Двойные средние гидратированные фосфаты марганца-магния

 

Изобретение относится к новым химическим соединениям - к синтезу двойных фосфатов марганца-магния. Целью изобретения является создание магний-мзр анецсодержащих фосфатов, которые могут бытьиспользованы в качестве удобрений с микроэлементами пролонгированного действия . Поставлнная цель достигается синтезом двойных средних гидратированных фосфатов марганца-магния общей формулы М«3-х МХ(Р04)2 ЗН20, применяемых в качестве удобрения с микроэлементами повышенной питательной ценности и пролонгированного действия, 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4654300/26 (22) 24.02.89 (46) 23.05.91. Бюл, ВФ 19 (71) Украинская сельскохозяйственная академия (72) Н.M. Антрапцева, Л.Н. Щегров, И.В.

Рудный, А.П. Лисовал и Н,В. Правилов (53) 661.871.546.185.46(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1366474, кл. С 01 В 25/45, 1986, (54) ДВОЙНЫЕ СРЕДНИЕ ГИДРАТИРОВАННЫЕ ФОСФАТЫ МАРГАНЦА-МАГНИЯ (57) Изобретение относится к новым химическим соединениям — к синтезу двойных Изобретение относится к новым химическим соединениям, конкретно к двойным средним гидрэтированным фосфатам, которые могут быть использованы в сельском хозяйстве в качестве пролонгированных магнийсодержащих фосфорных удобрений с микроэлементами повышенной питательной ценности.

Цель изобретения — создание магниймаргэнецсодержащих фосфатов — соединений, которые могут быть использованы в качестве удобрений с микроэлементами пролонгированного действия.

Примеры получения двойных средних гидратированных фосфатов марганца-магния.

Технология получения указанных веществ заключается в следующем.

Для получения двойных средних гидратированных фосфатов в термостатируемый при 75 С реакционный сосуд одновременно при непрерывном перемешивании подают водный раствор, содержащий хлориды маргандэ и магния, взятые в заданном соотно„, SU„„16;з0577 А . (Я)5 С 01 В 25/45, С 05 3 9, "02 фосфатов марганца-магния. Целью изобретения является создание магний-мэр«анецсодержащих фосфатов, которые могут бы1ь. использованы в качестве удобрений с микроэлементами пролонгированного действия. Поставлнная цель достигается синтезом двойных средних гидратированных фосфатов марганца-магния общей формулы Млз-х Мх (Р04)2 ЗН20, применяемых в качестве удобрения с микроэлементами повышенной питательной ценности и ролонгирован ного действия. 4 табл, шении, и водный раствор осадителя — фосфата натрия. Во время синтеза добавлением 107-ного раствора соляной кислоты поддерживают заданное значение рК в области 5,0-7;0. Продолжительность взаимодействия, исходных растворов 30 -60 мин.

Образовавшийся осадок отделяют фильтрованием, промывают водой, сушат при 5060 С, анализируют. Согласно предлаемому решению можно получить двойные средние гидратированные фосфаты марганца-магниЯ обЩей фОРМУлы Мпз-хМЯх(РО4)2 > 3H20.

Определенные по результатам химического анализа значения х изменяются от 0,05 до

1,0. Это характеризует возможность управляемо регулировать содержание марганца и магния в составе двойных фосфатов в широких концентрационных пределах, изменяя для этого при синтезе состав исходных реагентов (табл. 1).

Содержание всех ингредиентов в двойных средних гидратированных фосфатах марганца-магния следующее (в пересчете на оксиды), мас. :

1650577

Фосфор 34,7 — 37,6;

Марганец 51,9 — 37,5

Магний 0,1 — 10,7;

Вода Остальное до 1007.

Факт образования нового химического соедичения общей формулы Мпз-хМцх(РО4рх хЗН20 подтвержден результатами физико-химических исследований, в частности химическими и рентгенографическими данными (табл. 1 и 2).

В табл. 3 приведены рентгенометрические характеристики одного из представителей синтезированного ряда новых двойных фосфатов.

Полученные данные (табл. 1 и 2) позволяют заключить, что указанные соединения являются индивидуальными, т.е. содержат фосфор, марганец и магний в одной кристаллической решетке и не содержат посторонних примесей.

Кроме того. для расшифровки структуры полученных соединений были выполнены специальные прецизионные рентгенографические исследования и рассчитаны параметры элементарной ячейки кристаллической решетки двойных средних гидратированных фосфатов марганца-магния (табл. 3).

Согласно приведенным данным полученные двойные гидратированные фосфаты марганца-магния представляют собой поликристаллы орторомбической сингани ..

Кристаллическая решетка их относится к структурному типу фосфоферрита. Параметры элементарной ячейки в ней изменяются в соответствии с законом Вегарда, характеризуя образование ряда твердых растворов замещения, Интервал рН получения двойных гидратированных фосфатов марганца-магния составляет 5,0 7,0. Если синтез осуществлять при рН<5,0, тс осадок является механической смесью гидрофосфатов марганца и магния МпНРСд ЗН20 и MgНРО4 ЗН20.

Если же син.ез проводить при рН > 7,0, получаются рентгеноаморфные осадки, по химическому составу близкие к механической смеси средних фосфатов марганца и магния. Двойные средние гидратированные фосфаты марганца-магния в этих условиях не образуются.

Установлено, что синтезированные двойные средние гидратированные фосфаты марганца-магния и прототип (двойные гидрофосфаты магния-марганца) относятся к совершению различным группам солей и характеризуются различной кристаллической структурой.

Это обуславливает различие в их химических свойствах (в первую очередь, разли50

35 одновременно при непрерывном перемешивании сливают 33 мл (0,5 моль/л) водного раствора МпС!р, 16 мл (0,5 моль/л) раствора

MgC12; 55,8 мл (0,3 моль/л) раствора йазРО4 и 1.9 мл 10 -ного раствора НС! (рН взаимодействия 6,5). f продолжительность смешивания растворов 30 мин. Образовавшуюся суспензию перемешивают 15 мин, промывают водой и сушат при 50 С до постоянной массы. Полученный осадок представляет собой двойной гидратированный средний чие растворимости в водных, цитратных, лимонно-кислых растворах) и термическом поведении. Конечным продуктом обжига двойных гидрофосфатов магния-марганца

5 являются двойные дифосфаты, а двойные средние фосфаты марганца-магния при обжиге образуют безводные средние фосфаты.

Двойные гидрофосфаты магния-марган10 ца (прототип) содержат те же элементы питания растений, что и предлагаемые двойные средние фосфаты, и могут использоваться в качестве минерального удобрения с микроэлементами.

15 В табл. 4 приведена сравнительная агрохимическая характеристика этих солей, Согласно полученным данным двойные гидрофосфаты магния-марганца находятся в полностью доступной для растений форме.

20 Водная их растворимость составляет 6,98,1 отн.$ (в пересчете на PzOs). Двойные средние фосфаты марганца-магния также полностью усваиваются растениями. Содержание водорастворимых фосфатов в них

25 в 6-7 раз ниже, чем.в гидрофосфатах, и не превышает 1,4 отн.f . Сумма питательных веществ в двойных средних фосфатах в 1,2 раза превосходит аналогичную характеристику двойных гидрофосфатов, рН водной

ЗО вытяжки у средних фосфатов приближается к нейтральной среде.

Такие сравнительные агрохимические характеристики двойных средних фосфатов марганца-магния и гидрофосфатов магния35 марганца свидетельствуют атом, что по сумме питательных веществ и содержанию марганца удобрительные качества средних фосфатов выше. Содержание в них водорастворимых и усвояемых форм РгОв в сравне40 нии с гидрофосфатами позволяет заключить, что гидрофосфаты обеспечивают растения питанием в фазе роста и созревания, а средние двойные фосфаты, продолжительность действия которых больше, в

45 основном — в фазе созревания и даже несколько лет.

Пример 1.

В реакционный сосуд, термостатируамый при 75 С и содержащий 50 мл Н20, 1650577 фосфат марганца-магния состава, мас. .

P20s 37.6; МпЬ 37,5: MgO 10,7; Н20 14,3, что соответствует формуле Мп2М9(Р04)2 ЗН2О.

Выход готового продукта (по фосфору)—

97 7ь.

П ример2.

В термостатируемый при 75 С реакционный сосуд(аналогично описан ному в и римере 1) подают 16 мл (0,5 моль/л) раствора

МпС!2, 8,3 мл (0,5 моль/л} раствора MgCI2;

55,8 мл (0,3 моль/л) раствора ИазРО4 и 2,1 мл 107ь-ного раствора НС! (pH взаимодействия 6,2).

Остальные операции выполняют аналогично примеру 1.

Получают двойной фосфат формулы

Мп2,м Mgo,4а(РО4)2 ЗН20; состав его, мас. :

Р2Оь 36,0; МпО 45,3; MgO 5,0; Н20 13,7.

Выход 98 .

ПримерЗ, В реакционный сосуд аналогично описанному в примере 1 подают водные растворы: 47,6 мл-(0,5 моль/л) MnCI2; 2.4мл (0,5 моль/л) MgCI2; 55,8 мл (0,3 моль/л) йазРО4 и 2,3 мл 10 (-ного раствора НО (рН взаимодействия 6,1). Остальное аналогично примеру 1.

Состав полученного осадка, мас. : Р20ь

35,0; МпО 50,2; Mg0 1,3; Н20 13.3, что соответствует формуле Мп2,втМ9о, з(РО4)2.3Н2О.

Выход — 98 .

Одной из возможных областей использования двойных средних гидратирован н ых фосфатов марганца-магния является сельское хозяйство, где полученные двойные фосфаты могут применяться в качестве магнийсодержащих удобрений с микроэлементами повышенной питательной ценности и пролонгированного действия.

Для изучения доступности растениям фосфора, магния и марганца, двойных средних гидратированных фосфатов марганцамагния, а также установления их влияния на рост и развитие сельскохозяйственных культур (в час-ност: кукурузы) бь ли проведены агрохимические опыты. Двойник „ едние фосфаты марганца-ма;-н; я испыть:.;;и в сравнении с фосфатшлакзм. В кпнтро ь45 ном варианте, кроме того, было использоьано сложное фосфорное удобре:-:.;е, в котором магний и марганец присугс ;овали в виде механической смеси солей, ис. льзуемых в настоящее время для компенсации

50 растениям недостатка этих элемен-ое питания.

Как показали палученнь..е д- »«...--, г,.; использовании в качестве удобре! ич a 3äних двойных гидратированных фзсфатов

55 марганца-магния доступ ность растениям фосфора, марганца и магния выше, чем доступность этих элементов фосфатшлака, При внесении двойного фосфата Мп2х

xMg(POa)2 ЗН20 содержание фосфора в растениях составляет 0,267) (в пересчете на.

Р20@; марганца 1.98 10; магния 0,468% против 0,2397; 1,76 10: 0,446% соответСтвенно при внесении фосфатшлака. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что при

3Q использовании двойного среднего фосфата доступность. растениям фосфора увеличивается на 11,7 !,, марганца на 12,5, магния на 5% по сравнению с фосфатшлаком и, 35 следовательно, двойные средние гидратированные фосфаты марганца-магния общей формулы М п,-xMg (Ð04)2 ° 3 Н2О Mo>KH0 Мспользовать в качестве эффективного высо-, коконцентрированного магнийсодержащего

40 фосфорного удобрения с микроэлементами пролонгированного действия.

Формула изобретения

Двойные средние гидратированные фосфаты марганца-магния общей формулы

45 Мпа- Мц(РО4)2 ЗН2О, где О< х< I,00, применяемые в качестве магнийсодержаще; ro фосфорного удобрения с микроэлементами повышенной питательной ценности и пролонгированного дейст50. вия.

1650577

Состав тве ой азы

Состав смеси исходных растворов хлоридов марганца и магния, отношение

МпО/MgO = К

Фазовый (no результатам рентгенофазового анализа ) Химический

Твердый раствор замещения общей формулы

М пз-кМ9к(Р04 3Н20 (0<х41,00) орторомбическая сингония

Мп2 М9(Р04)2 ЗН20

Мп2,28 Mgp,74(ÐO4)2 3Н20

Мп2,52 Mgp,48(Р04)2 3Н20

Мп2,73 М90,27(Р04)2"ЗН20

М п2,87М90,13(Р04)2 3 Н20

Табли ца2 одержание в фосфа так Р 05, мас.%

Н водной ваУгяжкн

Содержание в фосфатах, мас.%

Мво Р, 05 одораст усвоя оримой

МпО

7,5

100

86,8

0,2 34,7

5,О Зо,О

51,9

1,3

7,3

100

86,3

45,3

100

7,2

1,4

85,8

37,5 10,7 37,6

10,7 16,4 39,0

19,2 11,1 38,0

3,8

100

8,1

66,1

3,7

7,4

68,3

27,0

3,8

100

6,9

36,4

4,6 68,0

2,00

3,00

5,00

10,00

20;00

Объект ис ." едования

Мп„, Mg po5(РО, )

Мпу 5pNgo,ea (РО )g ЗН О

Мп М8(РО ), . ЗН О

Mgo Nno,25 - НРО ЗН О

М80 5Мпод НРО ) ° 3Ho 0

Mgoz5Nïo,ûÍP05 ЗН О

Сумма пи атепьных еществ, мас.%

Продолжение табл.1

Таблица 4