Способ получения синтетического кальциевого фторапатита, содержащего карбонатные и гидроксидные группы

Способ получения синтетического кальциевого фторапатита, содержащего карбонатные и гидроксидные группы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к синтезу аналогов природного фосфатного сырья - фосфоритов-и способствует улучшению качества и повышению выхода конечного продукта заданного состава при одновременном упрощении процесса. Смещение исходных растворов ведут в среде раствора нитрата калия, к которому добавляют реагенты, взятые в стехиометрическом соотношении, в количестве 1 объем на 4 - 5 объемов раствора нитрата калия, а затем в реакционную смесь подают газообразную смесь диоксида углерода и азота в объемном соотношении 1 : /8 - 10/ со скоростью 0,8 - 1,2 м<SP POS="POST">3</SP>/м<SP POS="POST">3.</SP>с и процесс ведут в присутствии гидроксида калия при PH 7,5 - 8,5 и выдерживают реакционную смесь при 65 - 85°С в течение 16 - 20 ч до образования кристаллического продукта. Предложенный способ обеспечивает получение продукта заданного состава улучшенного качества, обеспечивает 90% выход продукта от теоретического, повышает технологичность способа. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (51)5 C 01 B 2 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4402838/31-26 (22) 04.04.88 (46) 15.01„90„ Ещ . М" 2 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской ссциалистической революции (72) И.М.Рстрелин, Н.М.Мачук, В.Г.Вогачев, В.A.Ëèñèöà, Т.В.Зубкова, Н.И,Кукса, В.В.Веремеенко, H.È.Pó,eíêî и В.M.Íàçàðoâ

,5 1) 661.635 (088.8) (56) Смирнов А.И. Вещественный состав и усло"ия формирования основных типов фосфоритов. Труды ГИГХС, 1972, вып.14. с, 192.

<54) спОспВ пйлУче14иЯ синтетическОГО

КАЛЬЦИЕВОГО ФТОРАПАТИТА, СОПЕРжАЦЕГО

КГГ гОНАТНЬ!Е И ГИДРОКСИДНЫЕ ГРУППЫ (, ) Изобретение относится к синтезу аналсгои природного фосфатного сырьяФосфоритов - и способствует улучшению

Изобретен: относится к синтезу аналогов природного фосфатного сырьяфосфоритов.

Цель изобретения — улучшение каче" ства и повышение выхода конечного продук-.а задзнногo состава при одно" временном упрощении процесса.

В кяч "ñò.. -; иск<.дных реагентов испол зуют резктивы, выпускаемые отечественными завод, н-1; кальция нитрат тетрагидр т (ГОСТ 4142-77, X.×.), калия гидроортофосф.зт rригидрат (ГОСТ

2493-75, -i,д.а.), кзлия фторид дигидрог (ГОСТ ?0848-7S, ч,л.а.) калия ниткачества -и повышению выхода конечного продукта заданного состава при одновременном упрощении процесса. Смешение исходных растворов ведут в среде раствора нитрата калия, к которому добавляют реагенты, взятые в стехиометрическом соотношении, в количестве

1 объем на 4-5 объемов раствора нитрата калия, а затем в реакционную смесь подают газообразную смесь диоксида углерода и азота в объемном соотношении 1:(8-10) со скоростью 0,81,2 мз/мз ° с и процесс ведут в присутствии гидроксида калия при РН 7,5-8,5 и выдерживают реакционную смесь при

65-85 С в те ение 16-20 ч до образо- ф вания кристаллического продукта. Предложенный способ обеспечивает получение продукта заданного состава улучшенного качества, обеспечивает 903 выход продукта от теоретического, повышает технологичность способа.

1 табл. рат (ГОСТ 4217-77, х.ч.) калия гидРоксид (ГОСТ 24363-8 ч д а ) азот газообразный (ГОСТ 9293-74, технический), углерода диоксид (ГОСТ 8050-85,; пищевой), аммония гидроксид (ГОСТ

9-77, х.ч.), вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72), дифениламин (ГОСТ

5825-79, ч.д.а.).

Способ характеризует следующими, примерами.

Пример 1. В реактор емкостью

3000 смз с 2000 смз 0,2 M раствора нитрата калия, подогретого до 70 С, дозируют 208 смз 0,2 М раствора нит3 15358 рата кальция и ?08 смз смеси растворов: 0,19 M раствора калия гидроортофосфата (102 смз) и 0,08 М раствора фторида калия (106 смэ) со скоростью

1 мэ/(мз ° с). В реактор непрерывно поS дается газовая смесь диоксида углерода и азота в объемном соотношении 1:9 в течение 26 ч. Величину рН 7,5 поддерживают с помощью 0,2 М раствора гидроксида калия. После прекращения подачи газовой смеси диоксида углерода и азота реакционную смесь выдерживают при 70 С еще 18 ч для кристаллизации продукта. Суспензию отфильтровывают, твердую фазу промывают аммиачной водой с рН 7,5 до исчезновения в промывных водах иона NO, на пробу с раствором дифениламина ° Продукт сушат при 60 С до постоянной массы.

Практический выход продукта составляет 90>, от теоретического.

Химический состав продукта, мас.> :

СаО 56,80, Р„О„ 34,50; F 3,85; CO z

5,35, Показатель преломления п ", =1,598 + 0,001. Полученный продукт отвечает формуле Са„Р4 С,,дО >Г (ОН),, .

Пример 2. В реактор емкостью

3000 смз с 2000 смэ 0,2 М раствора нитрата калия, подогретого до 65 С, дозируют 208 смз 0,2 М рстьора ни-<рата калин и 208 смэ смеси растворо .:

0,12 М раствора гидроортофосфа;а лия (102 смз) и 0,08 М раствор.. фтс-,рида калия (106 см ) со скоростью

0,8 мз/(м с). Газовая смес:, диоксида углерода и азота в соотноше> « 1:8 подается в реактор в течение 26 ч.

Величину рН 7,8 поддерживают 0,2 M раствором гидрокс«да калия. 11осле

40 окончания подачи газовой смеси диоксида углерода и азота реакционную смесь выдерживают при 65ОС еще 20 ч для кристаллизации продукта. Пульпу отфильтровывают, кристаллы промывают

45 аммиачной водой с рН 7,8 до «счезновения в промывных водах иона NO no реакции с раствором дифениламина.

Продукт высушивают при 60 С до постоянной массы, Практический выход про50 дукта составляет 89,9ь от теорет« еского.

Химический состав продукта, мас.,:

СаО 56,78; Р О 34,51; F 3,84; СО2

5,33. Показатель преломления и т

=l,599 + 0,001. Продукт отвечает формуле Са, Р,>С,, О >> (ОН)>,е .

Пример 3. В реактор емкостью

3000 смз с 2400 смз 0,2 М раствора

23

4 нитрата калия, подогретого до 85 С, дозируют ?08 смэ 0,2 И раствора нитрата кальция и 208 смэ смеси растворов: 0,19 М раствора гидроортофосфата калия (102 смэ) и 0,08 М раствора фторида калия (106 смз) со скоростью

1,2 мз/(мэ> с) в течение 24 ч. В реактор дозируют также газовую смесь СО и N в соотношении 1:10 в течение

24 ч. Величину рН 8,5 поддерживают с помощью 0,2 M раствора гидроксида калия ° После прекращения подачи газо" вой смеси диоксида углерода и азота реакционную смесь выдерживают при о

85 С еще 20 ч для кристаллизации продукта. Суспенэию расфильтровывают, твердую фазу промывают аммиачной водой с рН 8,5 до исчеэновен я в промывных водах н« рат-иона по реакции с раствором д«фен«ламина. Прод. кт высушивают при 60ОС, 11рактическ«« выход продукта сост.,в. яе 39,5 от теоретического.

Химический сос, в продукта, мас.> :

СаО 54,02, P Og31,41, 3,75; COz

5,83. Показатель преломлен«я тт ", =1,601 - 0,001. Продукт соответствует формуле Са, Р4,С < Одд,Г (ОН) r,,- „

Пример 4. В реактор емкостью

60 дмэ с 48,6 дмз 0,2 М раствора нит >a калия, подогретого до 80 С дозиз

> руют 5,о дмз и 0>2 M раствора нитрата кальц«я и 5,65 дм- смес« водного раствора 0,19 М раствора гидроортпфосфата калия (2,75 дмз) и 0,08 М раство» ра фторида калия (2,9 дмз, со скоростью 1 мз/(мз с). В реактор непрерывно доз«руется газовая смесь диоксида углерода и азота в соотношении 1:9 в течение 26-28 ч со скоростью

38 см- /мин и 342 смз/мин соответственно по СА и N .Âåë«÷èíó рН 7,5 поддерживали с помощью 0,2 М раствора гидроксида калия. Реакционную массу выдерживали при 85 С в течение 18 ч для кристаллизации продукта. Затем суспензию расфильтровывают, твердую фазу промывают аммиачной водой с рН 7,5 до исчезновения нитрат-иона по пробе с раствором дифениламина. Продукт сушат при 60 С. Практический выход продукта составляет 90> от теоретического.

Химический состав продукта, мас.ь:

СаО 56,79, Р О; 34,51, F 3,84; СО

5,35. Показатель преломления п Р

1,603 - 0,001. Продукт соответствует химической формуле Са>Г (РО„)д (СО, ОН), .

Химический состав продукта, мас. 4: са0 56,39; Р20т- 3«."0; 1 4,5; сОа 3,0.

2а

Показатель преломления и =1,610т

- - 0,001. Продукт соот«етс1«ует химической chop<4y.

П г и и е ". c, В реактор с 2500 смз

О 2 М г,;е.-.:,р; ни-рата .-<.<"я нагре" того (о 90 "Г, доз:1руют 20с см- 0,2 М рас.- <о-а -<итра-, -т кап „ция ll 208 смз смеси раствор . 0,19 М г>аствора гидроортофосф- ;< калия (102 смз) и

0,08 М ".асгее..oa <(:<.Op<

28 ч. В рас- «ор г о;<ают так:<е газовую смесь д«оке< да угп:..рода и а.",ота в объемном со<-7«о<1ен< и <; 7 в течение

28 ч. <..и<;чину рН 9 поддгрж<вают с помощью О,? M p",ствог<а I<:0H. После прекр«. iй водой с рН 9 до исче=:-<е«еии;: в п,,омыгных водах нит" рат-иона на прс<(ау с, раствором дифениламина. Продукт высушива<ст при

60 C. Практический выход продукта состаьппЕт 80, Ii от теоретического.

Хим<<че кий с! I.ào продукта, мас.4:

Саб 55,,76, P.0 25,01, Г 4,02, СО

?. „78. Пок з=- . епь прело;1пения n >

45

55

153582

Пример 5 ° В реактор емкостью

3000 смз с 2200 смз 0,2 M раствора о нитрата калия, нагретого до 60 С, дозируют 208 смэ 0,2 M раствора нитрата кальция и 208 сл<з смеси растворов:

0,19 М раствора гидроортофосфата калия (102 смз) и 0,08 M раствора фторида калия (106 смз) со скоростью

1,3 мз/(и ° c). В паст-во подают =. Кже газовую ел<есь диоксида уг.лерода и азо а в объемном соотноше;-<ии :7 в течение 26 ч. Величину рН 9 поддерживают с помоц<ью Э,2 М раствора гидроксида калия. После прекрацения подачи газовой смес I пиоксида угле о а и азота реакциол«<уо массу выдерживают при

60 С л т чc-1 .= 1б ч дпя <ристаллизац <и ;родукта. Сусле, зию расфипьтроиь<лают, промывал твердую фазу аммиачной 20 водой „о исчезновения в промывных вода> . нитрат-иона по реакции с водным раствором дH

6

=1,610 + 0,001. Продукт соответствует

Формуле Са, Р, С() (402341- 2,02(011)4 24.

Пример 7. В реактор емкостью

3000 смз с 1500 смз 0,02 М раствора нитрата калия, подогретого до 70 С, дозируют 208 смз 0,2 М раствора нитрата кальция и 208 смз смеси растворов: 0,18 M оаствора гидроортофосфата .<ия (<(<2 ем.) . . 0<,C " < i p „c- «opà

Фторида калия (106 см ) со скорос1ью

i мз/(и- ° с) . Газиева c месь диоксида углерода и азота в оСъе<-нсм соотношении 1.11 подается в реактор в течение

?б ч. Величину рН поддерживают 0,2 M раствором гидроксида калия. После окончания дозировки газовой смеси диоксида углерода и азота реакционную смесь выдерживают при 70 С еще 22 ч для кристаллизации продукта. Пульпу отфильтровывают, твердую фазу промывают аммиачной водой с рН 9,0 до исчезновения л промывных водах нитратиона. Продукт высушивают при 60 С до постоянной массы. Практический выход продукта равен 70,2(, от теоретического.

Химический состав продукта, мас.4,:

СаО 56,42, Р Ов 31,81, F 3,75, СОд

60, Показатель преломления n -)

=-0,612 0,001. Продукт отвечает химической Формуле Са„,P14<С<7,02-«F<,à<(ÎÍ) .

Пример 8. В реактор емкостью

3000 смэ с 2200 см- 0,2 М раствора нитрата калия, нагретого до 80 С, дозируют 208 смз 0,2 M раствора нитрата кальция и 208 смз смеси растворов:

0,19 М раствора гидроортофосфата калия (102 смз) и 0,08 M раствора фторида калия (10б смз) со скоростью

0,9 мз/(мз с) в течение 25 ч. В реактор подают газовую смесь диоксида углерода и азота в объемном соотношении 1:9 в течение 25 ч. Величину рН 6,5 поддерживают 0,2 М раствором

КОН. После прекращения годачи газовой смеси диоксида углерода и азота реакционную смесь выдерживают при 80 С еще 18 ч для кристаллизации продукта.

Суспензию расфильтровывают, твердую фазу на фильтре промывают водой до исчезновения реакции на нитрат-ион.

Продукт высушивают при 60 С. Практический выход продукта составляет

83,84 от теоретического.

Химический состав продукта, мас.4:

СаО 59 80, P О 5- 34 90; F 4,05, СО

5,13. Показатель преломления n g

1535823

Канесгцо гродукта (химииеска« С(оомула) Продолжиельность рН Объемные

Скорость дозировки реагентов, и(мэ>

Пример

ТемпеВыход продукта, 2 соотношени(< KNO реагенты соотно<ьение С02.

;Н в га2 вовой ратура синте9а(С

«ристаллизацнн, смеси

IR о

::о

18

16

19

22

IС

90,0

89.9

89,9

90,0

89(0

Во,9

70,2

8;,8

79 1(0

2 7 8 ):4,0

З 8.9 1:4,8

4 7,9 1:4

5 9 :4 4

6 9 I:9

7 9 1 3

8 8,9 1 4 4

; (( ь, F: в

c;)

70 во

1:9

1:8

1:10

1:9 I: 7

1;7

1: 1(1

1:9

СaaP(< C (aО<<<Рт(ОН), ) (1

О, i(1,2 (1,3

0,7

1,(0,9

Са Р(<ьС<ъО<т(F< a(OH)(p(<

Ca(aFa(PO<)a (C OH)н1

Са, Р< aCa(0<(,ы Г<,н) (ОН)<4

СаиР<»Ca»0()«F«(вОН)«а

С а иР < «C (, ((O < «F (, o <(OH ) >, 1т

Ca(aP <,ьС ., 0<(иР<

Составитель Т,Докшина

Редактор H.êèH)òóJ)èíåö Техред м.Дидык Корректор Т.Малец

Заказ 81 Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113J35, HocHsa, N-35, v óH)cкая наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Г)атея) ", г.ужгород, ул.Гагарина, 101

=0,615 i 0,001. Продукт отвечает химической Формуле Са(ОР4 С,,(004,Р,2.

В таблице представлена зависимость выхода и качества продукта от выбран5 ных параметров.

Таким образом, из приведенных примеров видно, что предлагаемый способ в отличие от известного обеспечивает получение продукта заданного состава улучшенного качества, обеспечивает 904 выход продукта от теоретического, повышает технологичность способа.

Формула изобретения

Способ получения синтетического кальциевого фторапатита, содержащего карбонатные и гидроксидные группы, включающий смешение разбавленных водных растворов кальций-, фосфор-, и фторсодержащих реагентов при повышенной температуре с углеродсодержащим компонентом, выдерживание смес для полной кристаллизации продукта реакции, его отделение и сушку, о т л и ч а ю шийся тем, что, с I,åëü

1 объем на 4-5 объемов раст вора нитрата калия, а в качестве углеродсодержащего компонента используют газообразную смесь диоксида угт)е()с)да и азота в объемном соотнс)1це(и) 1: (8-10), которую пода<от в реакциг.)<н смесь со скоростью 0 „8- 1, .<з/(м, с) и пр(ЦЕСC ВЕДУТ В Г РИСУ тСРВ(<И Г(:ДРО)СС)<Да калия при рН 7,5-0,5 с выдерживанием образовавшейся с)еа)(ч.<о) ной смеси при

65-85 С в течение 16-20 ч до образования кристаллического и:„с<дукта.