Способ получения кислых хром- содержащих фосфатов металлов

 

О П И С А Н И Е ()814851

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реснубиии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено.15.08.78 (21) 2655361/23-26 с присоединением заявки И (23) Приоритет

Опубликовано 23.03.81. Бюллетень,%11 (51)М. Кл.

С 01 В 25/26

Гасудерстаенний камитет ссса ве делам изобретений и аткритнй

{53) УДК 661.635 (088.8) Дата опубликования описания 25«03 81

Н. А. Охотникова, Б. П. Середа, О. П. Ильин, С. В. Золотавина, В. А. Рябин, Е. С. Лецких, В. Г. Мороз и Б. С. Решетников (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛЫХ ХРОМСО РЖЬЦИХ .". ""4 1;:

ФОСФАТОВ МЕТАЛЛОВ

«f

L

1 2 . t

Изобретение относится к способам получения хромсоцержащих кислых фосфатов, используемых в качестве фосфатных связующих в огнеупорной и строительной отраслях промышленности, в производстве пигментов, катализаторов и в других отраслях.

Известен способ получения индивицуальных и смешанных кислых фосфатов хрома и цругих металлов, основанный йа взаимоцействии хромового ангидрида или гицратированных хромихроматов с ортофосфорной кислотой и послецующем восстановлении шестивалентного хрома до трехвалентного, причем при получе15 нии кислых смешанных фосфатов хрома и других металлов в фосфорнокислый раствор хрома цо или после восстановления шестивалентного хрома вводят соеди20 нение соответствующего металла (оксид, гицроксид, карбонат, фосфат, хромат). В качестве восстановителя обычно используют формальце гид . (1).. Однако этот способ характеризуется наличием в технологической схеме стадий восстановления хрома (У1) и растворения соецинения соответствующего металла в ортофосфорной кислоте, а также повышенным расходом формальдегида (цо

120-1307 против теоретически необходимого на восстановление шестивалентно- го хрома) и присутствием в целевом процукте органических примесей формальдегица и процуктов его неполного окисления (0,1-1,57 в пересчете на формальцегиц), которые ухудшают его качество, являясь, кроме того, высокотоксичными соецинениями.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и цостигаемому результату является способ получения. кислого фосфата на основе крома, позволяющий несколько упростить процесс и на 20-307 сократить расход формальдегида, получая целевой процукт с соцержанием органических примесей, не превышающим 0,01% в пересчете на формальТа блица 2

160

0,5

99-1 00

15 дегид. В этом способе совмещен процесс т восстановления хрома (У1) и растворения металлсодержашего соецинения в фосфор ной кислоте, причем восстановитель вводят в момент растворения окиси или гицроокиси металла со скоростью 0,51,0 кг CH O/êã С1-О в час при 8085 С P2$.

Однако данный способ не исключает присутствия примесей органических веществ в целевом процукте (О, 01%), а наличие стадии восстановления хрома (У1) и необходимость цозирования восстановителя со строго заданной скоростью усложняют процесс.

61 4

В табл. 2 показано влияние продолжительности процесса на степень восстановления хрома (У1), 90

0,5

20 180

99-1 00

40

Таблица 1 50

"емпература, С

Степень вос55 становления, %

UeJIb изобретения — упрощение процесса за счет исключения восстановления, что приводит также к снижению содержания органических примесей в продукте.

Поставленная цель цостигается способом получения кислых хромсодержаших фосфатов металлов, заключающимся в нагревании смеси ортофосфорной кислоты с хромсодержащим соецинением цо 160б

220 С и выдержке при этой температуре в течение 0,5-2,0 ч с последующим введением соецинения металла и перевод шестивалентного хрома в трехвалентный.

Избыток ортофосфорной кислоты нейтрализуют соецинением того металла, кислый хромсодержаший фосфат которого получают. Оптимальность выбранных парамет ров оценивается исхоця из того, что ве35 пение процесса при температуре ниже

180 С цаже в течение 3-4 ч не позволяет достичь 100%-ной степени Восста» новления хрома (У1), что привоцит к появлению шестивалентного хрома в целевом процукте. В то же время длительное выцерживание реакционной смеси при указанной температуре, как и нагревание выше 220 С привоцит к излишнему ее за густ ению.

В табл. 1 показано влияние темпера45 туры на степень восстановления хрома (У1) при продолжительности процесса

0,5 ч.

160 180 200 220

80 90 98-100 100

Пример 1. В качестве хромсодержа ще го сырья ис пользуют хр омовый ангидрид технический с содержанием ос« новного вещества 99,6%.

4 л 73%-ной ортофосфорной кислоты нагревают в эмалированном реакторе с внешним обогревом до 180 С. В нагрео тую кислоту при .перемешивании вводят

0,4 кг 99,6%-ного хромового ангидриде, и полученную смесь выдерживают при интенсивном перемешивании и указанной температуре в течение 2 ч. Перехоц

КрОМа gIeOTgBaJ1eHTHOI.O TpeKBBJIeHTHOe состояние 100%.

Аналогичный результат получают в случае осуществления процесса при 20дС в течение 1 ч.

Полученный фосфорнокислый раствор, содержащий соецинение трехвалентного хрома и ортофосфорную кислоту, .целят на четыре части и кажцую используют для получения кислых смешанных хромсоцержаших фосфатов: а) Кислый фосфат хрома и алюминия состава С1 А63(НаРО4)„

К части получнной смеси цобавляют при перемешивании 0,292 кг водной пасты гицроокиси алюминия, содержащей

0 158 кг А6 05, и после полного растворения гицроокиси алюминия получают жидкое хромалюмфосфатное связующее. указанного состава, содержащее следы органических примесей. б) Кислый фосфат хрома и цинка состава Cr Z n (НдРО4,)с

814851

5

К части полученной смеси цобавляют

0,44 кг водной пасты окиси цинка, содержащей 0,245 кг 2и О, и после ее полного растворения получают хромцинкфосфатное связуюшее указанного состава, содержащее слецы органических .примесей. в) Кйслый фосфат крома, алюминия и цинка состава CvZ A<2 (Н РО )11 .

К части полученной смеси цобавляют

0,32 кг водной пасты гицроокиси алюминия и окиси цинка, содержащей 0,1 кг

А92О и 0,081 кг О. После полного растворения введенных оксида и гицроксица получают жидкое хромалюмоцинкфосфатное связующее указанного состава, соцержашее следы органических примесей. г) Кислый фосфат хрома, алюминия и магния состава С»Мс АР2(Н2РО+) „.

К части полученной смеси цобавляют

0,28 кг воцной суспензии гицроокиси

20 алюминия и окиси магния, соцержашей

0,1 кг А Оз и 0,04 кг М О. После полного растворения оксица и гицроксица получают жидкое хромма гнийалюмофосфатное связующее указанного состава, соцержашее слецы органических примесей.

Пример 2. В качестве хромсодержащего сырья используют гицратированные хроматы крома (хромихроматы) состава, вес.%: С -. О 28,4; CvO>.10,6 и ЗО

S О„0,4.

В эмалированном реакторе с внешним обогревом смешивают 1 л 73%-ной ортофосфорной кислоты с 0,208 кг гицратированных хромихроматов, соцержаших

0,0589 кг трехвалентного хрома в пересчете на Cv O и 0,0221 кг шестивалентного хрома в пересчете на CrO . Полученную смесь нагревают при перемешио вании цо 190 С и выцерживают при этой 4о температуре в течение 1,5 ч; В результате достигается полный переход хрома шестивалентного хромихроматов в трехвалентное состояние.

Для получения кислого фосфата хрома и алюминия состава СгАВ (НцРО ) в фосфорнокислый раствор, соцержаший соецинения трехвалентного крома и ортофосфорной кислоты, вводят 0,292 кг воцной пасты гицроокиси алюминия, содержащей

0,158 кг А О, и после полного растворения гицроокиси алюминия получают жидкое алюмохромфосфатное связуюшеэ указанного состава, соцержашее слецы органических примесей.

Пример 3. В качестве хромсоцержашего сырья используют хромовый ангицриц с соцержанием С -О 99,6%.

Готовят смесь ортфосфорной кислоты и хромового ангицрица путем растворения в 0,4 л ортофосфорной кислоты реактивной квалификации, соцержашей 87%

Н РО,, и 0,050 кг хромового ангидрида с содержанием С .О 99,6%. Полученную смесь помешают в реактор - электролизер с электроцами из сплава

ОХ23Н28МДТ - и нагревают цо 180 С, пропуская через электроцы электрический ток промышленной частоты; сила тока

6-8 А, на пря жение 4 0 2 5 В.

Смесь, нагретую цо 180. С, выцержио вают при перемешивании в течение 2 ч.

Степень перехоца шестивалентного хрома в трехвалентное состояние 100%, Затем нагрев отключают и в полученный фосфорнокислый раствор соецинения хрома (Yl) и ортофосфорной кислоты BBoQRT 0,22 Kl водной пульпы гицроокиси алюминия, содержащей 0,077 кг А8>0>. После растворения гицроокиси алюминия получают

0,95 кг жицкого хромалюмофосфатного з з связующего с плотностью 1,7 10 кг/м и по составу отвечаюшег0 соединению

С1- (Н РОд)„, содержа -,его слепы органических примесей.

Аналогичный процукт получают в случае осушествления процесса восстановления при 200 С в течение l ч.

Пример 4. В качестве хромсоцержащего сырья используют основной бихромат .хрома. состава С1"(ОН) Сг- О

«2 Н2О.

Готовят смесь ортофосфорной кислоты и основного бихромата хрома путем растворения в 0,4 г 87%-ной ортофосфорной кислоты 0,120 r основного бихромата хрома, соцержащего 0,0122 кг. трехвалентного хрома в пересчете на С О и 0,034 кг шестивалентного хрома в пересчете на CI.Ch,.

Полученную смесь помещают в реакторэлектролизер, аналогичный описанному в о примере 3,- и нагревают цо 185 С, выцерживая затем реакционную массу при этой температуре 2 ч. В результате достигают полного перехода хрома шестивалентного основного бихромата хрома в трехвалентное состояние.

Для получения кислого фосфата хрома и алюминия (алюмохромфосфатное связующее) в фосфорнокислый раствор, содержаший соецинения трехвалентного хрома и ортофосфорной кислоты, ввоцят 0,22 кг воцной пасты гицроокиси алюминия, содержащей 0,077 кг АбхО - После растворения гицроокиси алюминия получают жицкое алюмохромфосфатное связуюшее

7 ,состава СгАИ (Н РЦ )., содержащее слецЫ органических примесей.

Предлагаемый способ позволяет упростить процесс за счет исключения отдельной стадии восстановления хрома и отсутствия необходимости доэирования восстановителя со строго заданной скоростью и снизить содержание органических примесей в продукте.

814851 8 имоцействие хромового ангидрида или хро-. матов и соецинения металла с ортофосфорной кислотой, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения процес» са за счет исключения восстановителя, смесь ортофосфорной кислоты с хромсодержащим соединением перец ввецением соео динения металла нагревают go 160-220С и выцерживают при этой температуре в

1а течение 0,5-2,0 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Ф о р м у л а изобретения 1. Авторское свидетельство СССР

Ж 471300, кл. С 01 В 25/26, 1975.

Способ получения кислых хромсодержа« j 2. Авторское свидетельство СССР щих фосфатов металлов, включающий вза- Ж 481538, кл. С 01 В 25/26, 1975.

Составитель В. Кириленко

Редактор Г. Кацалап Техред Л.Пекар Корректор С. Шекмар

Заказ 942/31 Тираж 50 5 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., g. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгороц, ул. Проектная, 4