Способ получения цианатов щелочноземельных металлов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 31. 03. 78 (21) 2597322/23-26

Союз Советских

Социалистических

Республик

<щ967952 (31} М. Кл, с присоединением заявки ¹â€”

С 01 С 3/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 231082. Бюллетень ¹39 (53} УДК 546 ° 268 ° . 1 (088. 8) Дата опубликования описания 23.10.82 (71) Заявитель металла в смеси .с непрореагировавшими компонентами реакционной смеси .или продуктами их побочных реакций 2).

Недостатком известного способа является невысокий выход цианатов, который не превышает 45В. Кроме того, при получении цианата кальция получают продукт, содержащий до 85В основного вещества, а при получении цианатов других щелочноземельных металлов содержание цианата в продукте не превышает 30%. Недостатками способа являются также применение пржароопасных веществ — спирта или аммиака, а также необходимость проведения процесса под повышенным давле нием в случае использования жидкого

Изобретение. относится к способам получения цианатов щелочноэемельных металлов.

Известен способ получения цианатов щелочных и щелочноземельных металлов путем взаимодействия паров циановой кислоты, полученных при нагревании мочевины до 350 С, с водными растворами илн суспензиями соответствующих гидроокисей. При получении по этому способу цианатов.щелочноземельных металлов выход их не превышает 80% и они загрязнены значительными примесями карбонатов (1).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения цианатов щелочных и щелочноэемельных металлов, основанный на взаимодействии окиси (гидроокиси) металла с цианатом аммония в среде инертного растворителя, в качестве которого. используют спирт или жидкий аммиак. Образовавшийся цианат металла выделяют иэ реакционной смеси фильтрацией, или, если он растворим, отфильтровывают непрореагировавшую окись или гидроокись металла и затем выпаривают растворитель. B остат ке после выпаривания получают цианат

Цельк изобретения является повышение выхода цианатов щелочноземельных металлов и содержания основного вещества в продукте.

25 Поставленная цель достигается способом .получения цианатов щелочноэемельных металлов путем взаимодействия цианата аммония и окисей или гидроокисей металлов, в котором исходные

30 реагенты применяют в порошкообразном (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИАНАТОВ ЩЕЛОЧНОЭЕМЕЛЬННХ

МЕТАЛЛОВ

967952 виде, реакцию проводят при 10-20 С, а полученный продукт высушивают.

Размер частиц исходных реагентов составляет 0,05-0,2 мм.

Исходные реагенты смешивают в стехиометрическом,соотношении.

Полученный продукт высушивают при

25-350 С в вакууме при остаточном давлении 80-100 мм рт.ст.

Реакция между цианатом аммония и

10 гидроокисью эффективно протекает при простом смешении их порошков и начинается на поверхности окиси или гидроокиси.

По мере выделения реакционной воды Образуется концентрированный !5 раствор цианата аммония, который пропитывает всю массу частицы и обеспечивает полноту протекания реакции по всей массе частиц окиси (гидроокиси) металла. Поэтому размер частиц20 в пределах 0,05-0,2 мм определяет выход и чистоту продукта.

Для проведения реакции цианат аммония и окись или гидроокись металла берут в стехиометрическом соотноше- 75 нии. Избыток цианата аммония или окиси (гидроокиси) металла загрязняет продукт.

Окончание реакции определяют по прекращению выделения аммиака. 30

Температура реакционной смеси должна быть в пределах 10-20 С. При более высоких температурах резко увеличивается скорость изомеризации цианата cLMMoHHH в мочевину, что приводит к снижению выхода цианата металла и загрязнению его мочевиной и . непрореагировавшей окисью или гидроокисью металла. Указанную температуру, с целью отвода выделяющейся теплоты реакции, поддерживают охлаждением реакционной смеси через стенку реакционного сосуда, постепенным добавлением цианата аммония к окиси или гидрокиси металла и ийтенсивным перемешиванием. При этом скорость до- 45 бавления цианата аммония и интенсивность перемешивания регулируются по температуре так, чтобы температура поддерживалась в пределах 10-20 C

Снижение температуры ниже 100С не- 50 целесообразно вследствие того, что в этом случае значительно увеличивается время реакции.

Реакция между твердыми цианатом аммония и окисью или гидроокисью металла протекает в присутствии воды, имеющейся в них в виде примеси в начале реакции и накапливающейся по мере ее протекания. При этом максимальный выход цианата аммония 60 достигается при минимальном содержании води в реакционной смеси. С уве-. личением концентрации воды увеличивается скорость гидГолиза образующегося цианата металла. Поэтому в водных 65 растворах выход цианата металла сни- жается по сравнению с реакцией в. твердой фазе.

При проведении реакции в спиртовой среде, как это проводят в известном способе, увеличивается скорость изомеризации цианата аммония в мочекину по сравнению с реакцией в твердой фазе, протекающей фактически в койцентрирсванном водном растворе. Поэтому в спиртовых растворах выход цианата металла меньше, чем в твердой фазе.

Полученный продукт высушивают при о

25-30 С. Укаэанную температуру продукта при сушке удобнее всего поддерживать с помощью вакуума (остаточное давление не должно превышать

100 мм рт.ст.). Однако возможны и другие способы сушки, например распылением в сухом воздухе, температуру которого поддерживают равной

25-30 С.

Нагревание продукта при высушивании до более высоких температур, которые создают при остаточном давлении, превышающем 100 мм рт.ст., приводит к частичному гидролизу цианата щелочноземельного металла и, как следствие, к снижению выхсда целевого продукта и загрязнению его гидроокисью металла. Высушивание о продукта при температуре ниже 25 С приводит к значительному увеличению времени сушки и объема аппаратуры.

Пример 1. К 3,04 г Са(ОН) при постоянном перемешивании и температуре не выше 10 С добавляют

5,40 r цианата аммония, содержащего

93,3% NH4OCN. Прибавление ведут небольшими порциями в течение .0,5 ч.

После этого смесь продолжают перемешивать, поддерживая температуру не выше 10 С, до прекращения выделения NH . Полученный продукт высушивают в вакууме (остаточное давление 20-100 мм рт.ст.) при 20-30 С, В результате получают 5,94 г продукта, содержащего 853 Са(ОН) . Выход по цианату аммония составляет

96,5%.

Пример 2. К 17,87 r Ba(OH)"

8Н О при постоянном перемешивании и температуре не выше 20 С добавляют 6,62 r цианата аммония, содержащего 93,3Ъ ННдОСИ. Прибавление ведут небольшими порциями в течение 0,5 ч. После этого смесь продолжают перемешивать, подцерживая температуру не выше 20 С, до прекращения выделения NH>, Полученный продукт высушивают в,вакууме при 20-300С. В результате получают 11,81 r продукта,содержащего 97,5%- Ba(OCN) . Выход цианата бария по цианату аммония равен 92,8Ъ;

96.7952

Формула изобретения

Составитель Р.Герасимов

Техред T.Ìàòî÷êà Корректор Г.Огар

Редактор О. Половка

Заказ 8012/34 Тираж 509 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

Пример 3. К 4,30 r BaO npu постоянном перемешивании добавляют

3,02 r цианата аммония, содержащего

93,3Ъ ИН40СИ. Прибавление ведут небольшими порциями в течение 0,5 ч.

После этого смесь продолжают перемешивать, поддерживая температуру не выше 20 С, до прекращения выделения NH3. Полученный продукт высушивают в вакууме при 20-30 С. В результате получают 5,75 г продукта, содержащего 88В Ba(OCN) . Выход

Ва(ОСН) по цианату аммония — 91,2%.

Пример 4. 4 кг Са(ОН),, просеянного через сито с отверстиями

0,2 мм, загружают в шаровую мельницу, охлаждаемую с наружной поверхности водой, имеющей температуру 10 C и вращающуюся со скоростью 38 об/мин.

Сюда же из бункера с помощью шнека постепенно в течение 0,5 ч. загружают 7,9 кг цианата аммония, содержащегоо 9 ОЪ NH4 OCN ° После э того продолж ают перемешив ат ь сме с ь до прекращения выделения аммиака, который определяют в газах, отсасываемых из шаровой мельницы вентилятором. Выделение аммиака продол.жаетея в течение 1 ч. Полученный порошок продукта выгружают из шаровой мельницы и загружают в шнековую сушилку с рубашкой, через которую циркулирует вода с температурой 30 С.

В сушилке с помощью вакуум-насоса создают остаточное давление 80 мм рт.ст. и поддерживают его в течение

2 ч. Получают 8,1 кг продукта, содержащего 87,0% Са(OCNQ. Выход по цианату аммония составляет 95,0Ъ.

Предложенный способ поз вол яет увеличить выход конечного продукта, повысить его качество и увеличить безопасность процесса.

1. Способ получения цианатов щелочноземельных металлов путем вза-

10 имодействия цианата аммония и окисей или гидроокисей металлов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и содержания в нем основного 5 компонента, исходные реагенты применяют в порошкообразном виде реакО

/ цию проводят при 10-20 С при постоянном перемешивании, а полученный продукт высушивают. щ 2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что размер частиц исходных реагентов составляет 0,050,2 мм.

3. Способ по пп.l и 2, о т л и ч а ю шийся тем., что полученный продукт высушивают при 25-30 С в вакууме при остаточном давлении

80-100 мм рт.ст.

4. Способ по п.1-3, о т л и ч а ю шийся тем, что исходные реаген-. ты смешивают- в стехиометрическом соотношении.

Йсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Патент ФРГ 9 2431205, кл. С 01 С 3/14, опублик. 1976.

2. Патент Англии Р 354604, кл. 1(2)F, опублик. 1931 (прототип).