Способ получения дигидрофосфата марганца дигидрата

Способ получения дигидрофосфата марганца дигидрата

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технологии реактивных солей фосфорной кислоты, в частности к способам получения фосфатов марганца, которые применяются в качестве химических реактивов, катализаторов, микроудобрений, составных компонентов для получения цветных стекол, эмалей, глазурей и т.д. С целью получения крупнокристаллического продукта стехиометрического состава, повышения его выхода синтез соли осуществляют путем постепенного дозирования в смесь 30 - 70% H<SB POS="POST">3</SB>PO<SB POS="POST">4</SB> (взятой в количестве 100 - 102% от стехиометрии) и H<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">2</SB>, гидроксокарбоната марганца. Отклонение от оптимальных параметров синтеза приводит к загрязнению соли соединениями марганца высших степеней окисления или свободной фосфорной кислотой, а также к увеличению продолжительности реакции и количества отходов. Максимальный выход индивидуальной соли MN(H<SB POS="POST">2</SB>PO<SB POS="POST">4</SB>)<SB POS="POST">2</SB> <SP POS="POST">.</SP> 2H<SB POS="POST">2</SB>O составляет 100% по MNO и 100% по P<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">5</SB>. 4 табл.

СОВХОЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 01 В 25/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4 3 7986 7/31-26 (22) 19.02.88 (46) 15.01,90. Бюл. 9 2 (71) Украинская сельскохозяйственная академия и Казахский Раучнр-исследо" вательский и проектный институт фосфорной промышленности (72) В.А.Копилевич, Л.Н.Щегров, А.Ф.Гафарова и Н.Х.Векметова (53) 546.71:546.185 ° 325.541.486 (088.8) (56) Патент Великобритании l4 447918, кл. C 11 В 25/26, 1934. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИГИДРОФОСФАТА

МАРГАНЦА ДИГИДРАТА (57) Изобретение относится к технологии реактивных солей фосфорной кислоты, в ч;.- .тности, к способам получения фосфатов марганца, которые применяются

Изобретение относится к технологии реактивных солей ортофосфорной кислоты, в частности к способам получения фосфатов марганца, которые применяются в качестве химических реактивов, катализаторов, микроудобрений, термостойких состввных компонентов получе" ния цветных стекол, эмалей, глазурей и т.д.

Цель изобретения — повышение чистоты и увеличение размеров кристаллов целевого продукта, П р и и е р 1. К 23,8 мас.ч. 704,ной Н РО4 (п00 от стехиометрии) добавляют 1,5 мас.ч. 2,"-ной Н О, а затем при перемешивании вводят пятью

„„SU„„1535821 А 1

2 в качестве химических реактивов, катализаторов, ми кроудобрений, составных компонентов для получения цветных стекол, эмалей, глазурей и т.д. С целью получения крупнокристаллического продукта стехиометрического состава, повышения его выхода синтез соли осуществляют путем постепенного дозирования в смесь 30-703-ной Н РО 4 (взятой в количестве 100-1021 от стехиометрии) и

Н <О гидроксокарбоната марганца. Отклонение от оптимальных параметров синтеза приводит к загрязнению соли соединениями марганца высших степеней окисления или свободной фосфорной кислоты, а также к увеличению продолжительности реакции и количества отходов ° Максимальный выход индивидуаль" ной соли Мп(Н

1003 по МпО и 100 по Р О . 4 табл. порциями 10 мас.ч. гидроксокарбоната марганца (60,3Ô МпО). Реагенты смешивают в течение 2-3 ч при 20-40 С до 4 прекращения выделения СО и образова" ния однородной суспензии. Суспенэию, упаривают, периодически перемешивая

5-6 ч при 60 С, а затем сушат кристаллы при 50-60 С до постоянной массы.

Получают бледно-розовые кристаллы размером 1-2 мм, состава Мп(НвРО4)» к2Н ф, выход продукта 1003 от теорети- й. ческого рассчитанного количества, без примесей Н Р04 и марганца высших степеней окисления.

Пример 2. К 33,3 мас.ч. 50ь" ной Н Ð04 (1003 от стехиометрии) до1535821 бавляют 1,5 мас.ч. 254-ной H)Oq и при перемешивании медленно в течение

40 мин дозируют гидроксокарбонат марганца в количестве 10 мас.ч-. (60,31

HnO). Реагенты смешивают при 20-40 С о 5 в течение 2-3 ч до прекращения выделения СО и образования однородной суспензии. Суспензию, периодически перемешивая, упаривают 6-7 ч при

60 С, а затем кристаллы сушат при

50-60 С до постоянной массы. Получают бледно-розовые кристаллы размером 25 мм, состава Мп(Н Р04) 2Н ф, выход продукта составляет 1001 от теоретически возможного.

Пример 3, К 56,6 мас.ч. 304ной HqP04 (102ь от стехиометрии) добавляют 1,5 мас.ч. 254-ной Н<0< и при перемешивании вводят пятью порциями 10 мас.ч. гидроксокарбоната марганца (60,3 МпО). Реагенты смешивают при 20-40 С в течение 2-Зч до прекращения выделения СО и образования ододнородной суспензии. Суспензию, периодически перемешивая, упаривают

7-9 ч при 60 С, а затем сушат образовавшиеся кристаллы при 50-60 С до постоянной массы, Получают бледно-розовые крис.таллы, размером 2-10 мм. Продукт имеет c.пстав Мп п (Н РОд) 2Н. О с содержан,."- основчс,гс вешества 97.,9б,. прим сей марга ца высших степеней oIIèñã åíèí не обнаружено. Основнь.ми примесями являются свободная фосфорная кислота

35 (0,2 мас.Ци химически связанная фссфорная кислота (1,9 мас.4).

Условия образования крупнокристаллических продуктов приведены в табл.1.

В табл.2 представлена сравнительная оценка получения Мп(Н,гР04)з 2Н О по способу-прототипу и предлагаемому способу °

Согласно данным, приведенным в примерах 1-3 и табл.1-2, предлагаемый способ не позволяет получать крупнокристаллический продукт с высоким содержанием Мп(Н Р04) 2Н О в том случае, если концентрация ортофосфор- 50 ной кислоты была либо выше 70 мас., либо ниже 20 мас,Ж. При этом ортофосфорная кислота должна быть прибавлена в количестве 100-102 мас.ь от стехиометрии.

В табл,3 приведены основные характеристики продукта.

Из данных табл.3 видно, что выход за рамки вышеуказанного соотношения приводит к снижению выхода целевого продукта.

В табл.4 приведены данные, характеризующие порядок введения порошкообразного гидроксокарбоната марганца к смеси фосфорной кислоты, а также влияние количества Н О на качество продуктов синтеза. Наилучшие результаты были получены при постепенном дсбавлении Мп-содержащего компонента, причем пероксид водорода необходимо брать в (2,5-4,0)-кратном избытке по отношению к примеси четырехвалентного марганца.

Уменьшение массового соотношения

Н, Оg к общему количеству Мп(IV) в сырье до 2,0:1,0 н=. пр . водит к устранению примесей М:. (IV) и l (ЕЕ Е) в продукте реакции. 1(роме 1 ого, использование в синтезе 8,5-86,94-ной фосфорной кислоты не позволяет восстанавливать примеси марганца высших степеней окисления в гидроксокарбонате марганца. При этом необходимо, чтобы гидроксокарбонат (табл.4) вводился порциями не более чем 1/3 общей дэзы и каждая последующая порция по1авалась после полного взаимодействия г.редыдущей с Н РО . Можно также не.ðåI üIâíî дозировать гидроксокарбонат жар-а ца в НРОд из такого расчета, - тобы весь реактив вводился в течение

20-40 мин.

Таким образом, формирование крупнокристаллического осадка дигидрофосфата марганца дигидрата происходит гри строгом соблюдении параметров синтеза, рассмотренных выше (концентрация нзР04, количество н О в сравнении с содержанием Ип(ЕЧ) и порядок смешивания реагентов), а также при соблюдении дозы фосфорной кислоты в пределах 100-102 4 от стехиометрии (табл.4).

Учитывая то, что завершающую стадию синтеза дигидрофосфата марганца дигидрата по предлагаемому способу проводят путем упаривания суспензии беэ выделения побочных продуктов реакции, выход соли составляет 100 от теоретического рассчитанного, если ее состав соответствует формуле

Мп (Н РО4 ) g 2Н О, По данным параметрам качество продукта, получаемого предлагаемым способом с использованием 30-70>-ной

5 15

НЗ,РО4, взятой в дозе i00-102Ж от стехиометрии, выше чем дигидрофосфата марганца дигидрата, синтезированного согласно прототипу (табл.1-4) . формула и зобретения

Способ получения дигидрофосфата марганца дигидрата, включающий смешение фосфорной кислоты и пероксида водорода с карбонатом марганца, со- . держащего примесь соединения Mn (IV), отличающийся тем, что, Концентра- Вид кристаллов ция Н РОд, Размеры кристаллов, мм

Доли миллиметра

Мелкокристаллический продукт

1-2

2-l0

2-10

1-10

Средние кристаллы

Крупные кристаллы

Смесь крупных и очень мелких

Таблица2

11орядок проведения

Продол"

>кительДоза.

Н>РО4, Ф от стехиометрии

Брутто-состав продуктов

Концентрация

Н,РО4, Содержание основного вещества, Ф

Наличие примесей реакции ность

4е

Ив С вободной

Н,Р04>

3 реакции, ч

Способ-прототип:

Смешивают 22,92 ч

Н РО4 с " 5 НЗОь и вводят одновременно 120,73 ч.

ИпСОз (5-"- 75 пвО) 85,5 (67

Р Ос) 3 Мп (N PO )д 2,3 Н О 97,98

1О0 i!

Есть 0,2

86,7

0 смесь Н,РО и

НтО ВВОдЯт В течение 40 мин гндрсксакарбона марганца при постояннсм перемеНв (Н РО ) 2,0 Н О

100,0

100,0

100,0

100,0

98,7

98,7

97,9

0,3

Нет

Нет

0,6

Есть

Нет

Нет

Нет иивании

Ф

Н О взят из расчета ч-кратного избытка к Мп (IV) 85,5 (прототип)

86,7

35821 6 с целью повышения чистоты и увеличения размеров кристаллов целевого про" дукта, в качестве карбоната марганца

5 используют гидроксокарбонат, который вводят частями до полного растворения каждой порции, при этом фосфорную кислоты используют с концентрацией не выше 70Б в количестве 100-102ь от стехиометрии, а пероксид водорода вводят в (2,5-4)-кратном избытке по отношению к содержанию примеси соединений четырехвалентного марганца.

Табли ца 1

1535821

Табл ца 3

Содержание свободной

НЗРО11, Наличие примеси

Мп (IV) Содержание

Доза Н 4РОй, от стехиометрии основ ного вещества,%

99,3 Есть 0

100 Нет 0

99,3 О

987 -"- "0 1

97,9 0,5

96,5 1,2

97,9 Есть 0,2

П р и и е ч а н и е. Взята 501-ная Н ВРО)з, продолжительность взаимодействия 3 ч, Н <Ос: Hn(IV) = (1, 5: 1) . таблица4

Продолвительность реакции полного восстановленил

Нп (IV), ч

Концентрация

Н РОз, Ъ

Порядок проведения реакции

Способ-прототип

В5,5

0,52 or

"ассы вез<.енкоь

4:1

Есть

Способ, аналогичный прототипу, но с порционным введением гидроксокарбоната марганцаь

Введение гидроксокарбонатз марганцаь порциями (1 5 обеего количества) в смесь разбавленной Н1РОз и H,О, Реакция не завереаетсл

Есть

2,5:1

2,0:1

1,5:1

Нет

Нет

Есть

Непрерывное дозирование гидро исарбоната мар-. ганца в течение 40 мин

Непрерывное дозирование гидроксокарбомвта марctе ганца

4:1

Нет

0,4-0 ° 5Ъ Нп

1-га Нп ;

5Ф Нлз

Составитель М.Митиченко

Техред М.Дидык Кор )ектор М. Кучерявая

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 81 Тираж 403 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101

99

101

102

103

Прототип

Нассовое отновение

НзОз к обеему количестеу Hn((V) в сырье

4:1

2,5:1

2,0:1 I ° 5;1

1:l

2,5:1

1,5:1

Налим.ле в прод, ктах примесей

Нп (IV) и

Нп (III) после 3 ч реакции

Нет

Нет

Нет

Есть

Есть

Нет

Есть

2

Реакция не завервзется

Реакция не заверваетсл

2

Реакцил HC заверваетсл