SU952732A1 - Способ получени диоксида кремни - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ

1

Изобретение относитс  к.технологии получени  диоксида кремни  высокой чистоты и гомогенности, легированного оксидом европи , на базе использовани  природного минерального сырь  (диатомита), и может быть использовано в технологии оптического кварцевого производства.

Известны.способы получени  легированного диоксида кремни  путем химического модифицировани , заключающегос  в суспендировании тонкофракционного кремнезема в приготовленном по расчету водном растворе вводимого металла и при длительном перемешивании (12-16 ч) с последующей фильтрацией и сушкой целевого продукта 1.

Известен способ совместного гидролиза производных SI и легирующих добавок , заключающийс  в обработке тетраэтоксисилана или галогенида кремни , легкогидролизукщимис  соединени ми (хлориды, нитраты, органапроизводные элементы) с последующей сушкой и термообработкой легированного продукта 2.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл ет :  способ получени  диоксида -кремни , легированного оксйдом европи , заключающийс  в обраббТ ке кварцевой крупки (фракции 0,150 ,20 мм) при перемешивании водным раствором азотнокислого европи  (0,12 ,0 мас.%, ), осаждении гидроксида европи  на поверхность S1 Од раствором амиака с дальнейшей сушкой () и прокалкой (800°С) легированного кремнезема Гз}.

10

Однако полученный по известным способам легированный диоксид кремни  не удовлетвор ет по чистоте лимитированных элементов, так как суммар15 ное содержание этих элементов в материале находитс  на уровне 1-10 -1 л 10 мас.%, что отрицательно сказываетс  на оптических параметрах изготавливаемого стекла; не обеспечивает

20 однородности распределени  легирующей добавки в массе материала, так как присадка, в основном, концентрируетс  в поверхностном слое осадка и не затрагивает структуры полисилоксанового

25 скелета, в результате чего полученное кварцевое стекло обладает зернистой неоднородностью; содержит значительное количество гидроксильных групп в структуре, привод щее к пузырьности

30 стекла, кроме того, процесс длителен.

Целью изобретени   вл етс  повьшШние степени чистоты и однородности конечного продукта и ускорение процесса .

Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу получени  диоксида кремни , в качестве, исходного соединени  кремни  используют раствор гилрополисиликата натри  при добавлении к нему раствора азотнокислого .европи  и. азотной кислоты до нейтрализации , и перемешивание ведут барботажем очищенного воздуха при давлении 0, ати.

Процесс химического осаждени 

Ьиликата европи  и диоксида кремни  и щелочно-крёмнеземистых растворов осуществл етс  добавлением раствора азотнокислого европи  (0,01-3 мас.% в пересчете на Еи.О , со скоростью 5-15 л/ч в течение 0,2-0,4 и в соотношении силикат натри  азотнокис .лый европий 16,65-2,7:1, а затем 4-5%-ного водного раствора азотной кислоты (,023 г/см) со скороетыо 10-15 л/ч в соотношении силикат натри :азотна  кислота 1:1 в услови х перемешивани  до достижени  рН среды 7-8 барботажем очищенного воздуха при ,4-1/3 ати и выдержке в течение 2-4 ч (-) при 20-35 с.

Приготовление раствора азотнокисЛО1Х европи  заданной концентрации производитс  путем растворени  оксида европи  в 4-5%-ном водном растворе азотной кислоты при комнатной тем пературе и интенсивном перемешивании

Гель отдел етс  от маточного раствора (азотнокислого натри ) с помощью центрифуги. Отмывка гел  от ионо натри  производитс  дёионизированной водой комнатной температуры способом репульпации-фильтрации на той же центрифуге (соотношение ,5:1, температура .20-35 С, кратность промывки 4 , врем  репульпации-фильтрацй 1,5-2,5 ч).Сушка гел  производитс  при 300350 С в течение 3-3,5ч.

Полученный ксерогель прокаливаетс при 700-850 С до достижени  аморфной структуры или при 850-1200с до получени  кристаллического продукта (модификации (Ь-кристобалита) в течение 2-3,5 ч.

Измен   концентрации реагирующих, компонентов, рН среды, длительность процессов химического осаждени , и старени  осадка, интенсивность перемешивани , скорость подачи реагентов услови  промывки, сушки, и прокёшки можно получить однородный по добавке кремнезем с заданньми физико-химическими и г«сорбционно-структурными свойствами.

В изготовленном легированном диоксиде кремни  содержание оксида евроПИЯ по анализу соответствует расчетному (tO,02%) .

Дл  идентификации и вы влени  основных физико-хими-ческих свойств шихты S 0.i -Eu5LO проведены кристаллооптические , ИК-спектроскопические, рентгенографические и электронно-микроскопические исследовани . Гомогенность распределени  легирукицей добавки в структуре материал изучают с помощью рентгеновского микроанализатора .

Разработанный способ получени  легированного кремнезема квалификации ОСЧ на основе диатомита значительно расшир ет возможность получени  легированных кварцевых стекол с комплек сом ценных оптических свойств.

Пример 1. Дл  получени  1 кг риоксида кремни , легированного 0,01 мас.% оксида европи , в герметический реакционный аппарат, снабженный мешалкой, змеевиком дл  нагрева или охлаждени , термометром и капельной воронкой добавл ют 33,3 л щелочно-креМнеземистого раствора (ВДКР S i 0 30 г/л, 31 г/л, при соотноше .нии S I Qj :1. Приготовление раствора азотнокислого евррпи  осуществл ют в аналогичном реакционном аппарате путем растворени  0,1 г оксида европи  марки вО-1 в двух литрах 4-5%-ного водного раствора азотной кислоты при 20-35 С и тщательном перемешивании.

Дл  образовани  силиката европи  раствор азотнокислого европи  подают в раствор с раствором ЩКР при 20-35 С со скоростью 5 л/ч в услови х барбо тажного перемешивани  очищенным воз- духом при ,4 ати в течение 0,4 ч (соотношение силикат натри :азотнокислый европий 1б,б5:1).

Дл  осаждени  из ЩКР диоксида кремни  в гетерогенную систему подают 4-5%-ный раствор азотной кислоты При 20-35°С и соотношении ЩКР:НО 1:1 до достижени  рН среды 7. Образовавшуюс  гидрогель подвергают старению в маточном растворе в перемешиваемых услови х в течение 2 ч при комнатной температуре. Перемешивание суспензии осуществл ют очищенным воздухом барботажным способом при ,4 ати. По окончании процесса старени  гель отдел ют от маточного раствора с помощью центрифуги. Отмывку гел  от ионов натри  осуществл ют в аппарате репульпацией с деминерализованной водой и отжимают на той же центрифуге (соотношение ,5, температура 20-35 С, кратность промывки - четыре врем  процесса репульпации - фильтрации 2 ч). Гель сушат при и прокаливают при 700-1200 С в течение 3 ч

Пример 2. Дл  получени  1 кг диоксида кремни , легированного 1 мас.% оксида европи .в реакционный

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ получения диоксида кремния, легированного оксидом европия, путем обменного взаимодействия кремнеземсодержащего реагента и азотнокислого 40 европия при перемешивании, включающий осаждение, сушку и термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения степени чистоты и однородности конечного продукта и' ус45 корения процесса, в качестве исходного соединения кремния используют раствор гидрополисиликата натрия при добавлении к нему раствора азотнокислого европия и азотной кислоты до -- нейтрализации, и перемешивание ведут барботажем очищенного воздуха при давлении 0,4-1,3 ати.