CS229199B1

CS229199B1 - Method for the preparing raw-materials and/or cultivating solutions for monocrystal cultivating from dihydrogenphosphate or potassium dideuterophosphate

Info

Publication number: CS229199B1
Application number: CS205183A
Authority: CS
Inventors: Jan Ing Zikmund
Original assignee: Zikmund Jan
Priority date: 1983-03-29
Filing date: 1983-03-29
Publication date: 1984-06-18

Description

Vynález se týká způsobu přípravy suroviny nebo/a pěstovacích roztoků pro pěstování tetragonálních monokrystalů dihydrogenfosforečnanu nebo dideuterofosforečnanu draselného.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the preparation of feedstock and / or culture solutions for the cultivation of tetragonal monocrystals of potassium dihydrogen phosphate or dideuterophosphate.

Pro pěstování dokonalých opticky jakostních monokrystalů dihydrogenfosforečnanu nebo dideuterofosforečnanu draselného je jedním zhhlavních předpokladů použití surovin vysokého stupně čistoty, v nichž obsah trojmocných iontů, v přepočtu na ionty železité, chromíte, hlinité nepřevyšuje několik jednotek ppm, obsah ostatních iontů, například alkalických kovů a zemin může být maximálně 15 až 20 ppm. Vliv troj mocných iontů se totiž projevuje jejich absorpxsí na povrchu prismatických ploch rostoucího monokrystalu a blokováním jejich růstu. Důsledkem je pak takzvané vykliňování” krystalů, které se projevuje tím, že prismatické plochy, které jsou u dokonalých krystalů rovnoběžné, svírají v tomto případě určitý úhel, který je tím větší, čím je vyšší obsah nečistot. Při znečištění již několika desítkami ppm výše uvedených iontů, nabývá tento úhel hodnot, blížících se hodnotám úhlu, které svírají pyramidální plochy krystalu, čímž je vzájemně potlačován pravidelný vývoj obou druhů těchto omezujících ploch a' růst monokrystalu se prakticky zastavuje. Zvýšením přesycení přestovacího roztoku, nutným pro další růst dochází samovolně k tvorbě parazitních krystalů. Vyklíněné krystaly nejsou opticky homogenní a vykazují «výšenou absorpci v používaném rozsahu vlnových délek,zejménaFor the cultivation of perfect optically quality mono-crystals of potassium dihydrogen phosphate or dideuterophosphate, one of the main prerequisites is the use of high-purity raw materials in which the trivalent ion content does not exceed several ppm in terms of ferric, chromite, aluminum be at most 15 to 20 ppm. The effect of trivalent ions is manifested by their absorption on the surface of prismatic surfaces of a growing single crystal and blocking their growth. The consequence is the so-called wedging-out of the crystals, which is manifested by the fact that the prismatic surfaces, which are parallel to perfect crystals, form in this case a certain angle, which is the greater the higher the content of impurities. When contaminated with several tens of ppm of the aforementioned ions, this angle assumes values close to those of the pyramidal surfaces of the crystal, thereby mutually suppressing the regular development of both types of these limiting surfaces and virtually stopping the growth of the single crystal. By increasing the supersaturation of the quenching solution necessary for further growth, spontaneous crystal formation occurs. The germinated crystals are not optically homogeneous and exhibit increased absorption over the wavelength range used, in particular

- > 229 199 v blízkosti prismatických ploch, což ztěžuje' výběr dokonalých partií krystalů pro zpracování na optické elementy.> 229 199 near prismatic surfaces, making it difficult to select perfect portions of crystals for processing into optical elements.

Nadepsané obtíže odstraňuje způsob přípravy surovin nebo/a pěstovacích roztoků pro pěstování monokrystalů díhydrogenfosforečnanu nebo dideuterofosforečnanu draselného podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že roztok výchozího uhličitanu draselného se neutralizuje jen částí potřebné kyseliny fosforečné v molárním poměru : H^PO^ mebo « 1 : 0,2 až 0,7, načež se roztok filtruje ultrafiltrační membránou o velikosti pórů 0,23 ažThe above mentioned problems are eliminated by the process of preparing raw materials and / or growing solutions for the cultivation of potassium dihydrogenphosphate or dideuterophosphate monocrystals according to the invention, which consists in that the solution of the starting potassium carbonate is neutralized only with a part of the required phosphoric acid in molar ratio: 1: 0.2 to 0.7, then the solution is filtered through an ultrafiltration membrane having a pore size of 0.23 to 0.7

0,3 /um a poté ye dokončí neutralizace zbývajícím množstvím kyseliny fosforečné pro dosažení stechiometrického poměru K₂C0^ í H^PO^ nebo D^PO^ = ¹ 5 2 až 2,8, přičemž koncentrace výchozího roztoku uhličitanu draselného je 30 až 35 % hmotnostních a koncentrace výchozí kyseliny fosforečné je 40 až 70 % hmotnostních.0.3 µm and then complete neutralization with the remaining amount of phosphoric acid to achieve a stoichiometric ratio of K ₂ CO 4 · H 4 PO 4 or D 4 PO 4 = ¹ 5 2 to 2.8, wherein the concentration of the starting potassium carbonate solution is 30 to 35% by weight and the starting phosphoric acid concentration is 40 to 70% by weight.

Pokud je proces zaměřen na získání krystalické suroviny, je nutné použít koncentrovanějších roztoků a neutralizaci ukončit při hodnotách pH = 4,3 až 4,4, kdy je rozpustnost dihydrogen- resp. dideuterofosřorečnanů nejnižší, naopak, pro přípravu přímo pěstovacích roztoků je nutné použít zředěné jší ch výchozích roztoků, jejichž koncentrace se stahoví výpočtem z ropustnostních křivek a neutralizaci vést až k hodnotám pH = 2,0 až 2,2, které jsou pro pěstování monokrystalů nejvhodnější.If the process is aimed at obtaining crystalline raw material, it is necessary to use more concentrated solutions and terminate neutralization at pH values of 4.3 to 4.4, when the solubility of dihydrogen- resp. For the preparation of directly growing solutions it is necessary to use dilute starting solutions, whose concentrations are drawn by calculation from the oil curves and neutralization up to pH values of 2.0 to 2.2, which are most suitable for the cultivation of single crystals.

Příklad 1Example 1

Postupem podle vynálezu byla připravena krystalická surovina dihydrogenfosforečnanu draselného tak, že do roztoku 1000 g uhličitanu draselného čistoty p.a. v 2000 ml redestilované vody bylo postupně přidáno za míchání 250g 70 %ní kyseliny fosforečné. Roztok byl po 24 h stání filtrován ultrafiltrační membránou o velikosti pórů 0,23 /um za laboratorní teploty. Čirý filtrát byl za míchání neutralizován dále 70 %ní kyselinou fosforečnou až do hodnoty pH = 4,4. Krystalický produkt vysoké čistoty se vylučoval již během neutralizace, po ochlazení činil celkový výtěžek 600 g suroviny.According to the process of the invention, a crystalline raw material of potassium dihydrogen phosphate was prepared by adding a solution of 1000 g of potassium carbonate p.a. 250 g of 70% phosphoric acid was added gradually with stirring in 2000 ml of redistilled water. After standing for 24 h, the solution was filtered through a 0.23 µm ultrafiltration membrane at room temperature. The clear filtrate was further neutralized with stirring with 70% phosphoric acid until pH = 4.4. The crystalline product of high purity was already precipitated during neutralization, after cooling the total yield was 600 g of raw material.

229 199229 199

Monokrystaly vypěstované z takto připravené suroviny byly profity jakéhokoli vyklínění”, byly opticky homogenní a vhodné pro výrobu optických prvků·The monocrystals grown from the raw material thus prepared were profits of any germination ”, were optically homogeneous and suitable for the production of optical elements ·

Příklad 2Example 2

Postupem podle vynálezu byl připraven pěstovací roztok pro pěstování monokrystalů dideuterofosforečnanu draselného rozpuštěním 1000 g uhlišitanu draselného čistoty p.a. v 2000 g těžké vody a poté neutralizováno 400 g ky&elihy deuterofosforečné D3PO4 o koncentraci 50 %. Po filtraci ultrafiltrační membránou byl filtrát dále neutralizován 2000 g 50 %ní kyseliny deuterofosforečné a získaný roztok převeden do krystalizátoru, v němž vypěstované monokrystaly byly tvarově dokonalé a opticky homogenní.A culture solution for the cultivation of potassium dideuterophosphate monocrystals was prepared by dissolving 1000 g of potassium carbonate p.a. in 2000 g of heavy water and then neutralized with 400 g of 50% deuterophosphoric D3PO4. After filtration through an ultrafiltration membrane, the filtrate was further neutralized with 2000 g of 50% deuterophosphoric acid, and the resulting solution was transferred to a crystallizer in which the monocrystals grown were perfect in shape and optically homogeneous.

Claims

Process for preparing raw materials and / or growing solutions for the cultivation of potassium dihydrogen phosphate or dideuterophosphate monocrystals, characterized in that the solution of the starting potassium carbonate is neutralized with only part of the required phosphoric acid in a molar ratio of K ₂ CO 4: H 2 PO 3 or 1: 0.2 to 0.7, then filtered through an ultrafiltration membrane with a pore size of 0/3 to 0.3 µm and then completes neutralization to achieve a stoichiometric ratio of K ₂ CO 2: H 2 PO 4 _{not less than} ₀ D 2 PO and 1: 2 to 2.8, wherein the concentration of the starting potassium carbonate solution is 30 to 35% by weight and the concentration of the starting phosphoric acid is 40 to 70% by weight.