Методы получения металлов высокой чистоты

Методы получения металлов высокой чистоты

Металлы высокой степени чистоты необходимы для получения сплавов при конструировании ядерных реакторов, в ракетостроении, в материалах для электронной техники.

1) Перегонка в вакууме основана на различии летучестей очищаемого металла и имеющихся в нем примесей.

Металл загружают в специальный сосуд, соединенный с вакуумным насосом. Нагревают нижнюю часть, на холодных частях осаждаются более летучие соединения, (либо примеси, либо металл – в зависимости от летучести). Непрерывно откачивается воздух для устранения окисления металла и торможения испарения.

2) Зонная плавка используется для получения особо чистого германия для полупроводниковой техники (1952 г. Пфанн, Германия). Метод используется для очистки металлов и других веществ.

Очищаемый образец в лодочке медленно протягивают через кольцевую печь. Тот участок (зона), который в данный момент находится в печи, плавится. Поскольку растворимость примеси в жидкой фазе выше, примесь собирается в расплавленной зоне и вместе с ней перемещается к концу образца. Проход зоны повторяют несколько раз. Конец слитка, содержащий примеси, отрезают.

GeO₂ + 2H₂ = Ge + 2H₂O

Полученный Ge из природных соединений подвергают зонной плавке.

3) Термическое разложение летучих соединений металла:

а) карбонильный процесс – для получения высокочистых никеля и железа.

Подлежащий очистке никель нагревают при 20 МПа в атмосфере СО:

Ni + 4CO → Ni(CO)₄.

Примеси в реакцию не вступают. Температура кипения Ni(CO)₄ равна 42 °С. Тетракарбонил никеля отгоняют, а затем нагревают до более высокой температуры. Он разрушается с выделением высокочистого металла. Аналогично очищают железо последовательным применением синтеза и последующего разложения Fe(CO)₅, температура кипения которого t _кип. = 105°С

б) иодидный способ используется для получения высокочистых титана, циркония и др.

Порошок металла нагревают в герметичном аппарате до 100 – 200 °С с небольшим количеством иода. В аппарате натянуты титановые нити, нагреваемые электрическим током до 1300 – 1500 °С. Титан, но не примеси - образует с иодом летучий иодид, который разлагается на раскаленных нитях. Выделяющийся чистый титан осаждается на них, а иод образует с исходным металлом новые порции иодида. Процесс идет непрерывно до переноса всего металла на титановые нити