高純鉍的製備方法

2023-07-31 13:25:26

專利名稱：高純鉍的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高純金屬的製備方法，尤其涉及一種高純鉍的製備方法。
背景技術：
鉍在元素周期表中位於第六周期第VA族，原子序數為83，相對原子質量為208.98，熔點為280°C。鉍為銀白色略帶淺紅色金屬，富有光澤，屬於菱形晶體。高純鉍呈現銀白色略帶玫瑰紅，有金屬光澤，性脆易碎，無延展性，具有優良的熱點敏性。由於鉍具有的特殊性質，因此被廣泛應用，目前主要以金屬形態配製合金和以化合態用於醫藥精細化工。其中高純鉍是一種很有應用前景的新型功能材料，5N-7N的高純鉍主要應用到製備單質或化合物半導體、高純合金、電子製冷元件、熱電轉換元件及原子反應堆液態冷卻載體等，高純鉍還應用到醫藥、合金冶金添加劑及高純化學試劑。隨著對高純鉍的認識，對高純鉍的需求也越來越大，生產高純鉍的方法比較多，主要有區域熔煉和真空蒸餾。區域熔煉法:該法是利用冶金中的偏析現象，當熔融鉍在冷卻潔淨時，雜質較鉍先冷凝，在容器的邊緣析出，因而鉍錠中心的雜質比邊緣少，經過多次反覆操作，而達到提純的目的。區域熔煉提純鉍必須先除掉鉍的氧化物，再將鉍放置在石英石墨舟內，封管、控制石墨舟的傾斜度，來回反覆加熱，溫度一般控制在600V左右，根據對產品純度的要求可以選擇適當的重複次數。真空蒸餾法:先在真空爐外通氯除鉛，再讓熔融的鉍通過石英管除掉銻，然後在真空爐內，壓力為0.1333Pa，溫度控制在950_1050°C進行真空蒸餾一段時間後，即可獲得高純秘。以上兩種方法生產 高純鉍的成本比較高、對設備和工藝要求比較苛刻，因此在大規模生產方面還有所欠缺。

發明內容
鑑於現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種高純鉍的製備方法，其能簡化製備工藝、降低對製備設備的要求、易進行大規模生產。為了達到本發明的目的，本發明提供一種高純鉍的製備方法，包括步驟:使硝酸鉍溶液與氨水反應，以生成硝酸氧鉍；清洗並過濾硝酸氧鉍；以及在加熱條件下，使硝酸氧鉍與氫氣反應，得到秘。本發明的有益效果如下:根據本發明的高純鉍的製備方法，能簡化製備工藝、降低對製備設備的要求、易進行大規模生產。
具體實施例方式下面說明根據本發明的高純鉍的製備方法。
第一方面，說明根據本發明的高純鉍的製備方法及實施例。根據本發明的高純鉍的製備方法，包括步驟:使硝酸鉍溶液與氨水反應，以生成硝酸氧鉍；清洗並過濾硝酸氧鉍；以及在加熱條件下，使硝酸氧鉍與氫氣反應，得到高純鉍。在根據本發明的高純鉍的製備方法中，優選地，硝酸鉍溶液的濃度為200 300g/L0在根據本發明的高純鉍的製備方法中，優選地，所述氨水是分析純氨水。在根據本發明的高純鉍的製備方法中，優選地，使硝酸鉍溶液與氨水反應在pH =1.0 1.5下進行。在根據本發明的高純鉍的製備方法中，優選地，清洗採用去離子水。在根據本發明的高純鉍的製備方法中，優選地，使硝酸鉍溶液與氨水反應的過程中加有攪拌。優選地，攪拌速率為200 300rpm，攪拌時間為I 2h。在根據本發明的高純鉍的製備方法中，優選地，所述加熱條件為:在第一溫度下保溫第一時間；然後以第一升溫速率加熱到第二溫度並保溫第二時間；之後以第二升溫速率再加熱到第三溫度保溫第三時間；隨後以第三升溫速率再加熱到第四溫度保溫第四時間；最後以第四升溫速率加熱到第五溫度保溫第五時間。在根據本發明的高純鉍的製備方法中，優選地，第一溫度為150 250°C，第一時間為2 3h ;第一升溫速率為1.5 2°C/min，第二溫度為250 350°C，第二時間為0.5 1.5h ;第二升溫速率為1.5 2V /min，第三溫度為350 450°C，第三時間為0.5 1.5h ;第三升溫速率為1.5 2V /min，第四溫度為450 550°C，第四時間為0.5 1.5h ;第四升溫速率為1.5 2V /min,第五溫度為600 75CTC,第五時間為4 6h。

在根據本發明的高純鉍的製備方法中，優選地，氫氣流量為4 6L/min。在根據本發明的高純鉍的製備方法中，使硝酸氧鉍與氫氣反應實現為:將硝酸氧鉍放入石墨舟中，然後將石墨舟放入石英舟中，然後把石英管放在氫化爐，氫化爐通入氫氣並加熱。下面給出據本發明的高純鉍的製備方法的實施例。實施例1取一 5L燒杯裝3L 200g/L的硝酸鉍溶液，加分析純氨水調pH = 1，攪拌速率為200rpm,攪拌2h，形成硝酸氧鉍；硝酸氧鉍沉降後倒出上清液，然後用去離子水漂洗3次，約3L/次；過濾，硝酸氧鉍溼重約1.6kg。將硝酸氧鉍裝入石墨舟放入石英舟中，然後把石英管放在氫化爐中；通氫氣加熱，氫氣流量為4L/min ;加熱工藝為:150°C保溫3h ;第一升溫速率為1.5°C /min，250°C保溫
1.5h ;第二升溫速率為1.50C /min，350°C保溫1.5h，第三升溫速率為1.5°C /min，450°C保溫1.5h ;第四升溫速率為1.50C /min，600°C保溫6h。之後冷卻，待冷卻之後，取料，獲得高純秘。實施例2取一 5L燒杯裝3L 250g/L的硝酸鉍溶液，加分析純氨水調pH = 1.3，攪拌速率為250rpm，攪拌1.5h，形成硝酸氧鉍；硝酸氧鉍沉降後倒出上清液，然後用去離子水漂洗3次，約3L/次；過濾，硝酸氧鉍溼重約2kg。將硝酸氧鉍裝入石墨舟放入石英舟中，然後把石英管放在氫化爐中；通氫氣加熱，氫氣流量為5L/min ;加熱工藝為:200°C保溫2.5h ;第一升溫速率為1.8°C /min，300°C保溫Ih ;第二升溫速率為1.80C /min，400°C保溫lh，第三升溫速率為1.8°C /min，500°C保溫Ih ；第四升溫速率為1.8°C /min，700°C保溫5h。之後冷卻，待冷卻之後，取料，獲得高純鉍。實施例3取一 5L燒杯裝3L 300g/L的硝酸鉍溶液，加優級純氨水調pH = 1.5，攪拌速率為300rpm，攪拌lh，形成硝酸氧鉍；硝酸氧鉍沉降後倒出上清液，然後用去離子水漂洗3次，約3L/次；過濾，硝酸氧鉍溼重約2.4kg。將硝酸氧鉍裝入石墨舟放入石英舟中，然後把石英管放在氫化爐中；通氫氣加熱，氫氣流量為6L/min ;加熱工藝為:250°C保溫2h ;第一升溫速率為2°C /min，350°C保溫0.5h ;第二升溫速率為2V /min，450°C保溫0.5h，第三升溫速率為2V /min，550°C保溫
0.5h ;第四升溫速率為2V /min，750°C保溫4h。之後冷卻，待冷卻之後，取料，獲得高純鉍。最後給出實施例1-3的檢測結果。表I給出了實施例1-3的檢測結果。檢測產品採用電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)進行檢測(生產廠家為PE公司，型號為=DRC-1I)，該設備的檢測條件為:溫度為18°C 28°C，相對溼度為30 70%，潔淨度為1000級。檢測原理:電感耦合等離子體質譜儀檢測方式:待測元素經過等離子體高溫電離後，以正電荷形式進入質量分析器，根據質量/電荷比的差異，被檢測器接收，產生信號。待測元素產生的信號和標準物質該元素信號比值得出待測元素含量。如表I所示，通過本發明所述的高純鉍的製備方法，可以獲得5N純度的高純鉍。表I實施例1-3的檢測結果(單位:ppm)
權利要求
1.一種高純鉍的製備方法，其特徵在於，包括步驟: 使硝酸鉍溶液與氨水反應，以生成硝酸氧鉍； 清洗並過濾硝酸氧鉍；以及 在加熱條件下，使硝酸氧鉍與氫氣反應，得到鉍。
2.如權利要求1所述的高純鉍的製備方法，其特徵在於，硝酸鉍溶液的濃度為200 300g/L。
3.如權利要求1所述的高純鉍的製備方法，其特徵在於，所述氨水是分析純氨水或者優級純氨水。
4.如權利要求1所述的高純鉍的製備方法，其特徵在於，使硝酸鉍溶液與氨水反應是在pH為1.0 1.5下進行的。
5.如權利要求1所述的高純鉍的製備方法，其特徵在於，清洗採用去離子水。
6.如權利要求1所述的高純鉍的製備方法，其特徵在於，使硝酸鉍溶液與氨水反應的過程中加有攪拌，攪 拌速率為200 300rpm，攪拌時間為I 2h。
7.如權利要求1所述的高純鉍的製備方法，其特徵在於，所述加熱條件為:在第一溫度下保溫第一時間；然後以第一升溫速率加熱到第二溫度並保溫第二時間；之後以第二升溫速率再加熱到第三溫度保溫第三時間；隨後以第三升溫速率再加熱到第四溫度保溫第四時間；最後以第四升溫速率加熱到第五溫度保溫第五時間。
8.如權利要求7所述的高純鉍的製備方法，其特徵在於，第一溫度為150 250V』第一時間為2 3h ;第一升溫速率為1.5 2°C /min，第二溫度為250 350°C，第二時間為0.5 1.5h ;第二升溫速率為1.5 2°C /min,第三溫度為350 450°C，第三時間為0.5 1.5h ;第三升溫速率為1.5 2°〇/11^11，第四溫度為450 5501:，第四時間為0.5 1.511 ；第四升溫速率為1.5 2V /min，第五溫度為600 750°C，第五時間為4 6h。
9.如權利要求1所述的高純鉍的製備方法，其特徵在於，氫氣流量為4 6L/min。
全文摘要
本發明提供一種高純鉍的製備方法，包括步驟使硝酸鉍溶液與氨水反應，以生成硝酸氧鉍；清洗並過濾硝酸氧鉍；以及在加熱條件下，使硝酸氧鉍與氫氣反應，得到鉍。採用本發明的製備方法可製得5N純度的高純鉍，成本合理、工藝簡單、對設備要求低、適合大規模生產。
文檔編號C22B30/06GK103184355SQ20111046106
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者朱劉, 王波 申請人:廣東先導稀材股份有限公司