Гексагидрат хлорфосфата хрома и способ его получения Советский патент 1986 года по МПК C01B25/455 

1

Изобретение относится к новому химическому соединению, а точнее гидрату хлорфосфатов хрома общей формулы СгНРО С 611,0, который может быть использован в химической про- мьшшенности в качестве сырья для получения жаростойкого ортофосфата хрома, а также связующего в огнеупорных материалах с пониженной температурой отверждения.

Цель изобретения - получение гек- сагидрата хлорфосфата хрома (ХФХ) СгНРО С1 ЬН2().

Пример 1, 139 г дигидрата) гидроокиси хрома, измельченного до размера частиц 0,1мм, добавляют при перемешивании к нагретой до 70°С смеси 114,5 мл 60%-ной H-jPO и 95,1 мл 36,6%-ной НС1, что соответствует молярному отношению СгСОН) х2Н20:Н,, равному 1:1:1,2. Смесь разогревают до кипения, и образовавшийся зеленый раствор кипятят при перемешивании при 104-1Q5 С в течение 35 мин до получения раствра плотностью 1,651 О кг/м , представляющего собой 52%-ный водный раствор хлорфосфата хрома. Вязкий раствор наливают тонким слоем для получения твердого продукта в вакуум эксикаторе над CaClj. Продукт затвердевает в течение 20 ч в виде; твердой монолитной массы, котор1ую для дальнейшего использования из- мельчают.

Выход продукта 99,5%.

Найдено, %: Сг 17,7; Р 10,5; С1 12,2; остальное.

Брутто-сЪормула СгНР04С1- .

Вычислено, %: Сг 17,8; Р 10„7; С1 12,2; остальное.

Атомное отношение Р:Сг:С1 1;; 1:1.

ИК-спектр полученного аморфного продукта отличается от известного для кристаллов СгРО бН20 lj.

Частоты максимумов полос поглощения в спектрах:

СгНРО С 6Н20 - 3400 п; 3200 п- 2325 п; 1625 ср; 1410 ср; 1220 пл; 1080 о.с.п.; 900 с; 745 п; 585 пл; 510 ср.

ЬН,0 - 4050 о.ел.; 2575 о.ел 2300 о,ел; 1600 ер.ш.; 1140 сл.пл.; 1010 сл.пл.; 950 с.п.; 900 ел.)1п.; 960 ел.пл.; 720 сл.пл.; 715 с. Сокращенно обозначены: п. - полоса, ср. - средняя, пл. - плечо, с. - сильная, о.с.п. - очень сильная полоеа, о.ел. - очень елабая, ер.шг

02

ередняя широкая, сл.гп,- слабое плечо.

Содержание основного вещества в продукте 99,6%. Плотность твердого продукта 3,6610 кг/м.

По известному способу выход мало- замещенного фосфата хрома 90-95%, содержание основного вещества 88,5%. Введение по предлагаемому споео- бу в соетав хромфоефатного связующего ионов хлора позволяет получить хлорфосфат хрома, имеющий атомное отношение Р:Сг, равное (0,98-1,02):1, содержание основного вещества в продукте 98,0-99,6% и выход его 98,2-99,5%. Полученный продукт может быть использован в качестве сырья для получения об СгРО при 950 вместо 1200-1450 при использовании в качестве сдаья гексагидрата орто-.

фосфата хрома. I

Порошковый продукт, полученный при сушке вязкого раствора евязующегс, обладает хорошими клеющими свойствами и поэтому может быть использован в составе композиционных материалов огнеупорностью до 1700°С и температурой отверждения 150 С.

При указанных условиях наблюдается максимальная екороеть раетворения гидроокиси хрома в смеси кислот.

Использование молярного отношения реагентов, равного СгСОН) 2Н20: :НС1 1:(0,98 - 1,02):

(1,2 - 1,4), обусловлено необходи- моетью полного раетворения гидроокиси хрома и получения продукта ете- хиометрического еостава. Начальная температура реакции нейтрализации

ниже 70 С не обеспечивает раетворения гвдроокиеи, и использование температуры синтеза выше 105 С приводит к слишком бурному кипению раствора и пригоранию вещества на стенках сосуда.

П Р и м е Р 2. То же, что в примере 1, но гидроокись хрома измельчают до размера частиц 1 мм и реагенты берут в молярном отношении

Сг(ОН),. 2Н20:Н РО :НС1 1:0,98:1,4. Рартвор кипятят при 104-105 С в течение 40 мин до плотности 1,67-10 кг/м. Продукт затвердевает на воздухе за- 48 ч и имеет следующий состав, мае.%:

Сг 17,6; Р 10,3; С1 11,8; остальное. Отношение Сг:Р:С1 1:0,98:0,98. Брутто-формула CrHPO Cl бН О. Содержание оеновного вещества в продукте

98,0%, выход 98,2%. ИК-спектр аналогичен приведенному по примеру 1,

ПримерЗ. Тоже, что в примере 1, но гидроокись хрома измельчают до размера частиц 0,5 мм и реагенты берут в молярном отношении Сг(ОН). 1:1,02:1:3. Раствор плотностью 1,6610 кг/м затвердевает в вакуум-эксикаторе над СаС за 18 ч. Продукт имеет следующий состав, мас.%: Сг 17,6; Р 10,6; С1 12,4;.Н20 остальное. Отношение Сг:Р:С1 1:1,02:1,03. Брут- то-формула СгНРО -С1-6Н20. Содержание основного вещества в продукте 98,2%, выход 98,4%. ИК-спектр аналогичен приведенному по примеру 1.

При использовании полученного продукта в качестве сырья для производства жаростойкого ортофосфата хрома конечный продукт термообработки об СгРО получается при и выдержке 1 ч при синтезе его

J л - J ff 1Ь JTl W

ч при

СгР04 бН20, Снижение температуры синтеза на 500°С способствует значительной экономии энергоресурсов и улучшению условий работы огнеупорной футеровки печи.

При использовании гексагидрата хлорфосфата хрома с соотношением Р:Сг 1 в качестве связующего в огнеупорных материалах на основе корунда прочность при сжатии 17,2 - 18,3 МПа композиты приобретают посе термообработки при 150°С, причем образцы не изменяют свойств во вреени при выдерживании их на возухе, в воздушно-влажной среде или ри кипячении в воде. При использовании в качестве связующего порошко- образного монозамещенного фосфата рома в идентичных условиях материаы имеют прочность при сжатии 16,4- 17,1 МПа, но отличаются значительной гигроскопичностью до температуры термообработки 400°С и вьзделяют при 620 и 1100°С

.

что требует использования температуры отверждения композитов не менее 1150 С и объясняется отношением Р:Сг, равным 3, в таком связующем, в результате чего в процессе нагревания с ним происходит ряд термических превращений с изменением отношения Р:Сг и образованием в качестве конечного продукта пирофосфата хрома ) с соотношением ,5.

Пример4. 139 г дигидрата гидроокиси хрома измельчают до

размера частиц 0,1 мм и добавляют при перемешивании к нагретой до 70°С смеси 103,0 мл 60%-ной Н,РО и 95,1 мл 36,6%-ной НС1, что соответствует молярному отношению

СгСОН),. 2Н20:Н РО :НС1 1:0,9:1,2. Смесь разогревают до кипения и образовавшуюся суспензию кипятят при перемешивании при 104-105 С в

течение 30 мин до получения раствора плотностью 1,6410 кг/м , содержащего небольшое количество нерастворившейся гидроокиси хрома. Сушкой суспензии до затвердевания

получают продукт, содержащий мас.%: Сг 18,4; Р 9,9; С1 12,5; остальное. Отношение Р:Сг:С1 0,9:1:1. Содержание основного вещества 90% и выход 98,9%. При получении из

негос -СгРО путем прокаливания в течение 1 ч при 950 С продукт содержит примесь Сг О у Прочность образцов оптимального состава из полученного хлорфобфата хрома и корунда, отвержденных по предлагаемому режиму, составляет 16,1 МПа.

Пример5. То же, что в примере 1, но реагенты берут в молярном отношении Cr(OH)g 2Н20:Н РО :НС1

1:1,1:1,2. Продукт содержит примесь и имеет следующий химический состав, мас.%: Сг 17,2;Р.11,3; С1 11,8; HgO остальное. Отношение Р:Сг:С1 1,1:1:1. Содержание основного вещества 90%, выход 98,7%,

(с МПа; о содержит примесь пирофосфата хрома.

Пример 6. То же, что в примере 1, но реагенты берут в молярном

отношении Сг(ОН)

.jPO :НС1

1:1:1,1. Продукт содержит примесь нерастворенной гидроокиси хрома и имеет следующий химический состав, мас.%: Сг 18,0; Р 10,8; С1 10,9; остальное. Отношение Р:Сг:С1 1:1:0,9. Содержание основного вещества 89%, выход 98,62,cS, 16,4 I-ffla, rCrPO содержит примесь

СГг.Оз

П Р и м е Р 7. То же, что в примере 1, но реагенты берут в молярном отношении Cr(OH)g 2Н,, :НС1 1:1:1,5. Продукт содержит примесь избыточных ионов хлора и имеет сле- дующий химический состав, мас.%: Сг 17,7; Р 10,5; С1 12,9; Hj,0 остальное. Отношение Р:Сг:С1 1:1:1,6. Содержание основного вещества 94%

и выход 98,9%, (.j. 17,2 МПа, ot rCrPO примесей не содержит.

При использовании соотношения реагентов, отличающегося от предлагаемого, равного Сг(ОН),- 2НуО:Н РО 3 :НС1 1:(0,98-1,02): (1,02-1,4), продукт содержит примесь того из компонентов, которое бралось в избытке, или примесь нерастворенной гидроокиси хрома, если кислоты брались с недостатком, причем при недостатке одной кислоты желательно другую брать в избытке в пределах указанного соотношения, что видно

Редактор И.Дербак

Составитель Г.Митропольская

Техред М.Пародий Корректор Л.Натай

Заказ 716/31 Тираж 452 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,

из примеров 1-3. Отклонения от стехиометрии обусловлены возможностями .процесса взвешивания. Соляную 5 кислоту берут в небольшом избытке с целью компенсировать потери при упаривании раствора и необходимостью обеспечения полного растворения гидроокиси хрома. При использо10 вании запредельных значений соотношения компонентов продукт содержит примесь того из компонентов, которое берется в избытке, о чем свидетельствуют дополнительные примеры

15 4 - 7.

1. Применение гексагидрата хлор- фосфата хрома формулы CrHPO Cl бН О в качестве сырья для получения жаростойкого ортофосфата хрома, а также в качестве связующего в огнеупорных материалах с пониженной температурой отверждения. 2. Способ получения гексагидрата хлорфосфата хрома заключается во взаимодействии при 70-105 С дигидра- та гидроокиси хрома со смесью фосфорной и соляной кислот при молярном соотношении (Сг(ОН) 2Н20) : Н,Р04 : :НС1, равном 1:(О,98-1,02):(1,2-1,4), с последующей сушкой раствора до затвердевания массы. i (Л к:) ю со li(