RU2354611C1 - Способ получения оксида галлия - Google Patents
Способ получения оксида галлия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2354611C1 RU2354611C1 RU2007129703/15A RU2007129703A RU2354611C1 RU 2354611 C1 RU2354611 C1 RU 2354611C1 RU 2007129703/15 A RU2007129703/15 A RU 2007129703/15A RU 2007129703 A RU2007129703 A RU 2007129703A RU 2354611 C1 RU2354611 C1 RU 2354611C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gallium
- hydrogen peroxide
- oxide
- water
- gallium oxide
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Расплавленный металлический галлий взаимодействует с водой при диспергировании, с подачей перекиси водорода концентрацией более 30 мас.% с равномерной скоростью 200-250 мл/ч на килограмм расплавленного галлия в течение 3-6 часов до окисления галлия. Взаимодействие проводят в одну стадию при соотношении галлия к воде (0,8-1,0):(1,2-1,5). Полученный кристаллогидрат галлия сушат и прокаливают до получения оксида галлия. Заявленное изобретение позволяет получить мелкодисперсньй оксид галлия с выходом фракции менее 1 мкм более 85% и с остаточным содержанием металлического галлия <0,0001%, существенно сократить энергозатраты, упростить оборудование и исключить вредные стоки. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к способам получения окиси галлия, которая может быть использована для изготовления специальных оптических стекол и сложных оксидных соединений.
Известен способ получения оксида галлия, включающий растворение технического галлия марки Гл-1 в 30% щавелевой кислоте марки ХЧ при нагревании до 100°С. Растворение ведут в течение 6-ти часов при перемешивании и поддержании постоянным уровня раствора. Затем раствор фильтруют, упаривают досуха и прокаливают в муфельной печи в течение 3-х часов при температуре 800°С. Полученный оксид галлия имел следующий примесный состав, мас.%: Cu 1·10-4, Ni 1·10-4, Fe 5·10-4, Al 5·10-4, SO4 и NO3 - не обнаружены.
Такой оксид галлия соответствует марке ОСЧ. (См. а.с. СССР №916404, C01G 15/00, опубл. 30.03.82 г.).
Преимуществом способа является то, что из технического галлия получают оксид галлия марки ОСЧ.
Недостатком способа является многостадийность процесса, высокие энергозатраты.
Известен способ получения оксида галлия путем взаимодействия металлического галлия с водой в автоклаве при температуре свыше 200°С при давлении 200-300 бар с получением гидроокиси галлия и его последующей прокалкой (см. патент ФРГ №2517292, C01G 15/00, 1976 г.).
Недостатком способа является сложное аппаратурное оформление процесса, невозможность получения оксида галлия высокой чистоты из-за загрязнения оксида контейнерным материалом автоклава.
Известен способ получения гидроокисей рассеянных элементов, в частности галлия, включающий автоклавную обработку исходного галлия 2н соляной кислотой в присутствии 30% перекиси водорода, при соотношении кислоты и перекиси водорода 1:1, при температуре 180°C в течение 2,5 часов (см. а.с. СССР №447367, C01G 15/00, 1974 г.).
Известен способ получения оксида галлия, включающий электроискровое диспергирование металлического галлия в воде при напряжении 150-200 В и емкости конденсатора разрядного контура 0,1-1,0 мкф, при температуре воды 20-25°C с получением суспензии гидроокиси галлия. Суспензию отстаивают и помещают в кварцевый сосуд, установленный в автоклаве. Нагревают автоклав до 200°С, устанавливают давление 75-80 бар, через 10 мин нагрев прекращают и затем полученный продукт прокаливают до оксида галлия (см. a.c. CCCP №1013408, C01G 15/00, 1983 г.). Способ принят за прототип.
Оба указанные выше способа получения оксида галлия имеют общие недостатки - автоклавный процесс, сложное аппаратурное оформление, высокая энергоемкость, использование кислот, наличие вредных выбросов и, что самое главное, невысокое качество получаемого оксида галлия.
Техническим результатом заявленного изобретения является получение ультрадисперсного порошка оксида галлия, упрощение аппаратурного оформления процесса, существенное снижение энергоемкости, повышение качества получаемого оксида галлия, за счет снижения содержания примесных компонентов до получения продукта с содержанием оксида галлия не менее 99,999% по массе.
Технический результат достигается тем, что в способе получения оксида галлия, включающем взаимодействие расплавленного металлического галлия с водой при диспергировании с получением гидрооксосоединения галлия, прокаливание полученного продукта до получения оксида галлия, согласно изобретению взаимодействие галлия с водой проводят в одну стадию при соотношении галлия к воде (0,8-1,0):(1,2-1,5), а диспергирование ведут при подаче с равномерной скоростью 200-250 мл/ч перекиси водорода на килограмм расплавленного галлия в течение 3-6 часов до окисления галлия с образованием кристаллогидрата галлия, после чего кристаллогидрат галлия сушат и прокаливают до получения оксида галлия. При этом используют перекись водорода с концентрацией более 30 мас.%, подачу перекиси водорода ведут с равномерной скоростью, а прокалку осуществляют при температуре 1000-1100°С.
Сущность способа заключается в следующем.
Заявленная совокупность признаков, а именно окисление расплавленного галлия водой с одновременным диспергированием и подачей в зону реакции перекиси водорода, обеспечивает возможность проводить процесс окисления без использования автоклава, а соотношение галлия и воды и количество вводимой перекиси водорода приводят к полному окислению галлия в более мягких условиях и в одну стадию, по сравнению с прототипом, где процесс ведут в две стадии, сначала окисление проводят с использованием электроискрового диспергирования металлического галлия в воде, а потом в автоклаве.
Другой особенностью изобретения является окисление галлия не до гидроокиси галлия с формулой Ga(ОН)3 как в прототипе, а до кристаллогидрата с формулой GaO2H. Это отличие играет существенную роль в достижении технического результата.
Так, прокаливание кристаллогидрата галлия приводит к получению ультрадисперсного оксида галлия с выходом фракции менее 1 мкм выше 85%.
Заявленные параметры процесса позволяют достичь полного окисления галлия в одну стадию и получить оксид галлия с остаточным содержанием галлия менее 0,0001 мас.%.
Обоснование параметров.
Соотношение между металлическим галлием и водой, а также объем и скорость подачи перекиси водорода определяют возможность интенсивного протекания окисления галлия и поддержания оптимальной скорости окисления за счет разогрева смеси в результате экзотермической реакции окисления галлия до кристаллогидрата. При уменьшении нижнего предела содержания расплавленного галлия менее 0,8 и увеличении верхнего предела содержания воды выше 1,5 снижается температура процесса и скорость окисления галлия, окисление осуществляется не полностью. При увеличении верхнего предела содержания расплавленного галлия более 1 и снижении нижнего предела содержания воды менее 1,2 диспергирование галлия ухудшается, что приводит к низкому выходу окисленного галлия.
Уменьшение расхода перекиси водорода ниже 200 мл/ч на килограмм расплавленного галлия приводит к снижению температуры процесса и степени окисления галлия, что препятствует полному окислению металлического галлия до кристаллогидрата. Увеличение расхода перекиси водорода выше 250 мл/ч на килограмм расплавленного галлия приводит к повышению температуры процесса, в результате происходит образование крупной фракции кристаллогидрата галлия, что приводит к укрупнению фракционного состава конечного оксида галлия.
Время диспергирования и введения перекиси водорода определяет полноту образования кристаллогидрата галлия. При проведении процесса менее трех часов возможна неполнота окисления. Осуществление процесса более шести часов нецелесообразно, так как идет непроизводительный расход реагентов.
Термическая обработка при температуре ниже 1000°С не позволяет полностью окислить следы металлического галлия в гидроокиси галлия, а превышение температуры более 1100°С способствует спеканию частиц оксида галлия, увеличению дисперсности конечного оксида галлия.
Помимо всего существенным преимуществом заявленного изобретения является простота осуществления его в промышленном масштабе. Так как, чем больше количество расплавленного галлия участвует в процессе, тем стабильнее протекает процесс окисления галлия и получения оксида. Это определяет высокую производительность процесса. Осуществление основной стадии процесса окисления галлия протекает без подвода тепла, а только за счет экзотермической реакции взаимодействия галлия с водой и перекисью водорода. Это определяет высокую экономическую выгоду изобретения. И это важное положительное свойство изобретения идет в добавление к низкой стоимости реагентов, простоте аппаратурного оформления и к наилучшим показателям по качеству получаемого оксида галлия.
Примеры осуществления способа.
Пример №1. Металлический галлий в количестве 1000 г расплавляли в воде при температуре 90°С и после расплавления диспергировали с помощью роторной мешалки при подаче в зону реакции перекиси водорода. После пяти часов окисления полученный кристаллогидрат галлия сушили и прокаливали. По окончании процесса готовый оксид галлия анализировали на содержание металлического галлия и дисперсный состав.
Результаты осуществления способа при различных значениях заявленных параметров представлены в таблице 1.
Таблица 1 | |||||
№ опыта | Соотношение галлия к воде (по весу) | Перекись водорода, мл/ч | Температура прокалки кристаллогидрата, °С | Количество фракции оксида галлия менее 1 мкм | Содержание металлического галлия, % по весу |
1 | 0,8:1,5 | 200 | 1000 | 86 | <0,0001 |
2 | 1:1,2 | 250 | 1100 | 85 | <0,0001 |
3 | 1:1.5 | 200 | 1000 | 85 | <0,0001 |
4 | 0,8:1,5 | 250 | 1100 | 85 | <0,0001 |
5 | 1,1:1,3 | 225 | 1000 | 80 | 0,02 |
6 | 0,5:1,5 | 200 | 1000 | 83 | 0,04 |
7 | 0,8:2 | 250 | 1100 | 80 | <0,001 |
8 | 0,8:1 | 200 | 900 | 83 | 0,03 |
9 | 0,9:1,4 | 250 | 1200 | 80 | 0,0001 |
10 | 0,9:1,4 | 175 | 1000 | 84 | 0,03 |
11 | 0,9:1,4 | 275 | 1000 | 84 | 0,0001 |
Пример №2. Процесс получения оксида галлия осуществляли как в примере №1, но в качестве исходного брали 4000 г металлического галлия
Результаты осуществления способа при различных значениях заявленных параметров представлены в таблице 2.
Таблица 2 | |||||
№ опыта | Соотношение галлия к воде (по весу) | Перекись водорода, мл/ч | Температура прокалки кристаллогидрата, °С | Количество фракции оксида галлия менее 1 мкм | Содержание металлического галлия, % повесу |
1 | 0,8:1,5 | 800 | 1000 | 86 | <0,0001 |
2 | 1:1,2 | 1000 | 1100 | 85 | <0,0001 |
3 | 1:1,5 | 800 | 1000 | 85 | <0,0001 |
4 | 0,8:1,5 | 1000 | 1100 | 85 | <0,0001 |
5 | 1,1:1,3 | 900 | 1000 | 80 | 0,02 |
6 | 0,5:1,5 | 800 | 1000 | 83 | 0,04 |
7 | 0,8:2 | 1000 | 1100 | 80 | <0,001 |
8 | 0,8:1 | 800 | 900 | 83 | 0,03 |
9 | 0,9:1,4 | 1000 | 1200 | 80 | 0,0001 |
10 | 0,9:1,4 | 700 | 1000 | 84 | 0,03 |
11 | 0,9:1,4 | 1100 | 1000 | 84 | 0,0001 |
Заявленный способ позволяет получить мелкодисперсную окись галлия с выходом фракции менее 1 мкм более 85% и с остаточным содержанием металлического галлия <0,0001%.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет получить следующий положительный эффект.
1. Возможность получения ультрадисперсной окиси галлия с минимальным содержанием металлического галлия.
2. Существенное сокращение энергозатрат.
3. Существенное упрощение оборудования.
4. Исключение вредных стоков.
Claims (2)
1. Способ получения оксида галлия, включающий взаимодействие расплавленного металлического галлия с водой при диспергировании с получением гидрооксосоединения галлия, прокаливание полученного продукта до получения оксида галлия, отличающийся тем, что взаимодействие галлия с водой проводят в одну стадию при соотношении галлия к воде (0,8-1,0):(1,2-1,5), а диспергирование ведут при подаче перекиси водорода с равномерной скоростью 200-250 мл/ч на килограмм расплавленного галлия в течение 3-6 ч до окисления галлия с образованием кристаллогидрата галлия, после чего его сушат и прокаливают до получения оксида галлия.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют перекись водорода с концентрацией более 30 мас.% подачу перекиси водорода ведут с равномерной скоростью, а прокалку осуществляют при температуре 1000-1100°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007129703/15A RU2354611C1 (ru) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Способ получения оксида галлия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007129703/15A RU2354611C1 (ru) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Способ получения оксида галлия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2354611C1 true RU2354611C1 (ru) | 2009-05-10 |
Family
ID=41019939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007129703/15A RU2354611C1 (ru) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Способ получения оксида галлия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2354611C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014019590A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 硝酸ガリウム水溶液の製造方法 |
CN115196670A (zh) * | 2021-04-12 | 2022-10-18 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种氧化镓量子点及其制备方法 |
-
2007
- 2007-08-03 RU RU2007129703/15A patent/RU2354611C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014019590A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 硝酸ガリウム水溶液の製造方法 |
CN115196670A (zh) * | 2021-04-12 | 2022-10-18 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种氧化镓量子点及其制备方法 |
CN115196670B (zh) * | 2021-04-12 | 2023-11-28 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种氧化镓量子点及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6268328B2 (ja) | ナノメートル二酸化チタンを調製するための方法 | |
CN109019691B (zh) | 一种仲钨酸铵的制备工艺 | |
CN101844750A (zh) | 一种含碲物料制备高纯碲的方法 | |
JPH0323222A (ja) | 酸化ニオビウム粉末及びその製造法 | |
RU2602124C1 (ru) | Способ очистки зольного графита | |
JP5862919B2 (ja) | 酸化ニッケル微粉末及びその製造方法 | |
JP6159306B2 (ja) | 酸化ニッケル粉末 | |
RU2354611C1 (ru) | Способ получения оксида галлия | |
US4746497A (en) | Process for the production of high purity zirconia | |
JP5733101B2 (ja) | 酸化ニッケル粉末の製造方法 | |
JP5790292B2 (ja) | 酸化ニッケル粉末の製造方法 | |
RU2141449C1 (ru) | Способ очистки природного графита | |
CN115321593A (zh) | 一种氯氧化锆的制备方法 | |
CN113044862B (zh) | 一种利用不同铵光卤石物料间的协同耦合作用对其进行脱水的方法 | |
DE2354425B2 (de) | Verfahren zur herstellung von essigsaeure durch gasphasenoxidation von butenen | |
KR20010084867A (ko) | 초미립 코발트 분말 제조방법 | |
CN108796234B (zh) | 一种锑砷物料中锑和砷的分离方法 | |
CN107572588A (zh) | 一种环保型钨酸钠制备工艺及其应用 | |
CN108147437B (zh) | 以砷酸镁为原料生产高纯氧化镁的方法 | |
RU2349548C1 (ru) | Способ получения ультрадисперсного оксида галлия | |
CN108558790B (zh) | 一种2-氨基-4-甲基苯并噻唑的制备方法 | |
CN113800561B (zh) | 工业化生产氧化铋纤维的方法 | |
CN114890476B (zh) | 一种从含钒酸性草酸铵溶液中分离制备偏钒酸铵的方法 | |
RU2296713C2 (ru) | Способ получения порошка сульфата родия | |
SU1255573A1 (ru) | Способ получени гидроксида алюмини |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090804 |