一种高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法转让专利

申请号 : CN201910394811.7

文献号 : CN110040707B

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发明人 : 刘鹏俞小瑞王江哲刘明钢

申请人 : 刘鹏

摘要 :

为了解决现有制备方法生产的偏磷酸铜纯度难以满足红外截止滤光片制备要求的技术问题,本发明提供了一种高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法,包括步骤:1、纯化硫酸铜原料;2、纯化碳酸钠原料;3、合成碳酸铜;4、合成磷酸二氢铜;5、合成偏磷酸铜。1、利用本发明的方法制备得到的偏磷酸铜纯度能达到99.95%以上,最高能达到99.99%,金属元素杂质Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb含量均小于1.5ppm。

权利要求 :

1.一种高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、纯化硫酸铜原料:

1.1)取工业级硫酸铜原料置于搪瓷反应釜中,加去离子水加热至80-90℃溶解硫酸铜,至硫酸铜溶液比重为1.1~1.15,将温度降至35℃以下,加入微量的双氧水,搅拌均匀后,静置30分钟以上后,加入浓度为10-12%的氢氧化钡溶液,调PH值至3.5~4.2,充分搅拌后,静置4小时以上;

1.2)将步骤1.1)得到的溶液过滤到另一个容器中,加入高纯试剂硫酸调整PH值至2.5~3后,将溶液加热浓缩到比重为1.28~1.3,再去头过滤入另一容器中;

1.3)向步骤1.2)所得滤液中加入所述高纯试剂硫酸,调PH值为1~2,然后加热浓缩到比重为1.48~1.50,出料,冷却,得硫酸铜结晶;

1.4)冷却到25-30℃时,捞出硫酸铜结晶,入离心机液固分离,液固分离过程中,用去离子水洗去硫酸铜结晶表面的游离酸至200ppm以下,离心甩30分钟-60分钟,取出纯化后的硫酸铜结晶;

1.5)从硫酸铜结晶中取样,经ICP检测溶液中金属元素Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb的含量,若Fe小于2.5ppm,Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb均小于1ppm,则表明步骤1.4)得到的硫酸铜结晶纯化合格,满足后续制备要求,进入步骤2;若所述金属元素中的Fe含量小于2.5ppm,但其他任一元素含量大于等于1ppm,则返回步骤1.2);若所述金属元素中的Fe含量大于等于

2.5ppm,则返回步骤1.1);

步骤2、纯化碳酸钠原料:

2.1)将工业碳酸钠投入另一容器中,加入温度为80~90℃的去离子水,充分溶解至比重为1.1~1.15,得碳酸钠溶液;

2.2)将碳酸钠溶液降温至30℃以下,加入微量双氧水搅拌均匀后,静置30分钟以上;

2.3)向步骤2.2)所得溶液中加入浓度为1.5~3%的硫化钠溶液,充分搅拌后,升温至

90~95℃,保温2小时后,去头过滤入另一容器中,得纯化后的碳酸钠过滤液;硫化钠溶液与步骤2.2)所得溶液的体积比为1.5-3:1000;

2.4)从碳酸钠过滤液中取样,经ICP检测溶液中金属元素Fe、Cu、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb的含量,若均小于0.3ppm,则表明步骤2.3)得到的碳酸钠过滤液纯化合格,满足后续制备要求,进入步骤3;若所述金属元素中的Fe含量小于0.3ppm,但其他任一元素含量大于等于

0.3ppm,则返回步骤2.3);若所述金属元素中的Fe含量大于等于0.3ppm,则返回步骤2.2);

步骤3、合成碳酸铜:

3.1)将步骤1纯化合格的硫酸铜结晶加去离子水,加热溶解至溶液比重为1.02~1.04;

3.2)将步骤2纯化合格的碳酸钠溶液加入搪瓷反应釜内,在50~60℃温度并搅拌的状态下,缓慢加入到比重为1.02~1.04的硫酸铜溶液内进行反应,将反应温度控制在70~80℃,反应5-10分钟后,反应物沉淀,得到孔雀绿色碳酸铜;在整个反应过程中,PH值应保持在

7.5~8;

3.3)将步骤3.2)的反应物进入板框压滤机,用80~90℃的去离子水洗涤碳酸铜中的硫酸根离子,至硫酸根离子含量为20-40ppm;

步骤4、合成磷酸二氢铜:

4.1)将浓度为85%的高纯试剂级磷酸加入到搪瓷反应釜中,再加适量的去离子水稀释搅拌均匀至浓度为45-50%,升温至80~85℃,缓慢分批加入步骤3.3)洗涤好的碳酸铜,加完料后,继续保温30-45分钟使其完全反应,合成终点PH值为2~3;整个反应过程保持温度为80~85℃;

4.2)将步骤4.1)所得的反应液升温至105~120℃进行浓缩,浓缩出现结晶膜或比重为

1.46-1.48时,放料入冷却容器,冷却到温度在55~60℃时,可隔30min搅拌一次,直至冷却至室温,得磷酸二氢铜结晶;

4.3)捞出磷酸二氢铜结晶,入离心机分离液固分离;

4.4)将离心出来的磷酸二氢铜结晶,在150~160℃的烘箱内干燥1.5~3小时;

步骤5、合成偏磷酸铜:

5.1)将步骤4.4)烘干后的磷酸二氢铜结晶装入石英坩埚内煅烧,煅烧温度1400~1500℃,煅烧时间3~5小时使磷酸二氢铜结晶逐步聚合成玻璃液态的偏磷酸铜物质,倒入盛有冷却去离子水的容器中,形成碎渣状的偏磷酸铜;

5.2)将碎渣状的偏磷酸铜和冷却去离子的混合物放入离心机,液固分离后,取出偏磷酸铜,入烘干炉进行烘干,烘干温度为120~125℃,烘干4-6小时,即得偏磷酸铜成品。

2.根据权利要求1所述的高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法,其特征在于:步骤1.4)中,在液固分离期间,收集母液,然后采用步骤1.1-1.3)的方法,从母液中提取硫酸铜结晶,用作工业原料。

3.根据权利要求2所述的高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法,其特征在于:步骤4.3)中,在液固分离期间,收集母液,然后采用步骤4.1-4.2)的方法,从收集的母液中提取硫酸二氢铜结晶。

4.根据权利要求1、2或3所述的高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法,其特征在于:步骤1.1)中向工业级硫酸铜原料中加去离子水,加热至80-90℃溶解硫酸铜,至硫酸铜溶液比重为1.12。

5.根据权利要求4所述的高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法,其特征在于:步骤1.1)中加入的双氧水与硫酸铜溶液的体积比为1-3:1000-1500。

6.根据权利要求5所述的高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法,其特征在于:步骤1.2)中,加入高纯试剂硫酸,调整PH值至2.7。

7.根据权利要求6所述的高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法,其特征在于:步骤2.2)中加入的双氧水与碳酸钠溶液的体积比为1-1.5:1000-1500。

8.根据权利要求7所述的高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法,其特征在于:步骤2.3)中所述的硫化钠溶液浓度为2%。

9.根据权利要求8所述的高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法,其特征在于:步骤4.2)中,将反应液升温至108℃进行浓缩,浓缩出现结晶膜或比重为1.47时,放料入冷却容器。

10.根据权利要求9所述的高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法,其特征在于:步骤5.1)中煅烧温度为1430℃。

说明书 :

一种高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高纯度偏磷酸铜(Cu(PO3)2)的制备方法,用于红外截止滤光片玻璃中的添加剂。

背景技术

[0002] CCD和CMOS光敏芯片元件与人眼的感光敏感光谱范围不同,因此,人眼不能识别的红外光会对CCD和CMOS光敏芯片元件的成像质量造成干扰。通过在成像系统中加入红外截止滤光片,阻挡该部分干扰成像质量的红外光,可以使成像更加符合人眼的最佳感觉。
[0003] 偏磷酸铜作为红外截止滤光片的主要添加剂成分,对纯度和金属杂质含量的要求非常高,要求纯度为99%以上,金属杂质Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb含量在ppm级,而现有制备方法难以满足该要求。

发明内容

[0004] 为了解决现有制备方法生产的偏磷酸铜纯度难以满足红外截止滤光片制备要求的技术问题,本发明提供了一种高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法。
[0005] 本发明的技术方案:
[0006] 一种高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法,其特殊之处在于,包括以下步骤:
[0007] 步骤1、纯化硫酸铜原料:
[0008] 1.1)取工业级硫酸铜原料置于搪瓷反应釜中,加去离子水加热至80-90℃溶解硫酸铜,至硫酸铜溶液比重为1.1~1.15,将温度降至35℃以下,加入微量的双氧水,搅拌均匀后,静置30分钟以上后,加入浓度为10-12%的氢氧化钡溶液,调PH值至3.5~4.2,充分搅拌后,静置4小时以上;
[0009] 1.2)将步骤1.1)得到的溶液过滤到另一个容器中,加入高纯试剂硫酸调整PH值至2.5~3后,将溶液加热浓缩到比重为1.28~1.3,再去头过滤入另一容器中;
[0010] 1.3)向步骤1.2)所得滤液中加入所述高纯试剂硫酸,调PH值为1~2,然后加热浓缩到比重为1.48~1.50,出料,冷却,得硫酸铜结晶;
[0011] 1.4)冷却到25-30℃时,捞出硫酸铜结晶,入离心机液固分离,液固分离过程中,用去离子水洗去硫酸铜结晶表面的游离酸至200ppm以下,离心甩30分钟-60分钟,取出纯化后的硫酸铜结晶;
[0012] 1.5)从硫酸铜结晶中取样,经ICP检测溶液中金属元素Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb的含量,若Fe小于2.5ppm,Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb均小于1ppm,则表明步骤1.4)得到的硫酸铜结晶纯化合格,满足后续制备要求,进入步骤2;若所述金属元素中的Fe含量小于2.5ppm,但其他任一元素含量大于等于1ppm,则返回步骤1.2);若所述金属元素中的Fe含量大于等于2.5ppm,则返回步骤1.1);
[0013] 步骤2、纯化碳酸钠原料:
[0014] 2.1)将工业碳酸钠投入另一容器中,加入温度为80~90℃的去离子水,充分溶解至比重为1.1~1.15,得碳酸钠溶液;
[0015] 2.2)将碳酸钠溶液降温至30℃以下,加入微量双氧水搅拌均匀后,静置30分钟以上;
[0016] 2.3)向步骤2.2)所得溶液中加入浓度为1.5~3%的硫化钠溶液,充分搅拌后,升温至90~95℃,保温2小时后,去头过滤入另一容器中,得纯化后的碳酸钠过滤液;硫化钠溶液与步骤2.2)所得溶液的体积比为1.5-3:1000;
[0017] 2.4)从碳酸钠过滤液中取样,经ICP检测溶液中金属元素Fe、Cu、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb的含量,若均小于0.3ppm,则表明步骤2.3)得到的碳酸钠过滤液纯化合格,满足后续制备要求,进入步骤3;若所述金属元素中的Fe含量小于0.3ppm,但其他任一元素含量大于等于0.3ppm,则返回步骤2.3);若所述金属元素中的Fe含量大于等于0.3ppm,则返回步骤2.2);步骤3、合成碳酸铜:
[0018] 3.1)将步骤1纯化合格的硫酸铜结晶加去离子水,加热溶解至溶液比重为1.02~1.04;
[0019] 3.2)将步骤2纯化合格的碳酸钠溶液加入搪瓷反应釜内,在50~60℃温度并搅拌的状态下,缓慢加入到比重为1.02~1.04的硫酸铜溶液内进行反应,将反应温度控制在70~80℃,反应5-10分钟后,反应物沉淀,得到孔雀绿色碳酸铜;在整个反应过程中,PH值应保持在7.5~8;
[0020] 3.3)将步骤3.2)的反应物进入板框压滤机,用80~90℃的去离子水洗涤碳酸铜中的硫酸根离子,至硫酸根离子含量为20-40ppm;
[0021] 步骤4、合成磷酸二氢铜:
[0022] 4.1)将浓度为85%的高纯试剂级磷酸加入到搪瓷反应釜中,再加适量的去离子水稀释搅拌均匀至浓度为45-50%,升温至80~85℃,缓慢分批加入步骤3.3)洗涤好的碳酸铜,加完料后,继续保温30-45分钟使其完全反应,合成终点PH值为2~3;整个反应过程保持温度为80~85℃;
[0023] 4.2)将步骤4.1)所得的反应液升温至105~120℃进行浓缩,浓缩出现结晶膜或比重为1.46-1.48时,放料入冷却容器,冷却到温度在55~60℃时,可隔30min搅拌一次,直至冷却至室温,得磷酸二氢铜结晶;
[0024] 4.3)捞出磷酸二氢铜结晶,入离心机分离液固分离;
[0025] 4.4)将离心出来的磷酸二氢铜结晶,在150~160℃的烘箱内干燥1.5~3小时;
[0026] 步骤5、合成偏磷酸铜:
[0027] 5.1)将步骤4.4)烘干后的磷酸二氢铜结晶装入石英坩埚内煅烧,煅烧温度1400~1500℃,煅烧时间3~5小时使磷酸二氢铜结晶逐步聚合成玻璃液态的偏磷酸铜物质,倒入盛有冷却去离子水的容器中,形成碎渣状的偏磷酸铜;
[0028] 5.2)将碎渣状的偏磷酸铜和冷却去离子的混合物放入离心机,液固分离后,取出偏磷酸铜,入烘干炉进行烘干,烘干温度为120~125℃,烘干4-6小时,即得偏磷酸铜成品。
[0029] 进一步地,步骤1.4)中,在液固分离期间,收集母液,然后采用步骤1.1-1.3)的方法,从母液中提取硫酸铜结晶,用作工业原料。
[0030] 进一步地,步骤4.3)中,在液固分离期间,收集母液,然后采用步骤4.1-4.2)的方法,从收集的母液中提取硫酸二氢铜结晶。
[0031] 进一步地,步骤1.1)中向工业级硫酸铜原料中加去离子水,加热至80-90℃溶解硫酸铜,至硫酸铜溶液比重为1.12。
[0032] 进一步地,步骤1.1)中加入的双氧水与硫酸铜溶液的体积比为1-3:1000-1500。
[0033] 进一步地,步骤1.2)中,加入高纯试剂硫酸,调整PH值至2.7。
[0034] 进一步地,步骤2.2)中加入的双氧水与碳酸钠溶液的体积比为1-1.5:1000-1500。
[0035] 进一步地,步骤2.3)中所述的硫化钠溶液浓度为2%。
[0036] 进一步地,步骤4.2)中,将反应液升温至108℃进行浓缩,浓缩出现结晶膜或比重为1.47时,放料入冷却容器。
[0037] 进一步地,步骤5.1)中煅烧温度为1430℃。
[0038] 本发明优点:
[0039] 1、利用本发明的方法制备得到的偏磷酸铜纯度能达到99.95%以上,最高能达到99.99%,金属元素杂质Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb含量均小于1.5ppm。
[0040] 2、本发明在将磷酸二氢铜煅烧聚合成偏磷酸铜时,将煅烧温度设为1400~1500℃,煅烧时间3~5,避免了焦磷酸铜副产物,保证了偏磷酸铜的纯度。
[0041] 3、本发明利用浓度为2%的硫化钠溶液纯化碳酸钠原料,使碳酸钠中的金属元素杂质含量Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb最低能降到0.3ppm,为后续制备高纯度偏磷酸铜奠定了基础。
[0042] 4、本发明制备方法操作简单方便,产物的产率和母液回收率高,母液经集中纯化处理后,回收率达95%以上,可循环重复使用,进一步提高了经济效益,降低了制备成本。
[0043] 5、在1430℃时,磷酸二氢铜已经完全聚合为偏磷酸铜,此时取样并经XRD得到样品图谱如图1所示,从图1可以看出,本发明制备的偏磷酸铜峰值与偏磷酸铜的标准图谱完全吻合,说明了本发明所制的的偏磷酸结晶质量的稳定性。

附图说明

[0044] 图1为本发明在对磷酸二氢铜煅烧聚合成偏磷酸铜时,在1430℃取偏磷酸铜样品后经XRD得到的偏磷酸铜样品的图谱。

具体实施方式

[0045] 本发明制备方法的原理如下:
[0046] 先纯化工业级硫酸铜原料(CuSO4·5H2O)和碳酸钠原料(Na2CO3),然后二者反应形成高纯度碳酸铜(CuCO3)后,高纯度碳酸铜(CuCO3)再与高纯试剂级磷酸(H3PO4)反应,制备出高纯度的磷酸二氢铜(Cu(H2PO4)2),板框压滤形成磷酸二氢铜结晶,最后进入严格控温区烘焙,从而制备得高纯度的偏磷酸铜(Cu(PO3)2)。
[0047] 化学反应式如下:
[0048] 1、CuSO4·5H2O的纯化:
[0049] H2SO4+2FeSO4→Fe2(SO4)3+2H2O
[0050] Fe2(SO4)3+3Ba(OH)2→3BaSO4↓+2Fe(OH)3↓
[0051] Fe+++e→Fe+++、Fe+3+3OH-→Fe(OH)3↓
[0052] 2、合成碳酸铜:
[0053] CuSO4·5H2O+Na2CO3→CuCO3+Na2SO4+5H2O
[0054] CuCO3+2H3PO4→Cu(H2PO4)2+CO2↑+H2O
[0055] Cu(H2PO4)2Δ→Cu(PO3)2+2H2O
[0056] 实施例1:
[0057] 高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法:
[0058] 步骤1、纯化硫酸铜原料:
[0059] 1.1)取工业级硫酸铜原料置于搪瓷反应釜中,加去离子水加热至80℃溶解硫酸铜,至硫酸铜溶液比重为1.12(若比重太大,不利于吸附共沉Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb),将温度降至35℃以下,加入双氧水(双氧水与硫酸铜溶液的体积比为3:1500),搅拌均匀后,静置30分钟,将硫酸铜溶液中的二价亚铁离子氧化成三价铁离子,加入浓度为10%的氢氧化钡溶液,调PH值至3.5,充分搅拌后,静置4小时;
[0060] 1.2)将步骤1.1)得到的溶液过滤到另一个容器中,加入高纯试剂硫酸,调整PH值至2.7后,将溶液加热浓缩到比重为1.28,再去头过滤入另一容器中;高纯试剂硫酸是指含量为99.99%,金属元素杂质Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb含量均小于0.5ppm的硫酸;
[0061] 1.3)向步骤1.2)所得滤液中加入所述高纯试剂硫酸,调PH值为2,然后加热浓缩到比重为1.48,出料,冷却,得硫酸铜结晶;
[0062] 1.4)冷却到30℃时,捞出硫酸铜结晶,入离心机液固分离,液固分离过程中,用去离子水洗去硫酸铜结晶表面的游离酸至200ppm以下,离心甩30-60分钟,取出纯化后的硫酸铜结晶;为降低生产成本,在液固分离期间,可回收母液,然后采用步骤1.1-1.3)的方法,从回收的母液中提取硫酸铜结晶,提取的硫酸铜结晶可作为工业硫酸铜原料。
[0063] 1.5)从硫酸铜结晶中取样,经ICP(电感耦合等离子体质谱仪)检测溶液中金属元素Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb的含量,若Fe小于2.5ppm,Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb均小于1ppm,则表明步骤1.4)得到的硫酸铜结晶纯化合格,满足后续制备要求,进入步骤2;若Fe含量小于2.5ppm,但Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb中任一元素含量大于等于1ppm,则返回步骤1.2);若Fe含量大于等于2.5ppm,则返回步骤1.1);
[0064] 步骤2、纯化碳酸钠原料:
[0065] 2.1)将工业碳酸钠投入另一容器中,加入温度为80℃的去离子水,充分溶解至比重为1.15的碳酸钠溶液;
[0066] 2.2)将碳酸钠溶液降温至30℃以下,加入双氧水(双氧水与碳酸钠溶液的体积比为1.5:1500)搅拌均匀后,静置40分钟;这里加双氧水的目的是将碳酸钠溶液中的二价亚铁离子氧化成三价亚铁离子,便于后续吸附共沉;
[0067] 2.3)向步骤2.2)所得溶液中加入浓度为2%的硫化钠溶液,充分搅拌后,升温至95℃,保温2小时后,将溶液中的金属元素Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb转化为硫化物沉淀,去头过滤入另一容器中,得纯化后的碳酸钠过滤液;硫化钠溶液与步骤2.2)所得溶液的体积比为3:1000;
[0068] 2.4)从碳酸钠过滤液中取样,经ICP检测溶液中金属元素Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb的含量,若均小于0.3ppm,则表明步骤2.3)得到的碳酸钠过滤液纯化合格,满足后续制备要求,进入步骤3;若Fe含量小于0.3ppm,但Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb中任一元素含量大于等于0.3ppm,则返回步骤2.3);若Fe含量大于等于0.3ppm,则返回步骤2.2);步骤3、合成碳酸铜:
[0069] 3.1)将步骤1纯化合格的硫酸铜结晶加去离子水,加热溶解至溶液比重为1.02的硫酸铜溶液;
[0070] 3.2)将步骤2纯化合格的碳酸钠溶液加入搪瓷反应釜内,在60℃温度并搅拌的状态下,缓慢加入到比重为1.02的硫酸铜溶液内进行反应,将反应温度控制在80℃,(若温度过高,易产生黑色氧化铜副产物,影响制备的偏磷酸铜成品的纯度),反应10分钟后,反应物沉淀,得到孔雀绿色碳酸铜;在整个反应过程中,PH值应保持在7.5~8,因为PH值小于7.5,碳酸铜中的硫酸根离子不易洗掉;
[0071] 3.3)将步骤3.2)的反应物进入板框压滤机,用80℃的去离子水洗涤碳酸铜中的硫酸根离子,至硫酸根离子含量为20-40ppm;
[0072] 步骤4、合成磷酸二氢铜:
[0073] 4.1)将浓度为85%的高纯试剂磷酸加入到搪瓷反应釜中,再加适量的去离子水稀释搅拌均匀至浓度为45%,升温至80℃,缓慢分批加入步骤3.3)洗涤好的碳酸铜,加完料后,继续保温45分钟使其完全反应,合成终点PH值为3;整个反应过程保持温度为80℃;并始终保持反应溶液清亮透明,如果发现溶液浑浊可补充浓度为85%的高纯试剂磷酸使溶液清亮;在反应过程中,有大量的水挥发,可根据实际情况适当补水;高纯试剂磷酸是指金属元素杂质Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb含量均小于0.5ppm的磷酸;
[0074] 4.2)将步骤4.1)所得的反应液升温至108℃进行浓缩,浓缩出现结晶膜或比重为1.47时,放料入冷却容器,冷却到温度在55℃时,可隔30分钟搅拌一次,直至冷却至室温,得磷酸二氢铜结晶;
[0075] 4.3)捞出磷酸二氢铜结晶,入离心机分离液固分离;为降低生产成本,在液固分离期间,可回收母液,对母液纯化处理合格后,然后采用步骤4.1-4.2)的方法,从回收的母液中提取磷酸二氢铜结晶,再次将该磷酸二氢铜结晶入离心机液固分离;
[0076] 对母液纯化处理的步骤:(1)向母液中加入去离子水,搅拌均匀后,调比重至1.10-1.15;(2)向母液中加0.5-1%的偏锡酸,加热80-90度,保温2-3小时,去头过滤入另一容器内;(3)从母液过滤液中取样进行ICP检测溶液中金属元素Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb的含量,若均小于0.3ppm,则表明步骤(2)得到的母液过滤液纯化合格,满足后续制备要求。
[0077] 4.4)将离心出来的磷酸二氢铜结晶,在150~160℃的烘箱内干燥2小时;
[0078] 步骤5、合成偏磷酸铜:
[0079] 5.1)将步骤4.4)烘干后的磷酸二氢铜结晶装入石英坩埚内煅烧,煅烧温度1430℃,煅烧5小时,使磷酸二氢铜结晶逐步聚合成玻璃液态的偏磷酸铜物质,倒入盛有冷却去离子水的容器中,形成碎渣状的偏磷酸铜;
[0080] 5.2)将碎渣状的偏磷酸铜和冷却去离子的混合物放入离心机,液固分离后,取出偏磷酸铜,入烘干炉进行烘干,烘干温度为120℃,烘干6小时,即得偏磷酸铜成品。
[0081] 实施例2:
[0082] 高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法:
[0083] 步骤1、纯化硫酸铜原料:
[0084] 1.1)取工业级硫酸铜原料置于搪瓷反应釜中,加去离子水加热至90℃溶解硫酸铜,至硫酸铜溶液比重为1.1,将温度降至35℃以下,加入微量的双氧水(双氧水与硫酸铜溶液的体积比为1:1000),搅拌均匀后,静置40分钟后,加入浓度为12%的氢氧化钡溶液,调PH值至4.2,充分搅拌后,静置4小时;
[0085] 1.2)将步骤1.1)得到的溶液过滤到另一个容器中,加入高纯试剂硫酸,调整PH值至3后,将溶液加热浓缩到比重为1.3,再去头过滤入另一容器中;高纯试剂硫酸是指含量为99.99%,金属元素杂质Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb含量均小于0.5ppm的硫酸;
[0086] 1.3)向步骤1.2)所得滤液中加入所述高纯试剂硫酸,调PH值为1,然后加热浓缩到比重为1.50,出料,冷却,得硫酸铜结晶;
[0087] 1.4)冷却到25℃时,捞出硫酸铜结晶,入离心机液固分离,液固分离过程中,用去离子水洗去硫酸铜结晶表面的游离酸至200ppm以下,离心甩40分钟,取出纯化后的硫酸铜结晶;
[0088] 1.5)从硫酸铜结晶中取样,经ICP(电感耦合等离子体质谱仪)检测溶液中金属元素Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb的含量,若Fe小于2.5ppm,Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb均小于1ppm,则表明步骤1.4)得到的硫酸铜结晶纯化合格,满足后续制备要求,进入步骤2;若Fe含量小于2.5ppm,但Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb中任一元素含量大于等于1ppm,则返回步骤1.2);若Fe含量大于等于2.5ppm,则返回步骤1.1);
[0089] 步骤2、纯化碳酸钠原料:
[0090] 2.1)将工业碳酸钠投入另一容器中,加入温度为90℃的去离子水,充分溶解至比重为1.1的碳酸钠溶液;
[0091] 2.2)将碳酸钠溶液降温至30℃以下,加入微量双氧水(双氧水与碳酸钠溶液的体积比为1:1000)搅拌均匀后,静置30分钟;
[0092] 2.3)向步骤2.2)所得溶液中加入浓度为3%的硫化钠溶液,充分搅拌后,升温至90℃,保温2小时后,将溶液中的金属元素Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb转化为硫化物沉淀,去头过滤入另一容器中,得纯化后的碳酸钠过滤液;硫化钠溶液与步骤2.2)所得溶液的体积比为2:1000;
[0093] 2.4)从碳酸钠过滤液中取样,经ICP检测溶液中金属元素Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb的含量,若均小于0.3ppm,则表明步骤2.3)得到的碳酸钠过滤液纯化合格,满足后续制备要求,进入步骤3;若Fe含量小于0.3ppm,但Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb中任一元素含量大于等于0.3ppm,则返回步骤2.3);若Fe含量大于等于0.3ppm,则返回步骤2.2);步骤3、合成碳酸铜:
[0094] 3.1)将步骤1纯化合格的硫酸铜结晶加去离子水,加热溶解至溶液比重为1.04;
[0095] 3.2)将步骤2纯化合格的碳酸钠溶液加入搪瓷反应釜内,在50℃温度并搅拌的状态下,缓慢加入到比重为1.04的硫酸铜溶液内进行反应,将反应温度控制在75℃,反应10分钟后,反应物沉淀,得到孔雀绿色碳酸铜;在整个反应过程中,PH值应保持在7.5~8;
[0096] 3.3)将步骤3.2)的反应物进入板框压滤机,用90℃的去离子水洗涤碳酸铜中的硫酸根离子,至硫酸根离子含量为20-40ppm;
[0097] 步骤4、合成磷酸二氢铜:
[0098] 4.1)将浓度为85%的高纯试剂磷酸加入到搪瓷反应釜中,再加适量的去离子水稀释搅拌均匀至浓度为50%,升温至85℃,缓慢分批加入步骤3.3)洗涤好的碳酸铜,加完料后,继续保温45分钟使其完全反应,合成终点PH值为3;整个反应过程保持温度为85℃;并始终保持反应溶液清亮透明,如果发现溶液浑浊可补充浓度为85%的高纯试剂磷酸使溶液清亮;在反应过程中,有大量的水挥发,可根据实际情况适当补水;高纯试剂磷酸是指金属元素杂质Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb含量均小于0.5ppm的磷酸;
[0099] 4.2)将步骤4.1)所得的反应液升温至120℃进行浓缩,浓缩出现结晶膜或比重为1.48时,放料入冷却容器,冷却到温度在60℃时,可隔30min搅拌一次,直至冷却至室温,得磷酸二氢铜结晶;
[0100] 4.3)捞出磷酸二氢铜结晶,入离心机分离液固分离;
[0101] 4.4)将离心出来的磷酸二氢铜结晶,在150~160℃的烘箱内干燥3小时;
[0102] 步骤5、合成偏磷酸铜:
[0103] 5.1)将步骤4.4)烘干后的磷酸二氢铜结晶装入石英坩埚内煅烧,煅烧温度1500℃,煅烧3小时,使磷酸二氢铜结晶逐步聚合成玻璃液态的偏磷酸铜物质,倒入盛有冷却去离子水的容器中,形成碎渣状的偏磷酸铜;
[0104] 5.2)将碎渣状的偏磷酸铜和冷却去离子的混合物放入离心机,液固分离后,取出偏磷酸铜,入烘干炉进行烘干,烘干温度为125℃,烘干5小时,即得偏磷酸铜成品。
[0105] 上述实施例1-2制备所得偏磷酸铜产品的检测结果分别如下:
[0106] 实施例1:
[0107] 纯度99.99%,金属元素杂质Fe、Cu、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb含量均小于1.5ppm。
[0108] 实施例2:
[0109] 纯度99.95%,金属元素杂质Fe、Cu、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、V、Pb含量均小于1.5ppm。