Способ получения двойного фосфата щелочноземельного металла и титана Советский патент 1984 года по МПК C01B25/45 

Изобретение относится к способа получения двойного фосфата щелочно земельного металла (магнияi кальция, стронция, бария) и титана фор мулы М ), где М - lif, Са, Sr, Ва, и может быть использовано в области получения жаростойких материалов в связи с их тугоплавкостью, а такж в области получения ионообменников Известен способ получения двойн го фосфата бария и титана путем взаимодействия фторида бария с диок сидом титана в присутствии гидрофос фата аммония. Процесс проводится пр температуре порядка и мольно соотношении компонентов равном BaF,:TiOj:Р, 0 1:4:3. Выход продукта 95-98%. Недостатками известного способа являются высокая температура и дли тельность в связи, соступенчатым проведением процесса (сначала при 1210°С взаимодействуют BaF, и TiOj в соотношении 1:4,затем в систему вводят фосфорсодержащее вещество (NH4)jHP04. цель изобретения - упрощение про цесса за счет снижения температуры при сохранении высокого выхода продукта . . Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения двойного фосфата щелочноземельного металла и титана путем термообработ ки смеси соли щелочноземельного мет ла, в качестве которой используют его хлорид, с соединением титана, в качестве которого используют его гидрофосфат при их молярном соотношении соответственно (3-1) :t и температуре бОО-ВОО С в течение 34 ч, последующим охлаждением полученного плава, обработкой водой и отделением продукта. Отличительными признаками способ является использование хлорида щелочноземельного металла, гидрофосфа та титана, их соотношение и режим реакции. Сокращение длительности процесса происходит за счет исключения самостоятельной стадии введения третьег компонента реакционной смеси. 0 Сущность предлагаемого способа состоит в приготовлении смеси хлорида щелочноземельного металла (магния, кальция, стронция, бария) и гидрофосфата титана ТКНРОд), в молярном соотношении соответственно (3-1):1. Смесь нагревают до 600800 С и выдерживают в течение 3-4 ч. После охлаждения отмывают растворимые продукты реакций водой. Нерастворимый осадок представляет собой двойной фосфат щелочноземельного металла и титана м ИЛРО;.), где М - Mg, Са, Sr, Ва. Выбор параметров процесса обусловлен следующим: повышение температуры выше нецелесообразно,так как приводит к увеличению расхода энергии без заметного сокращения продолжительности процесса. Проведение процесса при температуре ниже 600 С не обеспечивает полноты протекания реакции (табл.1). Выбор второго параметра - времени нагревания - осуществлен по оценке выхода продукта. Оптимальные результаты получены при продолжительности процесса от 3 до 4 ч при 800 С (табл.2). Выбор соотношений исходных реагентов реакционной смесИ обусловлен следующим. Увеличение количества гидрофосфата титана более указанного приводит к увеличению выхода примеси в виде пирофосфата титана. Увеличение количества хлорида щелочноземельного металла вьш1е 3: 1. моль нецелесообразно, так как это не влечет за собой увеличение выхода продукта. Выход CaTi(P04) в зависимости от соотношения CaCIj:Ti(HP04) при времени процесса 3 ч и температуре 700 С представлен в табл.3. Пример 1. Смесь 6 г MgCl, и 5 г Ti(HP04)j (3:1 моль) нагревают при 80П°С в течение 3 ч. Охлажденную смесь отмывают от раство-, римой части водой. Остаток анализируют рентгенографически, термогравиметрически, проводят анализ химического состава. Полученное соединение соответствует формуле МйТ14(Р04)б3

Выход продукта 967, (3,94 г).

Пример 2, Смесь 4 г MgClj и 5 г Ti(HP04), (2:1 моль) нагреваю при 600 С в течение 4 ч. Охлажденную смесь отмывают от растворимой части водой. Остаток анализируют рентгенографически, термогравиметрически, проводят анализ Химического состава.

Полученное соединение соответствует формуле (.POt() . ,

Выход продукта 95% (3,9 г).

Пример 3, Смесь 4 г CaCIj и 8,6 г Ti(HP04)j (1:1 моль) нагревают при 700с в течение 3 ч. Охлажденную смесь отмывают от растворимой части водой. Остаток анализируют рентгенографически, термогравиметрически, проводят анализ химического состава.

Полученное соединение соответствует формуле СаТ1(Р04)б

.Выход продукта 97% (7,0 г),

Пример 4, Смесь 4 г CaCI, и 4,3 г Ti(HP04)j (2:1 моль) нагревают при в течение 3 ч. Охлажденную смесь отмывают от растворимо части водой. Остаток анализируют рентгенографически, термогравиметрическн, проводят анализ химического состава.

Полученное соединение соответствует формуле Cafi(PO)f,.

Выход продукта 98Z (3,5 г), 1 П и м е р 5, Смесь 6 г SrCI,, и 3 г ТКНРОд) (3:1 моль) нагреваю при в течение 3ч. Охлажденную смесь отмывают от растворимой части водой. Остаток анализируют рентгенографически, термогравиметри99804

чески, проводят анализ Я1мического состава.

Полученное соединение соответствует формуле 5гТц(РО4),. 5Выход продукта 97% (2,6 г).

Пример 6, Смесь 8 г SrCIj и 6 г Ti(HP04)j (2:1 моль) нагревают при 600°С в течение 4 ч. Охлажденную смесь отмывают от растворимой 0 части водой. Остаток анализируют рентгенографически, термогравиметрически, проводя анализ химического состава.

Полученное соединение соответству5 ет формуле SrTi;j(PO4)5.

Выход продукта 97% (5,10 г).

Пример 7. Смесь 4 г BaCIj 4,6 г Ti(HP04)j моль) нагревают при 700 С в течение 3 ч. Охлажденную 0 смесь отмывают от растворимой части водой. Остаток анализируют рентгенографически, термогравиметрически, проводят анализ химического состава,

Полученное соединение соответству5 ет формуле ВаТ1д(Р04)б

Выход продукта 98% (4,2 г).

Пример 8, Смесь 6 г BaCI, и 2,3 г ТКНРО), (3:1 моль) нагревают при 800°С в течение 3 ч,0хлая1ден0 кую смесь отмывают от растворимой

части водой. Остаток анализируют рентгенографически, термогравиметрически, проводят анализ химического состава.

Полученное соединение соотвётствуJ ет формуле БаТ1(.РОц.

Выход продукта 97% (2,0 г).

Реализация предлагаемого изобрете-. ния позволит упростить процесс за счет снижения температуры и сократить его длительность.

Таблица 1

Таблица 2

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВОЙНОГО ФОСФАТА ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНОГО МЕТАЛЛА И ТИТАНА путем термообработки смеси соли щелочноземельного металла с соединением титана, охлаждения полу ,,- «- 1М Чв;ДГД1(;, ченного плава с последунщей обработкой-водой и отделением продукта, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса за счет снижения температуры при сохранении высокого выхода продукта, в качестве соли щелочноземельного металла используют его хлорид, в качестве соединения титана используют его гидрофосфат и термообработку ведут при их молярном соотношении соответственно

21 57 95

I

2 3

. 98 97 97 98

4 5 6 7

Таблица 3