氯化鈹?shù)闹苽浞椒?br>【專利摘要】氯化鈹?shù)闹苽浞椒?在惰性氣氛下，向設(shè)有冷凝回流裝置的反應(yīng)容器中加鈹粒和無水乙醚；向反應(yīng)容器中通干燥的氯化氫氣體，氣泡的速度應(yīng)保持反應(yīng)容器中乙醚回流；待鈹粒完全消失，得含少量固體雜質(zhì)的透明液體；在手套箱中過濾，用無水乙醚清洗固體；濾液在手套箱中濃縮抽去乙醚后即為氯化鈹固體；利用無水苯充分?jǐn)嚢柘礈焐鲜雎然敼腆w并過濾，并用苯清洗固體，抽干后得到高純氯化鈹。此方法操作簡(jiǎn)單，在室溫下即可進(jìn)行，同時(shí)我們利用金屬雜質(zhì)和氯化氫反應(yīng)生成的氯化物在乙醚和苯中溶解度的不同進(jìn)行提純。反應(yīng)用溶劑乙醚和苯都簡(jiǎn)單易得，且沸點(diǎn)低，易于去除，反應(yīng)條件簡(jiǎn)單，無需高溫高壓，僅要求在惰性氣氛中進(jìn)行。
【專利說明】
氯化鈹?shù)闹苽浞椒?br>技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種高純氯化鈹?shù)闹苽浞椒ā！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]鈹?shù)拿芏扰c鎂的相似，其剛度與鎢相當(dāng)，熔點(diǎn)達(dá)到1285°C，并具有非常強(qiáng)的熱中子散射能力，且當(dāng)溫度發(fā)生數(shù)百度的變化時(shí)，鈹部件仍能保持原來的尺寸。這些優(yōu)異的性能使鈹成為一種特殊的功能和結(jié)構(gòu)材料，在武器系統(tǒng)、航空航天和核能領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。鈹鋁合金結(jié)合了鈹?shù)膭傂院弯X的韌性，有望成為下一代航空航天結(jié)構(gòu)材料。氧化鈹陶瓷屬于特種陶瓷，具有高耐火度、高熱導(dǎo)率以及優(yōu)良的核性能，主要用于高級(jí)耐火材料和原子能反應(yīng)堆，作為高熱導(dǎo)率材料應(yīng)用集中在各種大功率電子器件和集成電路上。在銅和鎳中加入 2.0 % (質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右的鈹后，合金的強(qiáng)度、硬度和彈性得到大幅度提高，并在沖擊時(shí)不產(chǎn)生火花，高溫性能也得到了改善。鈹銅合金在所有銅合金綜合性能最好，應(yīng)用在眾多工業(yè)領(lǐng)域。鈹鎳合金的工作溫度比鈹銅合金的高出250?300°C，可應(yīng)用在特殊高溫環(huán)境中。另外， 航空用優(yōu)質(zhì)鋁合金鑄件中常加入少量鈹，以提高鑄件的純度、表面光潔度、強(qiáng)度、塑性和成品率。鎂合金與氧接觸時(shí)，氧化和燃燒特別劇烈，添加0.001% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的鈹即能將鎂的著火溫度提高200°C。在鈦合金中，鈹是最有效的晶粒細(xì)化劑，加入0.05 %的鈹就能將晶粒度為幾百微米的鈦鑄件細(xì)化到幾十微米。因此，開發(fā)與完善鈹系列產(chǎn)品是一個(gè)國(guó)家發(fā)展國(guó)防、高新技術(shù)和基礎(chǔ)工業(yè)中重要的一環(huán)，也是國(guó)家戰(zhàn)略資源利用和儲(chǔ)備的重要目標(biāo)。
[0003]高純氯化鈹?shù)闹苽湔轻槍?duì)以上高純鈹?shù)挠猛径M(jìn)行的?，F(xiàn)在市場(chǎng)購買的金屬鈹主要是通過綠柱石冶煉制備，其中雜質(zhì)含量最高的就是金屬鎂、鐵和鋁，在金屬鈹中三者加起來的含量要超過1 %。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]解決的技術(shù)問題:本發(fā)明提供了一套由金屬鈹制備高純氯化鈹?shù)姆椒ā?br>[0005]技術(shù)方案:氯化鈹?shù)闹苽浞椒?，制備步驟為:(1)在惰性氣氛下，按照每10克鈹加入 500-800mL乙醚的比例，向設(shè)有冷凝回流裝置的反應(yīng)容器中加鈹粒和無水乙醚；(2)向反應(yīng)容器中通干燥的氯化氫氣體，氣泡的速度應(yīng)保持反應(yīng)容器中乙醚回流，反應(yīng)容器溫度保持在40-50°C ;(3)待鈹粒完全消失，反應(yīng)容器內(nèi)為含少量固體雜質(zhì)的透明液體；(4)在手套箱中過濾，用200mL無水乙醚分2-3次清洗固體；(5)濾液在手套箱中濃縮抽去乙醚后即為氯化鈹固體；(6)利用無水苯充分?jǐn)嚢柘礈焐鲜雎然敼腆w30-60分鐘并過濾，并用苯清洗固體， 抽干后得到高純氯化鈹。
[0006]優(yōu)選的，上述原料乙醚和苯進(jìn)行無水無氧處理:在惰性氣氛下干燥處理后蒸餾出來。
[0007]優(yōu)選的，上述反應(yīng)容器中的惰性氣氛為氬氣。
[0008]優(yōu)選的，上述氯化氫氣體的流速應(yīng)保持乙醚回流。
[0009]優(yōu)選的，上述過濾用手套箱中水氧含量不高于lppm。
[0010]方法優(yōu)選為:在惰性氣氛下，在lOOOmL設(shè)有冷凝回流裝置的三口瓶中加入7.2克鈹粒和攪拌磁子，并加入500mL無水無氧乙醚。向三口瓶中通入干燥的氯化氫氣體，保證氯化氫氣體通入乙醚內(nèi)，保持持續(xù)鼓泡，通約5小時(shí)后，溶液變成含少量固體雜質(zhì)的透明液體。在手套箱中過濾，并用200mL無水乙醚洗滌兩次，濾液即為氯化鈹乙醚溶液。將濾液真空濃縮抽取乙醚，得到白色氯化鈹固體，加入無水苯攪拌45分鐘后過濾，并用100mL無水苯洗滌2 次，抽干得到白色高純氯化鈹固體。
[0011]本發(fā)明所述的氯化鈹結(jié)構(gòu)為:
[0012]C1-Be-CI[0〇13]氯化鈹在室溫下為白色固體，恪點(diǎn)399 °C?400 °C，沸點(diǎn)520 °C。[〇〇14]有益效果:本發(fā)明是提供了一種在醚類溶劑中室溫制備和提純氯化鈹?shù)姆椒?。正常我們制備氯化鈹是用金屬鈹和氯氣或氯化氫在高溫下反?yīng)，此方法對(duì)反應(yīng)設(shè)備和溫度要求較高，且不能去除反應(yīng)雜質(zhì)。而文章使用的方法操作簡(jiǎn)單，在室溫下即可進(jìn)行，同時(shí)我們利用金屬雜質(zhì)和氯化氫反應(yīng)生成的氯化物在乙醚和苯中溶解度的不同進(jìn)行分步提純，即氯化亞鐵和氯化鎂不溶于乙醚，氯化鋁溶于乙醚而且溶于苯的特性來達(dá)到純化的效果，同時(shí)利用溶解度差別也能除去本身含量就較少的金屬雜質(zhì)銅、錳，硅、鉛、鉻和鋅。能將鈹?shù)募兌葟?9%提高到99.995%以上。反應(yīng)用溶劑乙醚和苯都簡(jiǎn)單易得，且沸點(diǎn)低，易于去除，反應(yīng)條件簡(jiǎn)單，無需高溫高壓，僅要求在惰性氣氛中進(jìn)行。得到的高純氯化鈹可和氯化鈉熔融， 在350°C電解得到高純金屬鈹，也可直接用來作為制備有機(jī)鈹?shù)脑虾铣筛呒冇袡C(jī)鈹化合物?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]下面的實(shí)施例可使本專業(yè)技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。在不背離發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的情況下，對(duì)本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改和替換， 均屬于本發(fā)明的范圍。若未特別指明，實(shí)施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。
[0016] 實(shí)施例1:市購高純金屬鈹?shù)臏y(cè)定，使用儀器為ICP-MS[0〇17]用稀酸溶解后進(jìn)行掃描并測(cè)定主要金屬雜質(zhì):Mg: 5680ppm;Fe: 774ppm;Al: 836ppm，其他雜質(zhì)都在50ppm以下，因含量較低，所以未進(jìn)行對(duì)比。
[0018]實(shí)施例2:氯化鈹?shù)暮铣蒣〇〇19] (1)在惰性氣氛下，向1L三口瓶中加7 ? 2克鈹粒和500mL無水乙醚，裝上磁力攪拌和回流冷卻裝置。
[0020] (2)向三口瓶中通干燥的氯化氫氣體，通氯化氫的速度應(yīng)保持反應(yīng)瓶中乙醚回流， 反應(yīng)瓶溫度保持在40-50°C，這時(shí)有大量的氫氣產(chǎn)生。[0021 ] (3)反應(yīng)時(shí)間大約為5小時(shí)后，鈹粒完全消失，溶液變?yōu)楹倭抗腆w雜質(zhì)的透明液體。[〇〇22] (4)不過濾，直接在手套箱中減壓抽除乙醚后取樣，使用ICP-MS分析，雜質(zhì)含量為 (相對(duì)于金屬Be):Mg 4980ppm;Fe 648ppm;Al:734ppm。[〇〇23]實(shí)施例3:氯化鈹?shù)暮铣珊鸵徊郊兓痆〇〇24] (1)在惰性氣氛下，向1L三口瓶中加8.1克鈹粒和600mL無水乙醚，裝上磁力攪拌和回流冷卻裝置。
[0025](2)向三口瓶中通干燥的氯化氫氣體，氣泡的速度應(yīng)保持反應(yīng)瓶中乙醚回流，反應(yīng)瓶溫度保持在40-50°C，這時(shí)有大量的氫氣產(chǎn)生。
[0026](3)反應(yīng)時(shí)間大約為6小時(shí)后，鈹粒完全消失，溶液變?yōu)楹倭抗腆w雜質(zhì)的透明液體。[〇〇27](4)在手套箱中過濾，用200mL無水乙醚分2次清洗固體。[〇〇28](5)濾液在手套箱中濃縮抽去乙醚后即為氯化鈹固體。[0〇29](6)取樣分析雜質(zhì)含量為(相對(duì)于金屬Be):Mg:82ppm;Fe:64ppm;Al:532ppm。
[0030]實(shí)施例4:氯化鈹?shù)暮铣珊蛢刹郊兓痆〇〇31](1)在惰性氣氛下，向1L三口瓶中加8.1克鈹粒和700mL無水乙醚，裝上磁力攪拌和回流冷卻裝置。[〇〇32](2)向三口瓶中通干燥的氯化氫氣體，氣泡的速度應(yīng)保持反應(yīng)瓶中乙醚回流，反應(yīng)瓶溫度保持在40-50°C，這時(shí)有大量的氫氣產(chǎn)生。
[0033](3)反應(yīng)時(shí)間大約為7小時(shí)后，鈹粒完全消失，溶液變?yōu)楹倭抗腆w雜質(zhì)的透明液體。[〇〇34](4)在手套箱中過濾，用200mL無水乙醚分3次清洗固體。[〇〇35](5)濾液在手套箱中濃縮抽去乙醚后即為氯化鈹固體。[0〇36](6)利用無水苯充分?jǐn)嚢柘礈焐鲜雎然敼腆w45分鐘并過濾，用100mL無水苯分兩次清洗固體并抽干。[0〇37](7)取樣分析雜質(zhì)含量為(相對(duì)于金屬Be):Mg:35ppm;Fe:53ppm;Al:31ppm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.氯化鈹?shù)闹苽浞椒ǎ涮卣髟谟谥苽洳襟E為:(1)在惰性氣氛下，按照每10克鈹加入500-800mL乙醚的比例，向設(shè)有冷凝回流裝置的 反應(yīng)容器中加鈹粒和無水乙醚；(2)向反應(yīng)容器中通干燥的氯化氫氣體，氣泡的速度應(yīng)保持反應(yīng)容器中乙醚回流，反應(yīng) 容器溫度保持在40-50 °C ;(3)待鈹粒完全消失，反應(yīng)容器內(nèi)為含少量固體雜質(zhì)的透明液體；(4)在手套箱中過濾，用200mL無水乙醚分2-3次清洗固體；(5)濾液在手套箱中濃縮抽去乙醚后即為氯化鈹固體；(6)利用無水苯充分?jǐn)嚢柘礈焐鲜雎然敼腆w30-60分鐘并過濾，并用苯清洗固體，抽干后得到高純氯化鈹。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高純氯化鈹?shù)闹苽浞椒ǎ涮卣髟谟谒鲈弦颐押捅竭M(jìn)行無 水無氧處理:在惰性氣氛下干燥處理后蒸餾出來。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高純氯化鈹?shù)闹苽浞椒?，其特征在于反?yīng)容器中的惰性氣氛為氬氣。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高純氯化鈹?shù)闹苽浞椒?，其特征在于氯化氫氣體的流速應(yīng)保持 乙醚回流。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高純氯化鈹?shù)闹苽浞椒?，其特征在于所述過濾用手套箱中水氧 含量不高于lppm。
【文檔編號(hào)】C01F3/00GK106044805SQ201610369772
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】孔令宇, 潘毅, 王曉晨, 虞磊, 梅海波, 韓建林
【申請(qǐng)人】南京大學(xué)