Способ получения фосфата бора

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к aar. свид-ву (22) Заявлено 17.0380 (21) 2911263/23-26 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Опубликовано 23.11,81. Бюллетень М? 43

Дата опубликования описания 2 3. 11. 81 (51)м. КЛ.З

С 01 В 25/26

Государственный комитет

СССР по делам июбретеннй и открытий (S3) УДК 661 ° 635 (088.8) TFлК< -, В.В.Печковский, Г.Ф.Пинаев, Е.В.Габало и Л.В.Горностаева (72) Авторы изобретения

Белорусский технологический институт им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТА БОРА

30

Изобретение относится к способам получения фосфата бора, который находит применение в химической промышленности как катализатор, как состав- ная часть некоторых видов стекла и керамики, как реактив в лабораторной практике.

Известен . способ получения фосфата бора путем взаимодействия эквивалентных количеств борной и концентрированной фосфорной кислот при нагревании до 80-100оC. Образовавшуюся аморфную массу прокаливают при

1050-1300оС до получения кристаллического вещества с содержание фосфат-иона 89-91 мас. %, а бора 9—

11 мас. В, т.е. атомное отношение бора к фосфору не постоянно (Ц .

Недостатком его является широкий интервал колебаний содержания фос,фат-иона, бора и их атомное отношение изменяется.в пределах от 0,893 до 1,2.

Известен также способ получения постоянного по составу, близкого к стехиометрическому, фосфата бора путем взаимодействия кристаллической борной кислоты с концентрированной фосфорной кислотой при нагревании.

Этот способ включает измельчение кристаллической борной кислоты до размера частиц, меньших 200 меш.; перемешивание фосфорной кислоты с водой добавление к смеси измельченной кристаллической борной кислотыт перемешивание в высокооборотном турбомиксере или коллоидной мельнице добавление еще воды и перемешивание до кремообразной пасты при 80 — 90оСт сушка суспензии на противнях до образования твердой ломкой массы при

120 - )30оС в течение сутт прокалка .аморфного продукта при 1050-1300оС до получения труднорастворимого в воде кристаллического фосфата бора.

Исходные реагенты необходимо брать в строго эквимолярных количествах, в случае отклонения от этого требования получаемый фосфат бора не имеет строго стехиометрический состав (2) .

Недостатками известного способа являются сложность процесса, обус ловленная его многостадийностью, и продолжительность процесса — 28 ч.

Кроме того, необходимо брать строго эквимолярные количества борной и

1 ,фосфорных кислот, что требует тща.тельного анализа.

882924

40

65

Цель изобретения — упрощение и сокращение продолжительности процесса.

Поставленная цель достигается способом получения фосфата бора, заключающимся во взаимодействии борсодержащего компонента — борной кислоты или борного ангидрида с концентрированной фосфорной кислотой, которые берут в мольном соотношении фосфорного ангидрида к борному ангидриду, равном 1,5-2,0:1, взаимодействие ведут в гидротермальных условиях при

200-300 С и давлении насыщенных паров 5-30 атм с последующей сушкой продукта.

При введении фосфорной кислоты, взятой в мольном соотношении фосфорного ангидрида к борному ангидриду менее 1,5, при температуре автоклавирования 250 С не весь введенный борсодержащий реагент вступает в реакцию и при этом после отмывки фосфорной кислоты полученный продукт содержит примесь труднорастворимого борного ангидрида, нарушающего стехиометрический состав продукта и поставленная цель не достигается.

При введении фосфорной кислоты, взятой в мольном соотношении фосфорного ангидрида к борному более 2,0 образуется стехиометрический кристаллический продукт, однако использовать такое соотношение фосфорной кислоты и борсодержащего реагента нецелесообразно, так как поставленная цель уже достигнута, а избыточная фосфорная кислота должна отмываться и ее .избыток в данном случае удорожает продукт.

При введении гидротермального синтеза при 200 С образуется фосфат бора стехиометрического состава, но значительно увеличивается продолжительность процесса и снижается выход продукта. Поэтому ведение гидротермального синтеза при температуре ниже 200 С нецелесообразно.

При ведении гидротермального синтеза при 300 С в течение 2 ч образуется кристаллический фосфат бора стехиометрического состава с выходом равным 97% от теоретического. Поэтому ведение гидротермального синтеза при температуре выше 300 С нецелесообразно.

Возможно использование в качестве борсодержащего реагента также борного ангидрида, который представляет собой твердую стеклообраэную массу, трудно поддающуюся измельчению, однако данная стадия в подготовке исходных компонентов не является необходимой, Борный ангидрид загружают в автоклав беэ измельчения.

Пример 1. Суспенэию 14,83 г кристаллической борной кислоты и

15 мл 90%-ной фосфорной кислоты, что соответствует мольному соотношению

Р 1О . Н, О = 1, 5, автоклавируют при

250 С в течение 3 ч, давление насыщенных паров Р = 12,5 атм. Полученный продукт отмывают дистиллированной водой от избытка фосфорной кислоты (450 мл), лепешку продукта сушат при 110-120 С в течение 5 ч. Получают белый кристаллический труднорастворимый в воде порошок фосфата бора.

Выход продукта 98% от теоретического. Продукт содержит 33,96 мас. Ъ

В ОЗ и 67 мас. % Р10 . Мольное соотношение P O . В О равно 0,97 °

Пример 2. Суспензию 13,18 r кристаллической борной кислоты и

20 мл 90%-ной фосфорной кислоты, что соответствует мольному соотношению

Р О :В О> = 2, автоклавируют при

300 С в течение 2 ч; давление насыценных паров Р = 30 атм, отмывают от избыточной фосфорной кислоты дистиллированной водой (750 мл), лепешку продукта сушат при комнатной температуре в течение сут или при 110120 Ñ в течение 5 ч.

Получают белый кристаллический порошок фосфата бора стехиометрического состава. Выход продукта 97,0Ъ от теоретического. Продукт содержит

33,12 мас. % В О и 66,32 мас. %

Р О, Мольное соотношение Р О ..В 03= — 1,002.

Пример 3. Суспенэию 8,48 г стеклообразного борного ангидрида и

15 мл 90Ъ-ной фосфорной кислоты, что соответствует мольному соотношению PgOy: Π—— 1,5, автоклавируют при 200 С в течение 5 ч; давление насыщенных паров = 5 атм.

Полученный продукт отмывают дистиллированной водой от избытка фосфорной кислоты, лепешку продукта сушат при 110-120 С в течение 3 ч.

Получают белый кристаллический порошок фосфата бора, Выход продукта 94% от теоретического.

Фосфат бора содержит 32,47 мас. Ъ

В О% и 66,03 мас. % Р О . Мольное соотношение Р О :В ОЪ = 1 00.

П р и м ерр 4. Суспензию 7,53 г стеклообразного борного ангидрида и

20 мл 80Ъ-ной фосфорной кислоты, что соответствует мольному соотношению

Р О : В О Ъ = 2, О, автоклавируют при

250 С в течение 2 ч; давление насыщенных паров Р = 17,5 атм.

Полученный продукт отмывают дистиллированной водой от избытка фосфорной кислоты, лепешку продукта сушат при 110-120 С в течение 5 ч. Получают белый кристаллический порошок фосфата бора, Выход продукта 94% от теоретического. Фосфат бора содержит

33,21 мас. Ъ В О,„ и 66,51 мас. Ъ

Р<О >, Мольное соотношение Р,1О .. Π†— 0,98.

882924

Составитель В.Кириленко

Редактор Н.Данкулич Техред Ж.Кастелевич Корректор B.Бутяга

Заказ 10101/25

Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r ° Ужгород, ул. Проектная, 4

Мольное соотношение фосфорной кислоты и борсодержашего реагента может колебаться в пределах 1,5-2,0, не оказывая существенного влияния на состав конечного продукта.

Изобретение позволяет использовать в качестве борсодержащего компонента борный ангидрид, что способствует расширению ассортимента реагентов, применяющихся для получения кристаллического фосфата бора, а также упростить процесс за счет исключения стадий измельчения борной кислоты, перемешивания реагентов и прокалки аморфного продукта. При этом продолжительность процесса сокращается до 11 ч.

Формула изобретения

1. Способ получения фосфата бора путем взаимодействия борсодержащего компонента с концентрированной фос-. форной кислотой при нагревании с последующей сушкой, î T л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения и сокращения продолжительности процесса, его ведут в гидротермальных условиях при 200-300 С и давлении насыщенных паров 5-30 атм.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что борсодержащий компонент и фосфорную кислоту берут в соотношении 1,5-2:1.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве борсодержащего компонента используют или борную кислоту или борный ангидрид.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бор фосфорнокислый квалификации ч . ТУ 6-09-1035-71.

2. Патент Великобритании

Р 856332, кл. I (2) Е, опублик. 1960 (прототип)