[发明专利]一种高纯度光学玻璃添加剂偏磷酸铜的制备方法

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。

主权项

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分钟及以上后，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小时及以上；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分钟及以上；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。