[发明专利]一种在乙醇体系中制备高纯氟化钙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备氟化钙的方法，具体涉及一种在乙醇体系中制备高纯氟化钙的方法。

背景技术

氟化钙晶体是一种无色透明的萤石型立方结构单晶体，其光学性能十分优良，在从红外到极紫外的范围内都具有极高的透光性能和优良的折射率，并且其机械性能和化学稳定性也非常良好。因此，氟化钙不仅是暗场成像系统的理想材料，更是用于制造大规模集成电路光刻设备镜头不可或缺的材料。在从可见光到紫外线的范围内，氟化钙晶体均具有特殊的折射系数和相对色散值，具有优异的色差补偿能力，可以用来制造复消色差透镜。

高纯度氟化钙的制备对原料的要求比较高，当前高纯度氟化钙原料多是采用高纯氢氧化钙或高纯碳酸钙与氢氟酸反应，先制备氟化钙料浆，再将料浆进行烘干粉碎，即得氟化钙产品；还有人通过对氯化钙和碳酸钠进行提纯，能有效降低原料中金属杂质离子的含量，再将提纯后的原料进行混合反应制备碱式碳酸钙，碱式碳酸钙与氢氟酸反应即可生成高纯氟化钙。CN103088421A公开了一种化学合成高纯六角单晶氟化钙的方法，提出以氯化钙与硝酸钙为原料，用硝酸、双氧水、氨水、盐酸对钙源进行提纯，再用氟化铵、氟化氢铵进行合成，生成氟化钙沉淀。

然而，无论采用氢氧化钙、碳酸钙还是氯化钙做原料，反应过程中受原料反应活性、反应速率的影响，生成的新固相氟化钙总是会在固体原料上形成沉淀，从而对反应物进行包覆，影响原料的反应率。在固液反应生成新固相的体系中，包覆现象虽然可以减少，但难以避免，因而制备的氟化钙始终达不到高纯氟化钙不低于99.9%的要求；而液相合成反应生成的氟化钙颗粒极细，导致产品难以过滤洗涤，增加了杂质含量，难以实现工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种杂质含量低，产品纯度高，生产成本低的氟化钙制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种在乙醇体系中制备高纯氟化钙的方法，包括以下步骤：

（1）氯化钙溶液制备：将氯化钙以质量浓度35～50wt%溶解于乙醇与水的体积比为0.8～1.2:1的混合溶液中，得氯化钙溶液；

（2）结晶反应：在步骤（1）所得氯化钙溶液中加入大颗粒氟化钙晶种，同时滴加氟化铵溶液，加料结束后再搅拌反应，得悬浊液；其中，氟化钙:氯化钙:氟化铵的摩尔比为0.1～0.3:0.35～0.50:1，所述氟化铵溶液的质量浓度为15～30wt%；

（3）过滤、洗涤：将步骤（2）所得悬浊液进行过滤，再用热水洗涤、过滤，得氟化钙滤饼；

（4）烘干、灼烧：将步骤（3）所得氟化钙滤饼烘干，然后再于350～450℃下，灼烧3～4h，粉碎灼烧产物，得高纯氟化钙粉末。

进一步，步骤（2）中，所述大颗粒氟化钙晶种的粒径为100～20目。若氟化钙颗粒过粗，晶种活性不足，不利于细颗粒的长大，若氟化钙颗粒过细，洗涤过滤效果差。

进一步，步骤（2）中，所述滴加氟化铵溶液的加料时间为0.5～1.0h，加料结束后再搅拌反应1～2h。若加料速度过快，生成的氟化钙颗粒细，不易于洗涤过滤，若加料速度过慢，会增加相应的生产成本。

进一步，步骤（2）中，所述搅拌的速度为250～350r/min。

进一步，步骤（3）中，所述热水的温度为60～90℃（优选70～80℃）。采用热水洗涤，可提高滤饼的洗涤效果，降低洗水用量；所述过滤为真空过滤。

进一步，步骤（4）中，所述烘干的温度为90～110℃，烘干的时间为3～4h。

步骤（4）中，所述灼烧温度选择350～450℃是为了保证氟化钙中残存的氯化铵杂质能充分挥发。

进一步，步骤（1）中，所述氯化钙以质量浓度40～45wt%溶解。

进一步，步骤（2）中，所述氟化钙:氯化钙:氟化铵的摩尔比为0.2～0.25:0.40～0.45:1；所述氟化铵溶液的质量浓度为20～25wt%。氟化铵以过量的配比进行添加，保证氯化钙能够完全反应；氟化铵、氯化钙溶液质量浓度皆接近常温下饱和溶液，以保证原料的充分溶解，同时尽可能减少体系加水量。