Способ получения кристаллического метафосфата натрия-кальция Советский патент 1984 года по МПК C01B25/44 C03C1/00 

ю

KD

О) 1 Изобретение относится к получению сметанных кристаллических фосфатов щелочных и щелочноземельных металлов используемых для получения оптически и лаз ;;рньгх стекол. .Известен способ получения кристал лического метафосфата, заключающийся во взаимодействии суперфосфорной кис лоты концентрацией 70-85% по . с соединениями натрия и кальция, взятых в стехиометрическом соотношении с последующей термической обработкой полученной реакционной смеси при тем пературе ниже температуры ее плавления, но выше 260°С, причем суперфосфорн/ю кислоту добавляют к-смеси сое динений натрия и кальция С1 3. Недостатками способа являются невысокое содержание основного вещества в продукте (80-83%), который обус ловлен использованием стехиометричес кого количества исходных соединений применением суперфосфорной кислоты, обладающей высокой вязкостью и применяемым порядком смешения реагентов Цель изобретения - повьш1ение со держания основного вещества в продукте . Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения кристаллического метафосфата натрия- . кальция, включающему взаимодействие фосфорной кислоты с соединениями натрия и кальция и термообработку образующейся реакционной смеси при 350-550°С, используют фосфорную кислоту с концентрацией 30-56% по взятую с 5-15%-ным избытком по отношению к стехиометрии, причем обработ ку ведут сначала соединением кальция, а после окончания взаимодейстВИЯ с последним, подают соединение натрия при мольном соотношении соеди нения кальция к соединению натрия, равном 3,95-4,05 или 0,95-1,05. В качестве соедршений кальция и натрия используют карбонаты и/или гидроксиды. Отличительньми признаками способа являются указанные концентрации кислоты, соотношение компонентов, последовательность их введения, режим термообработки, а также использование в качестве соединений кальция и натрия карбонатов и/или гидроокисей. СущноЬть предлагаемого способа состоит в следующем. 0-2Ортофосфорную кислоту концентрацией 30-56% , взятую с 5-15%-ным избытком, нейтрализуют ступенчато: вначале соединениями кальция, затем соединениями натрия, полученную суспензию дигидрофосфатов натрия и кальция подвергают термической обработке при 350-550 С. Использование фосфорной кислоты концентрацией ниже 30% PijOj сопровождается соосаждением дикальцийфосфата и целевого полупродукта - смеси дигидрофосфатов Caiin PO ) и NaH2PO. При термической обработке реакционной смеси, содержащей примесь дикальцийфосфата, в составе конечного продукта, кроме метафосфата натрия-кальция, присутствует примесь пирофосфата кальция, при этом выход целевого продукта понижается. Использование растворов фосфорной кислоты концентрацией выше 56% , обладающих высокой вязкостью, приводит к снижению скорости нейтрализации и.снижению содержания основного вещества в продукте. Применение фосфорной кислоты, взятой с избытком менее 5% по отношению к стехиометрии приводит к снижению содержания основного вещества в продукте из-за соосаждения дикальциГгфосфата, переходящего в пирофосфат при термической обработке, и в связи с обеднением твердой фазы фосфором, так как вьнне 350°С происходит сублимация пятиокиси фосфора, все это приводит к понижению содержания основного веще.ства , в продукте. Увеличение избытка фосфорной кислоты сверх 15% по отношению к стехиометрии нецелесо-, образно, поскольку непродуктивно увеличивает нормы расхода кислоты и понижает выход продукта по фосфору. Ступенчатая нейтрализация фосфорной кислоты в указанном порядке: вначале соединением кальция, затем соединением натрия, позволяет получить продукт-метафосфат натрия-кальция с высоким содержанием основного вещества; изменение порядка нейтра-пизации: вначале соединениями натрия, затем соединениями кальция приводит к осаждению дикальцийфосфата и снижению содержания основного вещества в продукте. Пример 1. В реактор заливают 90 кг фосфорной кислоты концентрацией 30% 2 порциями по 0,1 0,3 кг добавляют 4,18 кг мелаКимичес-. кого, после чего добавляют соду кальцинированную (9,2 кг). Избыток фосфорной кислоты составляет 5% от стегхиометрии, температура в реакционной 5 зоне 60°С. Полученную суспензию дигидрофосфатов кальция и натрия с мольным соотнсяп нием Ca:Na 1,0:3,95 направляют на прокалку в вихревую расгылительную сушилку при 350С. Выход 10 метафосфата натрия-кальция Na:Ca(PO.) в продукте составляет 24,8 кг, т.е. 98,0%.

П р и м ер2. В реактор заливают 0,308 кг фосфорной кислоты кон- is

центрацией 35% порциями засыпают гидроокись кальция(24,67 г) и гидроокись натрия (13,33 г). Избыток фосфорной кислоты составляет 10%, температура в реакционной зоне 40°С. Полученную суспензию дигидрофосфатов натрия и кальция с мольным соотношением Ca:Na 1,0:1,0 переносят в тигли и прокаливают в муфельной печи при 500с. Выход метафосфата натриякальция NaCa(POj)j в продукте составляет 0,098 кг, т.е. 98%.

Остальные примеры представлены в таблице.

a

ON

1Л чО

ОО

ЧО

vO Ш

in чО

чО

Г

t. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МЕТАФОСФАТА ЙАТРИЯ-КАЛЬЦИЯ,, включающий взаимодействие фосфорной кислоты с соединениями натрия и кальция и термообработку образующейся реакционной смеси при 350-550 С, о тличающийся тем, что, с целью повьшения содержания, основного вещества в продукте, используют фосфорную кислоту с концентрацией 30 56% по , взятую с 5-15%-ным избытком по отношению к стехиометрии, причем обработку ведут сначала соединением кальция, а после окончания взаимодействия с последним подают соединение натрия при мольном соотношении соединения кальция к соединение натрия, равном 3,95-4,05 шш 0,95-1,05. 2. Способ по п. 1, отличаю щ и и с я тем, что в качестве соеди- g S нений кальция и натрия используют (Л карбонаты и/или гидроксиды.

О

«Ч

r

со о

о

О

ш

Lf-l

го

о

IIV

О

00 ON

00

О

о

О

о

tr.

Г

Ого

-

о

о

f

CN

siго

CN О

О

еу

о

Ч

о

о

VO

О

о

о о ш

о о ш

о

О in О in

о

го

CTi

г

ч

ir-i

00

Ш го

in

г- CN

fO

го

ш

о

о

C--J

о

о

о

О

о

ч

«ч

«ч

«V

04

f

°

о

о

о

о ш

о

о

1Г

V4D

о со

А СТ

ГО

-cf о

VO

о о

чО

иго

о

ft,

f

о

0

vO

го

оо

r

ш

ю t

О

с

to r

г-

эр-1

п) и

П)

г:

сю

ОО СУ

ON

ем

г

г о

О

СГч Оч

vO

о

о

о о

о

о

см

rsl

оо

о

о

OS

ст

ъ

го

00

го

см

CN

о

о о

о о to

о о

о о

о о ш

1Г)

ио

ю

LO

1Л

чо

ш го

ю

U-I

ш

ю го

го

го

ю го

о

о

1О

о

см

иО

о

о

о

о

о ш

о

о

о

t

vO

LO

со

n11

Как видно из таблицы, ступенчатая нейтрализация фосфорной кислоты концентрацией 30-56% взятой с ИЗ бытком 5-15% по отношению к стехиометрии, вначале соединениями кальция, затем соединениями нагрия и последующая термическая обработка реакционной смеси с мольным соотношением Ca:Na 1,0 ,95 - 4,05 для получения На СаЧРОД, и Cd:Na 1,0:0,951,05 для NaCa(PO,), при 350-550 с позволяет получать метафосфаты натрия-кальция с высоким содержанием основного вещества в продук1012

те (95-99,6%), и расширить ассортимен

метафосфатов натрия-кальция.

Использование метафосфатов натрия-кальция однородного анионного состава, получаемого предлагаемым способом позволяет улучшить качество производимых на их основе фосфатных и силикофосфатных стекол за счет повышения гомогенизации стекольного расплава и избежать трудоемкой операции подшихтовки стеклообразующей шихты за счет использования метафосфатов натрия-кальция различного состава.