Метод вакуум-термического разложения солей, Рафинирование лития, рубидия и цезия - Металлургия лития, рубидия и цезия
Метод термического разложения солей в крайне ограничен-ных масштабах применяется только для получения небольших количеств особо чистых рубидия и цезия, используемых для оп-ределения термодинамических и физических констант этих метал-лов.
Лишь немногие соли рубидия и цезия (гидриды, азиды, ферроцианиды) разлагаются при нагревании в вакууме с выделением металла. Лучшие результаты получаются при вакуум-термическом разложении азидов.
Азиды рубидия и цезия при нагревании до 390 - 395°С в ваку-уме (меньше 0,1 Мм рт. ст.) Подвергаются термической диссоциа-ции:
Разложение протекает крайне медленно (6 - 7 Г RbN3 или CsN3 диссоциируют в течение 3 - 6 суток). Нагревания азидов до бо-лее высоких температур избегают, так как при этом возрастает опасность взрыва реактора и увеличивается степень возгонки неразложившихся азидов. Выход рубидия и цезия составляет соответственно 60 и 90%.
Рафинирование лития, рубидия и цезия
Металлические литий, рубидий и цезий, полученные одним из указанных выше методов, содержат механические включения ицелый ряд растворенных в металле примесей. Для очистки метал-лов разработано несколько способов: фильтрование, переплавка под слоем масла, нагревание с геттера-ми, зонная плавка, гидрирование и ва-куумная дистилляция.
От механических примесей жидкие литий рубидий и цезий отделяют фильтро-ванием через перфорированную желез-ную, титановую или молибденовую жесть. Для той же цели применяют переплавку металлов под слоем парафинового или вазелинового масла при температуре, не-сколько превышающей температуру пла-вления щелочного металла.
Очистку жидких металлов геттерами применяют для удаления, прежде всего, кислорода и азота. В качестве геттеров могут быть использованы порошкообраз-ные уран, цирконий и титан, практически не растворяющиеся в жидких щелочных металлах.
Применение зонной плавки для очист-ки лития эффективно только для удале-ния таких примесей, как Na, Мп, Ca, Fe И . Содержание магния и кремния в слитке лития даже после 20 перекристаллизаций остается практически без изменений.
Потенциальная возможность получения лития, свободного от остальных щелочных металлов, заложена в методе гидрирования. Этот метод рафинирования лития основан на значительно меньшей термической устойчивости NaH, КН, RbH и CsH no сравнению с LiH. Давление диссоциации гидридов лития, калия, натрия, цезия и рубидия достигает 760 Мм рт. ст. При температурах 850, 427, 420, 389 и 364°С соответственно. Поэтому при нагревании лития в атмосфере водорода при 700 - 800°С происходит испарение щелочных металлов и образование чистого LiH. Затем гидрид лития разлагают при нагревании ввакууме.
Наибольшее практическое значение среди всех методов рафи-нирования щелочных металлов имеет вакуумная дистилляция. Для вакуумной дистилляции применяют раз-личные типы установок.
Очистка щелочных металлов путем их перегонки в вакууме сводится к следующему. В бункер заливают петролейный эфир и загружают кусочки очищенного с поверхности рубидия или цезия (в случае дистилляции лития необходимость в применении петролейного эфира отпадает). Затем в бункере создают вакуум по-рядка Мм рт. ст. После испа-рения петролейного эфира в бункер впускают аргон и поднимают темпе-ратуру до 250°С (литий) или 100°С (рубидий и цезий). По окончании удаления окклюдированных газов металл в затворе расплавляют и необходимое количество металла выпускают в камеру испарения, при этом механические примеси (нитрид лития, окислы и т. д.) остаются на фильтрующем дне бун-кера. Для удаления из лития при-месей других щелочных металлов температуру в камере испарения поднимают до 450°С при сохране-нии вакуума на уровне 0,01 - 0,03 Мм рт. ст., При этом испаряющиеся примеси через конденсатор, нагреваемый до 100°С, и затвор стекают в приемник. После от-гонки летучих металлов остаток чистого лития сливают в нижний приемник, а камеру испарения заполняют новой порцией металла. Для очистки рубидия и цезия температуру в камере испарения устанавливают в пределах 350 - 400°С. Дистилляцию рубидия и цезия до конца не доводят - около 10% остатка, обогащенного примесями, оставляют в камере испарения.
От примесей тяжелых и щелочноземельных металлов литий можно очистить в аппарате, подобном описанному выше, при температуре в камере испарения около 650°С. Чистый металл в этом случае собирают в приемнике, А кубовый остаток, обогащенный примесями, сливают в приемник. Скорость испаре-ния лития при 650° С в вакууме (0,03 Мм рт. ст) Составляет 4,3 Кг/м3.
Таким образом, несмотря на близость температур кипения ли-тия и некоторых примесей (магний, кальций, стронций, барии, цинк, кадмий, мышьяк и сурьма), вакуумная дистилляция позво-ляет существенно уменьшить содержание магния и кальция - при-месей, отделение которых от лития считалось трудной опе-рацией.
Для полноты удаления примесей из лития методом вакуумной дистилляции при достигнутом в системе вакууме большое значение имеет правильный выбор степени нагрева камеры испарения и конденсатора.
Качество очищенного щелочного металла в значительной сте-пени определяется материалом, из которого сконструирована ва-куумная дистилляционная установка. Графит, кварц и стекло раз-личных марок обладают малой устойчивостью в расплавах ли-тия, рубидия и цезия при температуре выше 200° С.
В качестве фильтра используется железная, титановая или молибденовая сетка с мелкими отверстиями или пористые металлокерамические фильтры.
Разрушаются в среде сплавленного лития при 700°С такие окисно-керамические массы, как Al2O3, MgO и ВеО. Растворимость никеля и кобальта в литии исключает возможность ис-пользования аустенитных нержавеющих сталей на их основе. При этом следует отметить, что коррозионная стойкость материа-лов в жидких щелочных металлах в большой степени зависит от наличия в последних примесей, в частности кислорода и азота. Так, присутствие в жидком литии 1,1% азота повышает раствори-мость железа при 800°С в 1,6 раза; растворимость никеля при той же температуре в присутствии 1,9% кислорода возрастает в 2,9 раза. Значительное разрушение в среде жидкого лития пре-терпевает углеродистая сталь вследствие образования карбида лития. Хромоникелевые и хромистые (с 2% Ni) нержавеющие стали также мало устойчивы в среде расплавленного лития. Скорость коррозии стали марки 1Х18Н9Т в интервале температур 1000 - 1200° С возрастает от 0,034 до 0,388 Г/(м-ч), при этом загрязнение лития азотом усиливает выщелачивание из стали хрома, а примесь кислорода способствует переходу в расплав ни-келя.
Хорошей устойчивостью против действия расплавленных лития, рубидия и цезия в интервале температур от 250 до 900°С обла-дают чистое железо, титан, ниобий, тантал и молибден; до 800°С достаточной устойчивостью обладают железо-хро-мистые (17% ) стали.
Похожие статьи
-
Вакуум-термическое получение металлических рубидия и цезия - Металлургия лития, рубидия и цезия
Вакуумтермический метод является основным методом полу-чения металлических рубидия и цезия. Для восстановления рубидия и цезия используются следующие...
-
Вакуум-термическое получение лития из сподумена - Металлургия лития, рубидия и цезия
Большой практический интерес представляют методы непосред-ственного получения лития из его минерального сырья. В полу-промышленном масштабе пока...
-
Метод вакуум-термического восстановления - Металлургия лития, рубидия и цезия
Первые систематические исследования процессов металлотермического восстановления редких щелочных металлов были про-ведены русским химиком Н. Н....
-
Получение литиевых сплавов электролизом представляет боль-шой практический интерес: легко осуществляется легирование алюминия, меди, свинца и других...
-
Введение., Электрохимический метод получения металлов - Металлургия лития, рубидия и цезия
Получение лития, рубидия и цезия в виде металлов связано с рядом особенностей, обусловленных прежде всего высокой химиче-ской активностью этих металлов....
-
Вакуум-термическое восстановление окиси и моноалюмината лития - Металлургия лития, рубидия и цезия
Вакуум-термическое восстановление окиси литии проводят кремнием или алюминием в присутствии окисн кальция, которая связывает SiO2 и AI 2 O 3 ,...
-
Упаковка и хранение лития, рубидия и цезия - Металлургия лития, рубидия и цезия
Высокая химическая активность лития, рубидия и цезия тре-бует особых условий хранения, упаковки и обращения с этими ме-таллами. Особенно опасны в...
-
Получение металлического лития - Металлургия лития, рубидия и цезия
Как известно, при электролизе водных раство-ров солей лития, рубидия и цезия на катоде вместо металла выде-ляется водород. Поэтому получение...
-
Обработка смесью серной и азотной кислот - метод Дениже. Данный метод часто используют в агрохимических и почвенных лабораториях. В настоящее время...
-
Метод Кьельдаля - обработка серной кислотой так же называют - "мокрое сжигание". Определение количества азота с помощью метода Кьельдаля основано на...
-
Минеральные кислоты, используемые для переведения анализируемой пробы в раствор, разделяют на две основные группы. 1) Кислоты, не оказывающие...
-
NаСl + NН4НСО3 NаНСО3 + NН4Сl Равновесие которой почти нацело смещено вправо (вследствии очень малой растворимости NаНСО3 в растворе NН4Сl)....
-
Определение галоида по методу Кариуса. Навеску вещества при нагревании окисляют дымящей азотной кислотой в присутствии нитрата серебра. При этом галоид...
-
Однородные (гомогенные) смеси - это смеси, в которых компоненты смешаны на молекулярном уровне (однофазный материал); их невозможно обнаружить при...
-
Методы выделения - Свойства флавоноидов
Для флавоноидов, как и для других веществ, не существует способа выделения, универсального для всех растительных материалов. В каждом конкретном случае...
-
Легирование стали повышает ее антикоррозионные свойства. Например, совершенную стойкость к атмосферной коррозии показывают нержавеющие легированные...
-
Методы, применяющиеся для синтеза мультиферроиков - Мультиферроики
Для синтеза мультиферроиков используются различные методы синтеза. К ним относятся: спекание, гидротермальный синтез, соосаждение, золь-гель метод,...
-
Скорость разложения "мокрым" способом определяется концентрацией реагирующих веществ и температурой. Скорость разложения зависит от величины пробы,...
-
Органические кислоты применяются при разложении минерального сырья лишь в единичных случаях, главным образом в фазовом анализе. Наиболее часто для...
-
Любая правильная рациональная дробь P(x)/Q(x) может быть единственным образом представлена в виде суммы простейших рациональных дробей. Для этого прежде...
-
Методы защиты бетона от коррозии - Основы химии
Для защиты бетона и повышения его долговечности вам следует применять первичную и вторичную защиту. К методам первичной защиты относится введение...
-
Метод мокрого формования, Метод сухо-мокрого формования - Полимеры в мембранах
Этот метод почти универсален для получения мембран -- как для материалов, так и для пористой структуры. Варьируя условия на различных стадиях процесса,...
-
Адсорбционные методы исследования свойств поверхности позволяют количественно охарактеризовать происходящие при адсорбции межмолекулярные взаимодействия,...
-
Методы очистки коллоидных растворов - Методы очистки и получения коллоидных растворов
При получении коллоидных растворов тем или иным методом, особенно с помощью химических реакций, практически невозможно точно предусмотреть необходимое...
-
Задача регрессии. Метод наименьших квадратов Ищу функцию регрессии в виде (1*). Оценки коэффициентов нахожу с помощью Метода Наименьших Квадратов (МКВ),...
-
Электролиз - физико-химический процесс, состоящий в выделении на Электродах составных частей растворенных веществ или других веществ, который возникает...
-
Порфиразины с аннелированными шестичленными N - гетероциклами - пиридиновыми и пиразиновыми кольцами, среди которых первыми были синтезированы...
-
Для получения монокристаллов арсенида индия с высокими и стабильными электрофизическими параметрами необходимо использовать высокочистые исходные...
-
Хлор - Описание и сущность галогенов
Хлор (лат. Chlorum), Cl, химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 17, атомная масса 35,453; относится к семейству...
-
Физика низких температур, Низкие температуры - Свойства веществ при низких температурах
Низкие температуры Низкие температуры, криогенные температуры, обычно температуры, лежащие ниже точки кипения жидкого воздуха (около 80 К). Такие...
-
Физические свойства., Химические свойства. - Третья группа периодической системы
Алюминий в свободном виде -- серебристо-белый металл, обладающий высокой тепло - и электропроводностью. Алюминий имеет невысокую плотность -- примерно...
-
В сухую колбу Кьельдаля вносят 0,1 г исследуемого продукта, наливают 5 см3 концентрированной серной кислоты. Добавляют небольшое количество катализатора....
-
Задача количественного химического анализа состоит в определении содержания тех или иных элементов в анализируемом материале; при этом главное требование...
-
Этапы экономико-математического моделирования - Методы экономико-математического моделирования
Основные этапы процесса моделирования уже рассматривались выше. В различных отраслях знаний, в том числе и в экономике, они приобретают свои...
-
Сравнение методов получения хлорида калия - Производство хлорида калия галургическим способом
Флотационный метод обогащения по сравнению с галургическим (растворение и кристаллизация) имеет следующие преимущества: - флотация проходит при...
-
Положение металлов в ПС. Физические свойства металлов. Методы получения металлов - Основы химии
Металлы располагаются в основном в левой и нижней части ПС К физическим свойствам относятся плотность, плавление (температура плавления),...
-
Экспериментальная установка В работе используется прибор для текстурных измерений "Термосорб" серии М, фирмы "КАТАКОН" Серийный №017 Дата выпуска...
-
Методы неорганического синтеза - Синтез ацетата натрия ("Горячий лед")
НЕОРГАНИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ, получение неорганических соединений. Как правило, состоит из нескольких последовательных или параллельных процессов -...
-
Введение, Методы экстраполяции - Формализованные методы прогнозирования
К формализованным методам относятся методы экстраполяции и методы моделирования. Они базируются на математической теории. Среди методов экстраполяции...
-
Это метод который нашел мировое применение для анализа лекарствнных средств. Он основан на свойстве галогенидов количественно осаждаться нитратом серебра...
Метод вакуум-термического разложения солей, Рафинирование лития, рубидия и цезия - Металлургия лития, рубидия и цезия