СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗВОДНОГО ТРИФТОРИДА ЖЕЛЕЗА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗВОДНОГО ТРИФТОРИДА ЖЕЛЕЗА


RU (11) 2121975 (13) C1

(51) 6 C01G49/10, C01B9/08 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 97120602/25 
(22) Дата подачи заявки: 1997.12.11 
(45) Опубликовано: 1998.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2065403 С1, 20.08.96. SU 1828845 A1, 23.07.93. RU 9403716 A1, 20.04.96. US 4938945 A, 03.07.90. 
(71) Заявитель(и): Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии 
(72) Автор(ы): Шаталов В.В.; Маширев В.П.; Панин В.В.; Звонарев Е.Н.; Козлов О.И.; Лобанов В.И.; Горонков О.А. 
(73) Патентообладатель(и): Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗВОДНОГО ТРИФТОРИДА ЖЕЛЕЗА 

Использование: в технологии производства сплавов для магнитов на основе системы неодим-железо-бор. Сущность изобретения: фторированию подвергают оксихлорид железа, полученый термообработкой хлорида железа 6-водного при 160-180oC, причем фторирование проводят в интервале температур 120-180oC. Высота слоя фторирования не должна превышать 5-6 мм. Способ позволяет повысить степень коверсии исходных продуктов до 96-99,5%, снизить температуру фторирования, увеличить производительность процесса. 1 з.п.ф-лы, 4 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к химической технологии производства фторидов металлов.

Трифторид железа используется в технологии производства сплавов для магнитов на основе системы неодим-железо-бор.

Трифторид железа может быть получен несколькими способами.

Сжиганием железа во фторе. Этот метод очень дорогостоящий.

Существует способ получения трифторида железа взаимодействием оксида железа с газообразным фтором. /Тезисы докладов, ч. I IX Всесоюзный симпозиум по химии неорганических фторидов, г. Череповец, 3-6 июля 1990, с. 73, Буйновский А.С. и др./.

По этому способу оксид железа реагирует в противотоке с разбавленным инертным газом фтором в вертикальной трубе высотой 5-6 м при температурах от 250 до 485oC. При этом получается степень фторирования в пределах 70-90 мас. %. Дофторирование материала осуществляется в шнековом аппарате.

К недостаткам способа следует отнести использование дорогостоящего фтора, трудность сбалансированной дозировки реагентов (особенно при организации процесса в крупном масштабе), что несомненно будет приводить к локальному превышению выше указанных температур (вероятнее всего в нижней зоне вертикальной части реактора) и появлению в продуктах реакции оксофторида и оксида железа.

При осаждении трифторида железа из растворов образуются его кристаллогидраты с одной, 3 и 4, 5 молекулами воды. При получении безводного трифторида железа в процессе обезвоживания и фторирования его кристаллогидратов даже в атмосфере инертного газа происходит пирогидролиз с образованием оксофторида и оксида железа. По этому способу невозможно получить чистый FeF3 без примесей продуктов его гидролиза.

В работе /Е.Т. Ипполитов и др. Сборник трудов III Всесоюзного симпозиума по химии неорганических фторидов. Одесса, 20-22 сентября, 1972, с. 71/ сообщается, что безводный фторид железа был получен разложением трехводного кристаллогидрата в токе фтористого водорода при температурах порядка 1000oC.

Недостатками этого способа являются необходимость использования оборудования из фторопласта вследствии высокой коррозионной активности среды, длительность процесса выпаривания раствора фторида железа, значительные трудности в создании оборудования при увеличении масштаба процесса, необходимость повторного применения фторирующего агента /HF/ на стадии обезвоживания кристаллогидрата.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому способу является (патент N 2065403, C 01 G, 49/10) способ получения трифторида железа обработкой гидроксида железа трехвалентного высушенного при температурах 60-250oC до влажности 20-30%, при которой его можно измельчать в порошкообразное состояние с последующим фторированием безводным фтористым водородом при температурах 120-500oC в течение не менее 2-х ч и толщине слоя 2-3 мм.

К недостаткам способа следует отнести:

- высокая остаточная влажность высушенного гидроксида железа, которая приводит к спеканию продукта, что затрудняет промышленное использование этой технологии;

- высокая конечная температура фторирования - 500oC. Небольшая высота слоя продукта (не более 2-3 мм) при фторировании порошка снижает производительность процесса.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

В качестве исходного вещества используется хлорид железа 6-водный (FeCl36H2O), который в процессе термообработки при температурах 160-180oC переходит в оксихлорид железа (FeOCl)|. Оксихлорид железа измельчается до крупности минус 0,16 мм 100% (его влажность 1-3%) и обрабатывается безводным фтористым водородом в интервале температур от 120 до 280oC при толщине слоя вещества в лодочке 5-6 мм.

Данный способ дает возможность получения трифторида железа, достаточно активного для получения лигатуры неодим-железо-бор, при более низкой температуре. Кроме того, повышается производительность процесса за счет увеличения слоя фторируемого продукта.

Пример 1. Степень конверсии оксихлорида в трифторид железа рассчитывали по содержанию хлора в этих веществах. Содержание хлора в оксихлориде железа 33%.

Степень конверсии оксихлорида железа в трифторид железа оп.1 и 2 выше чем в оп. 3, поэтому оптимальный интервал температуры термообработки FeCl36H2O составляет 160-180oC. Содержание в образцах (опыты 1, 2, 3) железа 48,6% и фтора 49,8%.

Пример 2. В опытах использовали образцы полученные термообработкой при температуре 160oC.

Увеличение начальной температуры фторирования оксихлорида железа и соответственно слоя продукта от 1 до 6 мм снижает степень конверсии.

Уменьшение начальной температуры фторирования <120C приводит к образованию спеков трифторида железа.

Пример 3. Фторирование оксихлорида железа целесообразно проводить в интервале температур 120-280oC при высоте слоя продукта 5-6 мм.

Пример 4. В опытах использовали продукты полученные термообработкой FeCl36H2O при температуре 160oC. Высота слоя FeOCl была 5 мм.

Процесс фторирования необходимо проводить в указанном интервале температур в течение 4-6 ч. По данным рентгенофазового анализа получен безводный трифторид железа. Содержание в образцах железа 47,3-48,4%, фтора 48,8-49,6%.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ имеет следующие преимущества:

- высокая степень конверсии оксихлорида в безводный трифторид железа - 96-99,5%;

- почти в 2 раза снижается температура фторирования, что обеспечивает увеличение срока службы оборудования;

- увеличение производительности процесса фторирования за счет увеличения слоя продукта в 2 раза. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ получения безводного трифторида железа путем обработки соединения железа безводным фтористым водородом, отличающийся тем, что фторированию подвергают оксихлорид железа, полученный термообработкой хлорида железа 6-водного при 160 - 180oС, причем фторирование проводят в интервале температур 120 - 280oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что высота слоя оксихлорида железа при фторировании не должна превышать 5 - 6 мм.