fe2Cl6 + 2NaCI = 2NaFeCI4 ésFe 2 Cl 6 + 2NaCl = 2NaFeCl 4 and
A12C16 + 2NaCl = 2NaAICl4 és ezzel a kloridok illékonysága több nagyságrenddel csökken.A1 2 C1 6 + 2NaCl = 2NaAICl 4 and thus the volatility of the chlorides decreases by several orders of magnitude.
Az (NbCl5)2 folyamatos gyártását a következő paraméterek betartásával hajtjuk végre. Az összesülés megakadályozására a berendezésbe minimálisan 20—30 mm szemcseméretü ferronióbiumot adagolunk. A beadagolt klór mennyiségének 1/10 részét mellékáramban a tűztér után vezetjük be a gőzelegybe. így állandó klórfölösleget tartunk fenn, és biztosítjuk a bevezetett ferronióbium egész átalakulását. A (NbCl5)2 gőzök tisztításához ömlesztett állapotú, minimálisan 30—40 mm szemcseméretü NaCl-t használunk fel, és az elfogyott NaCl-ot folyamatosan pótoljuk. A reaktor beindítása után általában a termelt mennyiség 1/6-od részének megfelelő menynyiségü NaCl-t adagolunk be óránként.The continuous production of (NbCl 5 ) 2 is carried out with the following parameters. In order to prevent aggregation, a minimum of 20-30 mm of ferronobium is added. One-tenth of the amount of chlorine added is fed into the steam stream by-pass after the firebox. Thus, a constant excess of chlorine is maintained and a complete conversion of the introduced ferroniobium is ensured. For purification of (NbCl 5 ) 2 vapors, bulk NaCl with a minimum particle size of 30-40 mm is used and the NaCl consumed is continuously replaced. After reactor start-up, NaCl is generally added in an amount equivalent to 1/6 of the volume produced per hour.
A találmány szerinti eljárás lehetővé teszi, hogy az eddig ismert hőálló bélésű, szakaszos üzemű, nagyméretű kemencékhez képest a berendezés méretét és az előállítás költségeit csökkentsük, és emellett a teljesítményt növeljük.The process of the present invention enables the size and production costs of the apparatus to be reduced compared to the prior art heat-insulated, intermittent, large-scale furnaces, while increasing performance.
Eljárásunkkal 1 t (NbCl5|<2/m2 óra fajlagos teljesítmény érhető el, azaz a termelhető összmennyiség lineárisan változik a reaktor keresztmetszetével.Process-1 t (NbCl 5 | <2 / m 2 h power density can be achieved, i.e. the total quantity produced is a linear function of the reactor cross-section.
A találmány szerinti eljárás lehetővé teszi, hogy igen tiszta, 20 ppm-nél kisebb vasés alumíniumtartalmú (NbCÍ5)2-t állítsunk elő, 4 nagyságrenddel kevesebb szennyezőt tartalmazva, mint a kiinduló nyersanyag. A kitermelés minimálisan 95%, de az olvadt komplex vegyületekben maradt — 2— 3%-ot meghaladó— (NbCl5)2-nek a tüztérbe való visszajáratásával több, mint 98%-os kitermelést érhetünk el.The present invention allows very pure, less than 20 ppm iron and aluminum content (NBCI 5) 2 -t produce, comprising four orders of magnitude less impurities than the starting material. Yields of at least 95%, but returning to the firing chamber the amount of (NbCl 5 ) 2 remaining in the molten complex compounds (greater than 2 to 3%), yields more than 98%.
-2193682-2193682
Példa:Example:
A forgalomban lévő és acélgyártáshoz használt ferronióbiumból — Nb: 65—67%, Fe: 28—30%, Al: 0,5-0,7, Si: -2,0-2,5% összetételűből — a példában 66,9% Nb-tartalmú, 5 20—30 mm szemnagyságú ferronióbiumból 1,6 kg-ot égést szolgáltató gázatmoszférában izzásig felhevítünk, és a reaktorba helyezzük.Of the ferro-niobium in the market and used for the production of steel - Nb: 65-67%, Fe: 28-30%, Al: 0.5-0.7, Si: -2.0-2.5% - 66.9 1.6 kg of 5 % ferric niobium containing 20 to 30 mm mesh are heated to glow in a combustion gas atmosphere and placed in a reactor.
A függőleges helyzetű reaktorcső átmérője 150 mm, magassága 400 mm. A reaktor kő- 0 penyébe vezetett hűtővíz hőmérséklete 15°C, áramlási sebessége 5 liter/perc, a kiáramló víz hőmérséklete 40—50°C. A felizzított ferronióbium behelyezése után a klórgáz bevezetését megindítjuk. · Az adagoló nyíláson át 15 folyamatosan, óránként 1,6 kg — most már szobahőmérsékletű — ferronióbiumot adagolunk be, és a klórvezetéken át folyamatosan, óránként 1,2 m3 klórgázt vezetünk a reaktorba. A reaktorban képződött, szennyezett 20 (NbCt5)2 gőzöket darabos, 30—40 mm szemnagyságú NaCl-t tartalmazó nikkel sóoszlopba vezetjük. A függőleges csőalakú oszlop átmérője 120 mm, magassága 2 m. A töltelék mennyisége 10—14 kg. A sóoszlop 280—The vertical reactor tube has a diameter of 150 mm and a height of 400 mm. The reactor led stone 0 penyébe cooling water temperature 15 ° C and a flow rate of 5 L / min, the outflowing water temperature is 40-50 ° C. After inserting the heated ferronobium, the introduction of chlorine gas is started. · 1 through the dispensing opening 5 continuously 1.6 kg per hour - is now room temperature - ferronióbiumot added and continuously fed per hour 1.2 m3 of chlorine gas to the reactor through the conduit chloro. Contaminated vapors formed in the reactor 20 (NbCt 5 ) 2 are passed to a nickel salt column containing 30-40 mm NaCl. The vertical tubular column has a diameter of 120 mm and a height of 2 m. The amount of filling is 10-14 kg. The Salt Column 280—
320 °C közötti hőmérsékletét a köpeny fűtése biztosítja. Az (NbCl5)2 gőzök az oszlop alján kerülnek érintkezésbe a NaCl-lal, és a tisztított gőzök az oszlop tetején a hűtőhöz távoznak. A NaCI állandó pótlásáról az ősz- 30 lop adagolónyílásán keresztül gondoskodunk, a beadagolt NaCI mennyisége 0,52 kg/óra.Temperature of 320 ° C is provided by heating the jacket. The (NbCl 5 ) 2 vapors come in contact with NaCl at the bottom of the column and the purified vapors are discharged to the refrigerator at the top of the column. A constant supply of NaCl is provided through the dosing opening of the autumn stomach at a volume of 0.52 kg / h.
Az utánklórozás céljából 0,12 m3/óra klórgázt a reaktorból távozó termékelegyhez vezetünk, az NaCl-lal töltött oszlopba vezetés 35 előtt.For the purpose of utánklórozás 0.12 m 3 / h of chlorine gas was discharged from the reactor product mixture, before 35 filled with the NaCl-lal column driving.
A szennyező fémeket tartalmazó NaAlCI4 és NaFeCl4 olvadt komplex-vegyületek az oszlop alján lévő fűtött vezetéken át óránként 2,1 kg mennyiségben távoznak. Feldolgozá- 0 suk a reaktorba való visszavezetéssel — a maradék nióbium-pentaklorid kinyerésével — történik. A komplex sók a környezetet nem szennyezik.The molten complex compounds containing the contaminating metals, NaAlCl 4 and NaFeCl 4, are discharged at a rate of 2.1 kg per hour through a heated conduit at the bottom of the column. 0 processing suk recirculation into the reactor - the remaining niobium pentachloride extraction - occurs. Complex salts do not pollute the environment.
Az elsődleges hozam óránként 3 kg 45 (NaCl5)2 (az elméleti érték 96,4%-a). Az olvadt-, komplex-vegyületeknek a tüztérbe való visszajáratásával nyerjük vissza a még hiányzó (NbCI5)2 80%-át. így több mint 98%os kitermelés érhető el. A termék összetételére jellemző, hogy az (NbCI5)2: minimálisan 99,9%; Fe: maximálisan 0,002%; Al: maximálisan 0,002%; Si: maximálisan 0,005%.The primary yield is 3 kg / hr 45 (NaCl 5 ) 2 (96.4% of theory). Returning the molten complex compounds to the firing chamber recovers 80% of the remaining (NbCl 5 ) 2 . More than 98% yield is obtained. The composition of the product is characterized in that (NbCl 5 ) 2 : minimum 99.9%; Fe: 0.002% maximum; Al: 0.002% maximum; Si: maximum 0.005%.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU206684A HU193682B (en) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | Process for the continuous production of niobium pentachloride of at least 99 mass percent purity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU206684A HU193682B (en) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | Process for the continuous production of niobium pentachloride of at least 99 mass percent purity |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
HUT38591A HUT38591A (en) | 1986-06-30 |
HU193682B true HU193682B (en) | 1987-11-30 |
Family
ID=10957580
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
HU206684A HU193682B (en) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | Process for the continuous production of niobium pentachloride of at least 99 mass percent purity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
HU (1) | HU193682B (en) |
-
1984
- 1984-05-29 HU HU206684A patent/HU193682B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
HUT38591A (en) | 1986-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4356029A (en) | Titanium product collection in a plasma reactor | |
US3878291A (en) | Process for the production of metal free chlorosilane by the chlorination or hydrochlorination of ferrosilicon | |
JP2011504868A (en) | Method for producing P4O6 | |
US4044109A (en) | Process for the hydrochlorination of elemental silicon | |
US3343911A (en) | Production of aluminum trichloride | |
US4601798A (en) | Continuous preparation of silane, SiH4 | |
JPH0264006A (en) | Production of solar silicon | |
US3376112A (en) | Production of chlorine through oxidation of film of ferric chloride salt complex | |
US2997385A (en) | Method of producing refractory metal | |
US2614906A (en) | In the method of making finely divided silica, the production of a combustible mixture comprising chloro silicon hydrides | |
US3848064A (en) | Production of sulfur tetrafluoride from sulfur chlorides and fluorine | |
US2618531A (en) | Method of purifying zirconium tetrachloride vapors | |
US3399036A (en) | Sulfur tetrafluoride | |
US3968155A (en) | Process for prepared perchloromethyl mercaptan by chlorination of carbon disulfide | |
US3341283A (en) | Chlorination of aluminum in the presence of iron | |
HU193682B (en) | Process for the continuous production of niobium pentachloride of at least 99 mass percent purity | |
US3944647A (en) | Recovering chlorine from the chlorination of titaniferous material | |
US2958574A (en) | Purification of titanium tetrachloride | |
US2820698A (en) | Process for purifying silicon halide | |
US3407031A (en) | Process for the manufacture of inorganic chlorides | |
US4363789A (en) | Alumina production via aluminum chloride oxidation | |
US2801903A (en) | Process for the manufacture of boron nitride | |
US3336111A (en) | Apparatus and method for the manufacture of fluorides | |
US3201101A (en) | Apparatus for the purification of metals | |
US2920952A (en) | Process for producing a refractory metal subhalide-alkalinous metal halide salt composition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HU90 | Patent valid on 900628 | ||
HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |