Способ получения гидрофосфата марганца моногидрата
Изобретение относится к технологии реактивных солей фосфорной кислоты, в частности к способу получения фосфатов марганца, которые применяются в качестве химических реактивов, катализаторов, микроудобрений, сиккативов, термостойких покрытий, компонентов, шихты для получения цветных стекол, эмалей, глазурей и т.д. Целью изобретения является повышение выхода и качества продукта. Гидрофосфат марганца моногидрат получают обработкой углекислой соли марганца при перемешивании в течение 2-3 ч 20-50%-ный фосфорной кислотой при стехиометрическом расходе, который определяют по формуле M=(A-B)K/D, где M - масса фосфорной кислоты, A - масса гидроксида марганца в исходном растворе, B - масса потерь гидроксида марганца при осаждении углекислой соли марганца, D - концентрация фосфорной кислоты, мас.%, K - коэффициент равный 138,14 процесс ведут при 75-110°С до образования густой массы, которую сушат до образования кристаллического продукта, предварительно углекислую соль марганца осаждают из марганцесодержащего раствора обработкой его гидрокарбонатами при PH 7-8,7. Целесообразно сушку продукта вести при 50-75°С. Указанные отличия позволяют повысить выход продукта до 99,5-99,8% и содержание основного вещества до 100%. 1 з.п. ф-лы. 5 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (l9) (ll) 14 А1 (51)5 С О1 В 2 26
OllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР
К А ВТОРСК0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4458646/31-26 (22) 11.07.88 (46) 23.11.90. Бюл. М 43 (71) Украинская сельскохозяйственная академия и Казахский научно-исследовательский и проектный институт фосфорной промышленности (72) В.А.Копилевич, Л.Н.Шегров, А.Ф.Гафарова, Н.Х.Бекметова и В.В.фоменко (53) 661.871.45 (088.8) (56) Марганец фосфорнокислый двузамещенный, 3-водный. ТУ 6-09-2777-78, 1978. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОФОСФАТА
МАРГАНЦА МОНОГИДРАТА (57) Изобретение относится к технологии реактивных солей фосфорной кислоты, в частности к способу получения фосфатов марганца, которые применяются в качестве химических реактивов, катализаторов, микроудобрений, сиккативов, термостойких покрытий, компонентов, шихты для получения цветных стекол, эмалей, глазурей и т.д. Целью изобретения является повышение выхода
Изобретение относится к технологии реактивных солей ортофосфорной кислоты, в частности к способу получения фосфатов марганца, которые применяются в качестве химических реактивов, катализаторов высокой степени селективности, микроудобрений, сиккативов, термостойких покрытий, компонентов
2 и качества продукта. Гидрофосфат марганца моногидрат получают обработкой углекислой соли марганца при перемешивании в течение 2-3 ч 20-50ь-ной фосфорной кислоты при стехиометрическом расходе, который определяют по (А-В) К формуле m = --" -- где m — масса д ° фосфорной кислоты, А - масса гидроксида марганца в исходном растворе, 8 - масса потерь гидроксида марганца при осаждении углекислой соли марганца, D - -концентрация фосфорной кислоты, мас.Ф, К - коэффициейт равный
138,14; процесс ведут при 75-110 С до образования густой массы, которую сушат до образования кристаллического продукта, предварительно углекислук соль марганца осаждают из марганецсодержащего раствора обработкой его гидрокарбонатами при рН 7-8,7. Целесообразно сушку продукта вести при
50-75 С. Указанные отличия позволяют повысить выход продукта до 99,5
99,8 и содержание основного вещества до 1004. 1 з.п. Ф-лы, 5 табл, шихты для получения цветных стекол, эмалей, глазурей и т.д.
Цель изобретения - повышение выхода и качества продукта.
Пример 1. В емкость вводят
124,1 мас.ч. кристаллического сульфата марганца пентагидрата (29,44 MnO), добавляют 350 мас.ч. дистиллированной
1608114 воды и перемешивают компоненты при
606С до образования раствора. В дру-! гой емкости готовят 103-ный раствор гидрокарбоната натрия из расчета
99,4 мас.ч. NeHC0>. и 895 мас.ч. Н О.
Растворы сульфата марганца и гидрокарбоната натрия при 60 С и постоянном перемешивании сливают (рН смеси изменяется от 6,9 до 8,2). Через
40 мин суспенэию образовавшегося гидрокарбоната марганца центрифугируют, определяя количество жидкой фазы (1200 мас.ч.) и содержание в ней Мп0 (0,023). t5
По формуле (А - В) К ш ° р 9 где ш - масса Н РО для синтеза;
А - масса МпО в исходном растворе;
В - масса потерь МпО при получении осадка гидрооксокарбоната марганца;
D " концентрация Н РО, мас.4;, 25
К вЂ” коэффициент, равный 1 38,14, определяют стехиометрическую дозу
20ь-ной Н РО для реакции разложения гидрооксокарбоната марганца.
Кислоту нагревают до 75 С и посте- ЗО пенно смешивают с осадком гидроксокарбоната марганца..Перемешивание пульпы при этой температуре продолжают 3 ч до образования густой кристаллической массы, которую затем сушат при 70 С. В результате получают индивидуальное соединение Мп По .известному способу Мв НРО 3Н О получают следующим образом. Из 863-но-45 го раствора н РО,9 готовят 13,13-ный раствор фосфорной кислоты, который затем при комнатной температуре нейтрализуют углекислым марганцем до слабокислой реакции по метилоранжу (рН 3,4-4). Периодически перемешивают смесь 15-20 ч„ полученные кристаллы промывают водой, отжимают и сушат при 60-70 С. Выход целевого продукта 61,64 по Н РО, содержание основного вещества 98,54. Условия осущест,вления способа обеспечивают полу чение мп нРОq " 3н90, а для синтеза Мп НРО Н О нужна дополнительная стадия переработки, При таком способе синтеза в качестве примесей могут быть фосфаты трехвалентного марганца, например МпРО4. 1,5Н<О, а также при избытке кислоты в реакционной смесидигидрофосфат марганца и при ее недостатке - средний фосфат марганца. В табл. 1 приведены данные, показывающие, что содержание примеси фосфата марганца высших степеней окисления в промежуточном и конечном продуктах синтеза зависит от рН среды раствора, в котором осаждают ионы марганца в виде гидрооксокарбоната. Из данных табл. 1 следует, что при рН 7-8,7 получаемые фосфаты не содержат примесей, а при рН более 9,9-12 количество примесей Мп и Мпэ+ резко возрастает, что недопустимо для соединений реактивной квалификации. При рН менее 7 (6,3) примеси отсутствуют, но выход реагента и продукта низкий. При рН более 8,7 выход продукта также снижается. В табл ° 2 приведено влияние расхода фосфорной кислоты и температуры на показатели процесса. Из данных табл. 2 следует, что при дозе фосфорной кислоты менее 1003 от стехиометрии повышается содержание примесей для всего температурного интервала, понижается также содержание основного вещества. При дозе более F004 улучшение показателей не наблюдается. В табл. 3 представлены данные о влиянии концентрации фосфорной кислоты и времени процесса. на выход и ка" чество продукта. Из данных табл. 3 следует, что неполное разложение гидрооксокарбоната марганца при взаимодействии с 60 80 -ной Н РО объясняется повышенной вязкостью последней и неравномерностью перемешивания реакционной пульпы, что приводит к повышению содержания примеси СО в продукте. При исполь" зовании очень разбавленной Н РО4 (13 мас. o) наблюдается образование смеси кристаллического:и аморфного продукта. При этом на поверхности последнего могут оклюдироваться примеси СО, повышается также длительность процесса. 5 16 В табл. 4 представлены данные о влиянии температуры процесса на показатели процесса. Из данных табл. 4 следует, что гидрофосфат марганца моногидрат o6-. разуется при условии осуществления реакции взаимодействия гидрооксокарбоната марганца с фосфорной кислотой в интервале 75-110 С, При понижении температуры продукт синтеза содержит примеси нераэложившихся карбонатов, а по составу фосфатной части он соответствует не моногидрату, а тригидрату, как в известном способе. Повышение температуры до 140 С и выше- приводит к образованию соединений промежуточного состава между моногидратом гидрофосфата марганца и полностью обезвоженным соединением. По результатам термического анализа ИпНРО ЗН О и ИпНРО Н О с квазиизотермическим режимом нагрева (табл. 5). установлен оптимальный температурный интервал сушки сырого продукта, который осставляет 50-90 С. Т а б л и ц а 1 Целевой продукт синтеза гидрофосфата марганца Содержание IlPHMPÑÈ Мп + или Мп Содержание Выход продукта синтеза, Ф (по ИпО) Содержание примеси Мп Мп4+ или + о Мп, 4 МаксирН реакционной смеси мальная степень основ ного вещества, осаждения марганца, 4 6,3 7-8 8-8,7 9"10 10-12 Торговый препарат 93,9 99,7 98,8 99,9 98,6 100 98,3 99,7 98,2 99,4 98,3 . 98,8 0 0,08 0,18 0,37 94,2 99,8 99,9 99,8 99,8 99,8 0 0,005 0,10 0,20 0,40 98,0 95,5-97,7 0,7-1,4 1-2 ". Продукт высушен при 40"60ьС. Формула изобретения 1. Способ получения гидрофосфата -марганца моногидрата, включающий обОсаждение гидрооксокарбоната марганца 08114 6 работку углекислой соли марганца фосфорной кислотой при перемешивании с последующей сушкой продукта, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода и качества продукта, углекислую соль марганца осаждают из марганецсодержащих растворов обработкой их гидрокарбонатами при рН 7-8,7, берут фосфорную кислоту концентрации 20-50 мас.4 в стехиометрическом количестве, определяемом по формуле (А - В) К щ аюйеевЬе е» l5 где m - -масса фосфорной кислоты; А - масса оксида марганца в исходном растворе; В - масса потерь оксида марганца при осаждении углекислой со, ли марг анца; D - -концентрация фосфорной кислоты, мас.ь; К - коэффициент, равный 138,14, перемешивают в течение 2-3 ч при температуре 75-110 С до образования густой массы, которую сушат до получения кристаллического продукта, 2. Способ по п.1, о т л и ч а юЗО шийся тем, что сушку ведут при 50-75 С. 1608114 Таблица 2 »» Ф Темпе- . Доза Н РО,. ратура, Ф от сте Ñ хиометрии Целевой продукт реакции Содержание приме" сей СО, Ж Содержание основ» ного вещества, Ф 1,8 95,3 0,3 99,2 0,3 99,2 0,5 98,7 0,2 99;5 0,1 99,7 0,1 99,7 0 100 0 100 50, 75 110 +. Расчет по содержанию СО в пересчете на Ип СОу. Та бли ца.3 Содержание C0g в продукте синтеза, Ф Продолжи" тельность реакции до стадии сушки (до образования густой массы кристаллического про" дукта), ч Концентрация Н,РО, мас.Ф 99,0-99,5 99 5-99,8 99,5-99,8 99,5-99,6 99,0-99,5 99,0-99,5 2-3 1 5-2 1 1 Образуется смесь кристаллического и аморфного продуктов (способ смоделирован по известному). Точность показателя зависит от точности учета механических потерь в процессе синтеза от введения исходных реагентов до получения целевого продукта. 13 0 или следы 20 О,40 0 50 0 60 0,1 80 05 99,0 100,0 100,5 99,0 100,0 100,5 99,0 100,0 100,0 Индивидуальность продукта синтеза по данным рентгенографии (количество фаз) Выход++ продукта. от тео-. ретически рассчитанного количества (по исходным реагентам), Ж 1608114 Та бли цв 4 Брутто-формула фосфат" ной части продукта Химический состав твердой фазы, Ф ТемпеВыход продукта, Ф ратуpd",С С0, Ре От но Иолярное отноюение МпО г РвОз 20»" 0,60 35,09 34 ° 97 29,3 . 2 э 01 Ип Ьо, ИРОЙ "2 ° 8НЕО 0,45 0,09 0 О 35,22 34,97 41,60 42;00 41,99 43,40 140 0 45,00 45,00 10,0 2,00 Ип, НР04 0,4Л О При каждой температуре продолжительность синтеза соответствует состоянию стабилизации аФ состава твердой фазы. Способ аналогичный известному, «%1 По данным термического анализа с квазиизотермнческим режимом нагревания. Табли ца 5 Расчетный состав гидрата после обезвоживания Режим дегидратации Исследуемое вещество Температурный интервал стадии обезвоживания, С 50-90 90-155 МпНР04 2,7Н О «пНРО 0,8Н, О МпНРО4 3Н О Динамический Квазиизотермический МпНРО4 1 0г1 0 МпНРО4 01,7Н О МпНР04 ° 0 9Не0 75-145 МпНР04 Н О Динамический Квазиизотермический МпнР04 0,6Н О 125-170 Процесс в открытом сосуде. Процесс в закрытом сосуде. Составитель Г.Целищев Редактор Н.Яцола Техред М.Дидык Корректор М.Кучерявая Заказ 3590 Тираж 408 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета;по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035 Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп.Гагарина,101 35,22 29,1 35,22 29,7 41,72 16,3 41,77 16,1 41,89 16,2 43,50 13,0 2,00 1,99 2,00 2,01 Z;00 2,0 Ип<, НРО» 2,8Н О 14 „,НРО, 1,0Н,О Ип» о, НР04 1,,0НзО Мп<д НР04 1 ОНзО Мпво НРО4 0,8Н,О Содержание QCHO8 ного вещества, ф Образование целевого продукта не достигается То же II IC0 99,6 99,0 99,7 100 99,6 Образование целевого продукта не достигается То же
