Способ получения синтетического кальциевого фторапатита, содержащего карбонатные и гидроксидные группы
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«. i 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
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.
