Способ получения ортофосфата кремния

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>975571 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.03.81 (21) 3284860/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет-(51) N Кл з

С 01 В2526

Гееудлрстееннмй квинтет

СССР

Опубликовано 23.11.82. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 28.1 1.82 (53) УДК 661 635..5 (088.8) ле делам нэееретеннй и еткрытий (72) Авторы изобретения

А. Н. Мурашкевич, В. В. Печковский, A. Г. Пожнвнлко и И. Е. Малашонок

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. С. M. Кирова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРТОФОСФАТА КРЕМНИЯ

Изобретение относится к способу получения фосфорных солей, в частности ортофосфата кремния, который используют в качестве сырья при производстве спецстекол, цементов, кислотоупорных связок, и т. д.

Известно получение ортофосфата кремния из SICI<, триэтилфосфата, а также из

ЯОа, SICILY и Н РО4 путем длительного взаимодействия указанных компонентов в специальной аппаратуре 11).

Недостатком данного способа является получение продукта невысокой чистоты, синтез сопровождается выделением HCI, требующей утилизации, длительность синтеза и необходимость использования специальной аппаратуры.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ортофосфата кремния, включающего плавление кристаллической НзРО при 150 С и введение кремневого геля до 4 мас. %, который полностью растворяют в Н РО,. Полученную жидкость выдерживают при З00 С "l.÷ затем эталоном отмывают избыточную На РО и высушивают при 100 С в вакууме над Р20

12) .

Недостатками известного способа являются использование большого избытка кристаллической фосфорной кислоты, что

5 затрудняет отмывку конечного продукта и ведет к потерям значительного количества дефицитной фосфорной кислоты, для получения которой в кристаллическом виде необходимо длительное нагревание реактивной кислоты в условиях глубокого вакуума; сравнительно высокая температура (300 С), что может привести к частичному переходу ортофосфата кремния в пирофосфат и снизить тем самым чистоту конечного продукта; многостадийность процесса, включающего плавление кристаллической Н РО4 при

150 С, прибавления к ней кремниевого геля, нагревание до 300 С и выдерживание при данной температуре 4 ч с последующей отмывкой и сушкой конечного продукта. го

Цель изобретения — упрощение способа получения отрофосфата кремния, уменьшение расхода фосфорной кислоты, снижение энергозатрат.

9755?

4

Пример 1. 2,32 r фтористого кремйегеля состава ЯОр 86,1 мас.%; F 0,1 мас.%;

S 350 м2/г смешивают с 12,0 г фосфорной кислоты концентрации 78,0%Р2 О>, т. е. соотношение SIO :Ð2Î5 — — 1:4,65. Смесь выдерживают в открытом тигле при 200 С 4 ч.

Полученный продукт отмывают высушенным ацетоном от избыточной НзРО4 и сушат при 200 С 30 мин йа воздухе. В результате получают 5,01 г продукта состава, мас.%: Si02 3878; Р20 61,22. Выход

96 ? /о.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения, ортофосфата кремния, включающем взаимодействие пористого крем нийсодержа щего компонента с последующей отмывкой и сушкой продукта, в качестве пористого кремнийсодержащего Ь компонента используют фтористый кремнегель и фосфорную кислоту концентрацией РаОк

72 — 79 мас.%, при соотйошении реагентов %02;Р20 — — 1:3 — 5 при 200 — 220 С с последующей отмывкой и сушкой продукта.

Используют пористый фтористый кремнегель с удельной поверхностью 200—

500 м /г и размером пор 0,17 — 0,3? смз/г.

Применение фосфорной кислоты с концентрацией менее 72о/о по Р2Об приводит к снижению скорости взаимодействия, а ес,г.и концентрация фосфорной кислоты превышает 79 мас.%, то конечный продукт может содержать помимо ортофосфат-иона пирофосфат-ион.

При уменьшении избытка фосфорной кислоты ниже чем согласно предлагаемому

20 способу получают продукт, загрязненный примесью непрореагировавшей Si02. При значительном увеличении избытка НзРО4 получают кислые фосфаты кремния. Понижение температуры синтеза менее 200 С при- 25 водит также к получению кислых фосфатов кремния, а повышение более 220 С приводит к переходу ортофосфата в пирофосфат кремния, что нежелательно.

Продолжительность синтеза определена также согласйо времени полного протекания реакции между НзРО4 и SIO>.

Пример 2. 1,16 г фтористого кремнегеля состава по примеру 1 смешивают с 4,16 г

Н РО4 (72% Ра О5 ), т. е. соотношение (мас. %) %02..Р Оя —— 1:3. Далее как в примере 1. В результате получают 2,46 г продукта состава, мас. %:ЯОа 38,7; Р20в 61,3.

Выход продукта 94,?о/о.

Пример 3. 1,!6 г фтористого кремнегеля указанного состава смешивают с 6,32 г

Нз РО4 (?9о/0 Р> 05 ), т. е. соотйошение

$102.РΠ— — 1:5. Далее смесь выдерживают в открйтом тигле при 220 С 4 ч. Полученный продукт отмывают высушенным ацетоном от избыточной НзРО4 и сушат при 200 C

30 мин на воздухе. В результате получают

2,53 г продукта состава, мас.%: ЯО2 38,65;

Р О 61,35. Выход продукта 97,4%.

В таблице представлены сравнительные показатели процесса согласйо известйого и предложенного способов.

Расход Р2 0>, г/г фосфата кремния

I Фосфорсодержащий,компонент

Темпе рат ура, С

Количество стадий

Способ

Известный

3 Р04

Кристаллическая

8,0

300

Предложенный

Фосфорная кислота концентрации 4

Р205 72-79

200-220

1,22-1,9

Как видно из таблицы и примеров, реа- рощения процесса, снижения расхода фослизация изобретения позволяет упростить форной кислоты и снижения энергозатрат„ способ получения ортофосфата кремния за в качестве пористого кремйийсодержащего счет упрощения подготовки фосфорйой кис- компонента используют фтористый кремнелоты к синтезу и уменьшения стадий про- гель и фосфорйую кислоту, концентрацией цесса, снизить температуру синтеза и умень- ?2 — 79о/о Р О«и процесс ведут при 200— шить расход фосфорной кислоты в пересчете 220 С и соотНошейии Si02:P Π— — 1:3 — 5. йа Р Ов в 4,2 — 6,5 раз. 2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что

5О используют пористый фтористый кремйеФоРмУла изобРете" иЯ гель с удельной поверхностью 200 — 500 м /„ !. Способ получения ортофосфата- крем- и размером пор 0,17 — 0,37 сма/г. йия, включающий взаимодействие пористо- Источйики иНформации, "о, кремйийсодержащего компонента с фос- принятые во вйимайие при экспертизе форной кислотой при повышенной темпера- 1 «Журнал неоргайической химии». туре с последующей отмывкой и сушкой про- 5 1964, т. IX, вып. 4, с. 1472 — 1481. дукта, отличающийся тем, что, с целью уп- 2. «Heiv. Chim. Acta». 1967, 50, 399 405. щ ИИПИ Заказ 8268/32 Тираж 509 Подписное

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4