PL119996B1 - Process for manufacturing artificial cryolite for vacuum evaporation coatinggo napylenija - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia sztucznego kriolitu stosowanego do próznio¬ wych naparowywan wyrobów przemyslu optycz¬ nego.Kriolit stosowany do naparowywan winien wy¬ kazywac znaczna czystosc odnosnie takich pier¬ wiastków jak Fe, Ni, Ti, Cr, Pb, Cu, Ag, W, Ga, Ca, Mg ponizej * 10-4 l°/o oraz zawierac niewielka tylko ilosc krzemu ponizej 0rl°/o. Ponadto jego fizyczny charakter winien zapewnic spokojne od¬ parowanie w warunkach wysokiej prózni. W wa¬ runkach tych nie moze miec miejsca jakiekolwiek znaczniejsze zgazowanie materialu lufo rozpylenie go. Z tych wzgledów winien on miec wielkie ziar¬ no o rozmiarach 0,7—(35 mm o charakterze mo¬ nolitycznym.Znane sa rózne sposoby wytwarzania kriolitu w oparciu o materialy wyjsciowe jak fluorowodór, fluorek anionowy, fluorek sodowy, fluorek glino¬ wy oraz wodorotlenek sodowy lub weglan sodo¬ wy. Wiadomo, ze czysty kriolit mozna z materia¬ lów tych otrzymac w przypadku zastosowania ich w stanie wysokiej czystosci.Znane sa równiez sposoby wytwarzania sztucz¬ nego kriolitu w roztworowej reakcji fluorku amo¬ nowego i fluorku sodowego z oTto lub meta gli¬ nianem sodowym. Zródlem fluorku i czesciowo sodu w tych metodach jest przede wszystkim flu¬ orokrzemian sodowy, a zródlem glinu i dodatkowo sodu meta- lub orto-glinian sodowy uzyskany 10 15 20 25 przez roztworzenie wodorotlenku glinowego w roz¬ tworze wodorotlenku sodowego.Znane te metody nie prowadza do otrzymania sztucznego kriolitu o znacznej czystosci wymaga¬ nej przy naparowywaniach z uwagi na duzy po¬ ziom zanieczyszczen zarówno w technicznym wo¬ dorotlenku glinowym jak i roztworu NH4F-NaF- -H20 otrzymanym w amoniakalnej hydrolizie tech¬ nicznego fluorokrzemianu sodowego. Otrzymany w tych metodach sztuczny kriolit jest drobnoziar¬ nisty i ze wzgledu na ta postac fizyczna nie jest przydatny do prózniowych naparowywan.Celem wynalazku jest sposób wytwarzania w prostym postepowaniu sztucznego kriolitu do na¬ parowywan wyrobów przemyslu optycznego za¬ pewniajacy zarówno znaczna jego czystosc jak i odpowiednia postac fizyczna ziarna kriolitówego.W badaniach prowadzonych nad otrzymywaniem sztucznego kriolitu do prózniowych naparowywan okazalo sie, ze mozna otrzymac go z powszechnie dostepnych materialów wyjsciowych z pominieciem materialów specjalnej czystosci przy zastosowaniu zespolu srodków technicznych wedlug wynalazku.Materialami wyjsciowymi sa wtedy nastepujace zwiazki o czystosci technicznej: fluorokrzemian sodowy, wodorotlenek sodowy i aluminium o czy¬ stosci 99,98^99,09°/a.Okazalo sie, ze sposób stopienia i zestalenia krio¬ litu decyduje o jego przydatnosci do naparowy¬ wan. Okazalo sie mianowicie1, ze wstepne wyisuslze- 119.9963 119 896 4 nie kriolitu, wytraconego z roztworu wodnego, korzystnie w dwu etapach najpierw w temperatu¬ rze 105-^lilO°C a nastepnie wyzszej 250—300°C po¬ zwala w wysokim stopniu uniknac termohydrolizy, szczególnie wtedy gdy jego ogrzewanie odbywa sie w warunkach bezwodnych i w temperaturze nie¬ wiele przewyzszajaceij temperature topnienia.Okazalo sie równiez, ze ziarno kriolitowe nie za¬ wiera zaadsonbowanych gazów, gdy stopniony krio¬ lit podda sie krystalizacji w warunkach szybkie¬ go chlodzenia a nastepnie mechanicznie skruszy.Sztuczny kriolit bedzie spelnial warunki wyma¬ gane w technice naparowywan gdy jak to wyka¬ zaly badania do reakcji wytracania osadu kriodi- towego zastosuje sie roztwór fluorfku amonowego i fluorku sodowego uzyskanego w amoniakalnej hydrolizie technicznego fluorokrzemianu sodowe¬ go, uprzednio wylugowanego kwasem azotowym, przy czym amoniakalna hydroliza winna byc pro¬ wadzona w warunkach zabezpieczajacych niewiel¬ ka zawartosc krzemionki w roztworze. Dla zapew¬ nienia prawidlowego przebiegu naparowywali, przy uzyciu kriolitu nalezy poza tym na etapie wytra¬ cania osadu kriolitowego, jak to wykazaly bada¬ nia, , zastosowac roztwór metaglinianu sodowego, wytworzony przez rozpuszczenie aluminium o za¬ wartosci Al 99,08—99$9M w roztworze wodorotlen¬ ku sodowego a nastepnie wspóHstracenie i skoagu- lowanie zawartych w nim zanieczyszczen wraz z wodorotlenkiem glinowym powstalym w czescio¬ wej wymuszonej hydrolizie.W badaniach nad wytracaniem sztucznego fluo¬ rytu w znanej reakcji przebiegajacej wedlug rów¬ nania: 6F" +4NH4+ +3Na+ +A102-'=tNa3AlF6+aH20+ okazalo sie, ze zanieczyszczenia zawarte zarówno w subjsfcracie fluorowym, jak i glinowym wspól- stracaja sie z osadem kriolitowyim. Znana metoda zapobiegajaca temu wspólstracaniu, a polegajaca na niepelnym stracaniu kriolitu, daje równiez nie- zadawaHajace rezultaty.Z badan wynikalo, ze gdy uzyje sie suflbstraty w takich ilosciach, by pozostal w roztworze po¬ reakcyjny fluorek amonowy, wykazujacy stezenie 5—40 gA to po kilkugodzinnym ogrzewaniu sil¬ nie mieszanej zawiesiny nastepuje znaczne oczysz¬ czenie straconego produktu. Wiekszosc zanieczysz¬ czajacych pierwiastków jest wtedy kom|plefcsowa- na fluorem i przechodzi w tej postaci do roztwo¬ ru. Tak otrzymany sztuczny kriolit posiada od¬ powiednia czystosc predysponujaca go do zaisto-/ sowan w prózniowych naparowywaniaeh.Wedlug wynalazku, techniczny fluorokrzemian sodowy luguje sie roztworem kwasu azotowego o stezeniu 2—f5?/t uzytym korzystnie w ilosci 1—2 czesci wagowych na czesc Na^iFe. Odsaczony od lugów poreaikcyjnych osad fluorokrzemianu sodo¬ wego kilkakrotnie przemywa sie woda destylowa¬ na. Przemyty osad fluorokrzemianu sodowego za¬ daje sie niewielka iioscia wody w celu uzyskania jego zawiesiny, do której dozuje sie przez okres 3—5 godzin w warunkach intensywnego miesza¬ nia i w temperaturze 115—90°C, korzystnie 20— 22°C woda amoniakalna o stezeniu 2—4P/» oraz wo¬ de destylowana w takich ilosciach, by w roz¬ tworze poreakcyjnym stezenie fluoru osiagnelo wartosc 30—L4i5 gtfdm*, a wolnego amoniaku 3,5— 4,5 g/dm*. Powstala w amoniakalnej hydrolizie krzemionke odfilltrowuje sie od roztworu fluorku amonowego i fluorku sodowego. Roztwór ten jest z kolei stosowany do wytwarzania osadu krioli¬ towego.W oddzielnym postepowaniu aluminium o za¬ wartosci Al 99J98h-QQ,9QP/* rozpuszcza sie w roz¬ tworze wodorotlenku sodowego przy stosunku mo¬ lowym Al: NaOH 1 :1,05—1,25 i przy uzyciu ta¬ kiej ilosci wody, by za-wartosc metaglinianu so¬ dowego w roztworze wynosila 41—49P/», Otrzymana zawiesine rozciencza sie woda, stano¬ wiaca* 3—35 czesci wagowych zawiesiny, a na¬ stepnie po okresie kilku godzin do kilku dni od¬ dziela sie wydzielony osad od roztworu glinianu sodowego. Tak otrzymany roztwór glinianu sodo¬ wego dozuje sie przez okres V godziny do uprze¬ dnio wytworzonego roztworu fluorku amonowego i fluorku sodowego w warunkach intensywnego mieszania i- wrzenia.Stosunek tak zadozowanych substratów winien zapewnic w roztworze poreakcyjnym stezenie flu¬ orku amonowego 5—110 g/dm*. Otrzymana zawie¬ sine ogrzewa sie w temperaturze wrzenia przez okres kilkudziesieciu minut do kil/ku godzin, po czym osad sztucznego kriolitu odfiitrowuje sie od roztworu poreakcyjnego i kilkakrotnie przemywa woda.Nastepnie osad sztucznego kriolitu suszy sie ko¬ rzystnie, najpaerw w temperaturze l06^-«l(10oC, a nastepnie 2150—«300°C, topi sie w warunkach odcie¬ cia od wilgoci atmosferycznej i krystalizuje w warunkach bardzo szybkiego chlodzenia, korzyst¬ nie w postaci plytek o grubosci 5 mm. Z kolei plytki kruszy sae i wysegregowuje frakcje ziarna o rozmiarach 0,7—3,5 mm. Nadziamo poddaje sie jeszcze raz kruszeniu a podziarno powtórnie topi sie i krystalizuje.Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania sztucznego kriolitu do próz¬ niowych naparowywan z aluminium, technicznego fluorokrzemianu sodowego i technicznego wodo¬ rotlenku sodowego, znamienny tym, ze techniczny fluoroikrzemian sodowy luguje sie roztworem kwa¬ su azotowego o stezeniu 2-^P/§ uzytym, korzystnie w ilosci 1*-h2 czesci wagowe na jedna czesc Na^iFfl, kilkakrotnie odmycie woda destylowana odsaczonej od lugów poreakcyjnych soli fluoro¬ krzemianowej, która nastepnie zadaje sie niewiel¬ ka iloscia wody dla uzyskania zawiesiny, do któ¬ rej dozuje sie przez okres 3—6 godzin w warun¬ kach intensywnego mieszania i w temperaturze 15—30°C, korzystnie 20—fi2°C, wode amoniakalna o stezeniu 2—4*/» oraz wode destylowana w ta¬ kich ilosciach, by w roztworze poreakcyjnym, ste/- 10 1S 20 25 30 35 40 45 50 95 60119 996 5 6 zenie fluoru osiagnelo wartosc 30—45 g/dm8, a wolnego amoniaiku 3,,5—4,15 g/dm8, po czym odfil- trowuje sie powstala krzemionke od roztworu fluorku amonowego i fluorku sodowego, w od¬ dzielnym postepowaniu, aluminium o zawartosci Al 919,98—00,99tyo rozpuszcza sie w roztworze wo¬ dorotlenku sodowego przy molowym stosunku Al: : NaOH jak 1 : lfld—ilflfi i taikiej ilosci wody aby zawartosc metaglinianu sodowego wynosila 41— 49*/a po czym rozciencza sie korzystnie w tempe¬ raturze 50—100°C, otrzymana zawiesine woda w ilosci stanowiaca 3—i3fl°/t czesci wagowych zawie¬ siny, a nastepnie po czasie kilku godzin do kilku dni oddziela sie wydzielony osad od roztworu me¬ taglinianu sodowego, który to roztwór dozuje sie przez okres godziny do otrzymanego uprzednio roztworu fluorku amonowego i fluorku sodowego w warunkach intensywnego mieszania i wrzenia, przy takich stosumkach suibstratów, by w poreak¬ cyjnym roztworze pozostal fluorek amonowy w ilosci 5—110 g/dm8, nastepnie zawiesine poreakcyj¬ na ogrzewa sie w temperaturze wrzenia przez okres kilkudziesieciu minut do kilku godzin, z kolei osad sztucznego kriolitu odfiltrowuje sie od roztworu poreakcyjnego, kilkakrotnie przemywa woda, suszy, korzystnie najpierw w temperaturze 105—illO°C, a nastepnie 250^300°C, topi i krysta¬ lizuje w warunkach bardzo szybkiego chlodzenia, po czym kruszy i wysegregowuje frakcje ziarna o rozmiarach 0,7^3,5 mm. 10 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania sztucznego kriolitu do próz¬ niowych naparowywan z aluminium, technicznego fluorokrzemianu sodowego i technicznego wodo¬ rotlenku sodowego, znamienny tym, ze techniczny fluoroikrzemian sodowy luguje sie roztworem kwa¬ su azotowego o stezeniu 2-^P/§ uzytym, korzystnie w ilosci 1*-h2 czesci wagowe na jedna czesc Na^iFfl, kilkakrotnie odmycie woda destylowana odsaczonej od lugów poreakcyjnych soli fluoro¬ krzemianowej, która nastepnie zadaje sie niewiel¬ ka iloscia wody dla uzyskania zawiesiny, do któ¬ rej dozuje sie przez okres 3—6 godzin w warun¬ kach intensywnego mieszania i w temperaturze 15—30°C, korzystnie 20—fi2°C, wode amoniakalna o stezeniu 2—4*/» oraz wode destylowana w ta¬ kich ilosciach, by w roztworze poreakcyjnym, ste/- 10 1S 20 25 30 35 40 45 50 95 60119 996 5 6 zenie fluoru osiagnelo wartosc 30—45 g/dm8, a wolnego amoniaiku 3,,5—4,15 g/dm8, po czym odfil- trowuje sie powstala krzemionke od roztworu fluorku amonowego i fluorku sodowego, w od¬ dzielnym postepowaniu, aluminium o zawartosci Al 919,98—00,99tyo rozpuszcza sie w roztworze wo¬ dorotlenku sodowego przy molowym stosunku Al: : NaOH jak 1 : lfld—ilflfi i taikiej ilosci wody aby zawartosc metaglinianu sodowego wynosila 41— 49*/a po czym rozciencza sie korzystnie w tempe¬ raturze 50—100°C, otrzymana zawiesine woda w ilosci stanowiaca 3—i3fl°/t czesci wagowych zawie¬ siny, a nastepnie po czasie kilku godzin do kilku dni oddziela sie wydzielony osad od roztworu me¬ taglinianu sodowego, który to roztwór dozuje sie przez okres godziny do otrzymanego uprzednio roztworu fluorku amonowego i fluorku sodowego w warunkach intensywnego mieszania i wrzenia, przy takich stosumkach suibstratów, by w poreak¬ cyjnym roztworze pozostal fluorek amonowy w ilosci 5—110 g/dm8, nastepnie zawiesine poreakcyj¬ na ogrzewa sie w temperaturze wrzenia przez okres kilkudziesieciu minut do kilku godzin, z kolei osad sztucznego kriolitu odfiltrowuje sie od roztworu poreakcyjnego, kilkakrotnie przemywa woda, suszy, korzystnie najpierw w temperaturze 105—illO°C, a nastepnie 250^300°C, topi i krysta¬ lizuje w warunkach bardzo szybkiego chlodzenia, po czym kruszy i wysegregowuje frakcje ziarna o rozmiarach 0,7^3,5 mm. 10 PL