Способ получения дигидрофосфата марганца дигидрата Советский патент 1990 года по МПК C01B25/26 

t

(21) 379867/31-26

(22)19.02.88

(6) 15.01.90. Бюл. V 2

(71)Украинская сельскохозяйственная академия и Казахский Научнр-исследо- вательский и проектный институт фосфорной промышленности

(72)В.А.Копилевич, Л.Н.Щегров, А.Ф.Гафарова и Н.Х.Ьекметова (53) .71:546.185.325..486 (088.8)

(56)Патент Великобритании tf 4if79l8, кл. С 01 В 25/26, 1934.

( СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИГИДРОФОСФАТА МАРГАНЦА ДИГИДРАТА

(57)Изобретение относится к технологии реактигэных солей фосфорной кислоты, в чг-.тности, к способам получения фосфатов марганца, которые применяются

в качестве химических реактивов,катализаторов ,микроудобрений,составных компонентов для получения цветных стекол, эмалей, глазурей и т. д. С целью получения крупнокристаллического продукта стехиометрического состава .повышения его выхода синтез соли осуществляют путем постепенного дозирования в смесь 30-70%-ной (взятой в количестве 100-102% от стехиометрии) и H40,i гидроксокарбоната марганца. Отклонение от оптимальных параметров синтеза приводит к загрязнению соли соединениями марганца высших степеней окисления или свободной фосфорной кислоты, а также к увеличению продол- о жительности реакции и количества отходов. Максимальный выход индивидуальной соли Мп(Н0РОй)г 2Н20 составляет 100% по МпО и 100Ј по РтРз-. 4 табл.

(Л

Изобретение относится к технологии реактивных солей фосфорной кислоты, в частности к способам получения фосфатов марганца, которые применяются в качестве химических реактивов, катализаторов, микроудобрений, составных компонентов для получения цветных стекол, эмалей, глазурей и т.д. С целью получения крупнокристаллического продукта стехиометрического состава, повышения его выхода синтез соли осуществляют путем постепенного дозирования в смесь 30 - 70% H₃PO₄ (взятой в количестве 100 - 102% от стехиометрии) и H₂O₂, гидроксокарбоната марганца. Отклонение от оптимальных параметров синтеза приводит к загрязнению соли соединениями марганца высших степеней окисления или свободной фосфорной кислотой, а также к увеличению продолжительности реакции и количества отходов. Максимальный выход индивидуальной соли MN(H₂PO₄)₂^. 2H₂O составляет 100% по MNO и 100% по P₂O₅. 4 табл.

Изобретение относится к технологии реаюивных солей ортофосфорной кислоты, в частности к способам получения фосфатов марганца, которые применяются в качестве химических реактивов, катализаторов, микроудобрений, термостойких сое гаоных компонентов получения цветных стекол, эмалей, глазурей и т.д.

Цель изобретения - повышение чистоты и увеличение размеров кристаллов целевого продукта,

П р и м е р 1. К 23,8 мае.ч. 70%- ной Н,,РОЛ i;OOS; от стехиометрии) до- Оавляют 1,5 мае.ч. 2 °--ной НгОе, а затем при перемешивании вводят пятью

порциями 10 мае.ч. гидроксокарбоната марганца (60,3% МпО). Реагенты смешивают в течение 2-3 ч при 20-40 С до прекращения выделения С0$ и образования однородной суспензии. Суспензию, упаривают, периодически перемешивая 5-6 ч при , а затем сушат кристаллы при 50-60°С до постоянной массы.

Получают бледно-розовые кристаллы размером 1-2 мм, состава MnfHgPO t , выход продукта 100% от теоретического рассчитанного количества, без примесей Н3РО/ и марганца высших степеней окисления.

Пример 2. К 33,3 мае.ч. 50%- ной НгР04 (100% от стехиометрии) до10

Из данных табл.3 видно, что выход за рамки вышеуказанного соотношения приводит к снижению выхода целевого продукта.

В табл. приведены данные, характеризующие порядок введения порошкообразного гидроксокарбоната марганца к смеси фосфорной кислоты, а также влияние количества НС0 на качество продуктов синтеза. Наилучшие результаты были получены при постепенном дсбавлении Mn-содержащего компонента, причем пероксид водорода необходимо 15 брать в (2,5,0)-кратном избытке

по отношению к примеси четырехвалентного марганца.

Уменьшение массового соотношения H,;0yj i общему количеству Mn(lV) в сырье до 2,0:1,0 не приводит к устранению примесей M-T(IV) и M i(lTT) в продукте реакции. Кроме того, использование в синтезе 85,5-86,9%-ной фосфорной кислоты не позволяет восста31535821

бавляют 1,5 мае.ч. 25%-ной и при перемешипании медленно в течение +0 мин дозируют гидроксокарбонат марганца в количестве 10 мае.ч. (60,3% МпО). Реагенты смешивают при в течение 2-3 ч до прекращения выделения СО и образования однородной суспензии. Суспензию, периодически перемешивая, упаривают 6-7 ч при 60°С, а затем кристаллы сушат при 50-60°С до постоянной массы. Получают бледно-розовые кристаллы размером 2- 5 мм, состава Мп ( 2Н,р, выход продукта составляет 100% от теоретически возможного.

Пример 3. К 56,6 мае.ч. 30%- ной НаРОд (102% от стехиометрии) добавляют 1,5 мае.ч. 25%-ной Нв02 и при перемешивании вводят пятью порци- jn ями 10 мае.ч. гидроксокарбоната марганца (60,3% МпО). Реагенты смешивают при в течение до прекращения выделения СО и образования од- однородной суспензии. Суспензию, пе- 25 навлиаать примеси марганца высших риодически перемешивая, упаривают степеней окисления в гидроксокарбона- 7-9 ч при 60°С, а затем сушат образо- Те марганца. При этом необходимо, вавшиеся кристаллы при 50-60ЙС до чтобы гидроксокарбонат (табл. О вво- постоянной массы.

Получают бледно-розовые кристаллы, размером 2-10 мм. Продукт имеет состав Мп о,эя(Ч fОд ) 2H,jO с содержаь -.,- Н основного вещества 97,9%. примесей марганца высших степеней окисления не обнаружено. Основными примесями являются свободная фосфорная кислота (0,2 мас.%)и химически связакмея фосфорная кислота (1,9 мас.%).

Условия образования крупнокристаллических продуктов приведены в табл.1.

В табл.2 представлена сравнительная оценка получения Мп(Н,7Р04)2- по способу-прототипу и предлагаемому способу.

Согласно данным, приведенным в примерах 1-3 и табл.1-2, предлагаемый способ не позволяет получать крупнокристаллический продукт с высоким

содержанием Мп()- 2НвО в том MI, u ,, ..,1„. „..lwl.,.,

случае, если концентрация ортофосфор-50 проводят путем упаривания суспензии ной кислоты была либо выше 70 мас.%, без выделения побочных продуктов ре- либо ниже 20 мас.%. При этом ортофос- форная кислота должна быть прибавлена в количестве 100-102 мас.% от стехиометрии.

30

35

40

дилсл порциями не более чем 1/3 общей дозы и каждая последующая порция по- тэпалась после полного взаимодействия предыдущей с Нз,РОч. Можно также непрерывно дозировать гидроксокарбонат марганца в HjPCM из такого расчета, чтобы весь реактив вводился з течение 20-40 мин.

Таким образом, формирование крупнокристаллического осадка дигидрофос- сЈзта марганца дигидрата происходит гри строгом соблюдении параметров синтеза, рассмотренных выше (концентрация Н3РСм, количество в сравнении с содержанием Mn(IV) и порядок смешивания реагентов), а также при 45 соблюдении дозы фосфорной кислоты в пределах 100-102 % от стехиометрии (табл. О .

Учитывая то, что завершающую стадию синтеза дигидрофосфата марганца Ј,игидрата по предлагаемому способу

акции, выход соли составляет 100% от теоретического рассчитанного, если ее состав соответствует формуле

55 Мп(Н,)4 2Нзр.

В табл.3 приведены основные характеристики продукта.

0

Из данных табл.3 видно, что выход за рамки вышеуказанного соотношения приводит к снижению выхода целевого продукта.

В табл. приведены данные, характеризующие порядок введения порошкообразного гидроксокарбоната марганца к смеси фосфорной кислоты, а также влияние количества НС0 на качество продуктов синтеза. Наилучшие результаты были получены при постепенном дсбавлении Mn-содержащего компонента, причем пероксид водорода необходимо 5 брать в (2,5,0)-кратном избытке

по отношению к примеси четырехвалентного марганца.

Уменьшение массового соотношения H,;0yj i общему количеству Mn(lV) в сырье до 2,0:1,0 не приводит к устранению примесей M-T(IV) и M i(lTT) в продукте реакции. Кроме того, использование в синтезе 85,5-86,9%-ной фосфорной кислоты не позволяет восстаnнавлиаать примеси марганца высших степеней окисления в гидроксокарбона- Те марганца. При этом необходимо, чтобы гидроксокарбонат (табл. О вво-

навлиаать примеси марганца высших степеней окисления в гидроксокарбона- Те марганца. При этом необходимо, чтобы гидроксокарбонат (табл. О вво-

MI, u ,, ..,1„. „..lwl.,.,

проводят путем упаривания суспензии без выделения побочных продуктов ре-

дилсл порциями не более чем 1/3 общей дозы и каждая последующая порция по- тэпалась после полного взаимодействия предыдущей с Нз,РОч. Можно также непрерывно дозировать гидроксокарбонат марганца в HjPCM из такого расчета, чтобы весь реактив вводился з течение 20-40 мин.

Таким образом, формирование крупнокристаллического осадка дигидрофос- сЈзта марганца дигидрата происходит гри строгом соблюдении параметров синтеза, рассмотренных выше (концентрация Н3РСм, количество в сравнении с содержанием Mn(IV) и порядок смешивания реагентов), а также при соблюдении дозы фосфорной кислоты в пределах 100-102 % от стехиометрии (табл. О .

Учитывая то, что завершающую стадию синтеза дигидрофосфата марганца Ј,игидрата по предлагаемому способу

проводят путем упаривания суспензии без выделения побочных продуктов ре-

акции, выход соли составляет 100% от теоретического рассчитанного, если ее состав соответствует формуле

Мп(Н,)4 2Нзр.

По данным параметрам качество продукта, получаемого предлагаемым способом с использованием 30-70%-ной

5

, взятой в дозе 100-102% от сте хиометрии, выше чем дигидрофосфата марганца дигидрата, синтезированного согласно прототипу (табл.1-).

формула изобретения

Способ получения дигидрофосфата марганца дигидрата, включающий смешение фосфорной кислоты и пероксида водорода с карбонатом марганца, содержащего примесь соединения Мп (IV) отличающийся тем, что,

Доли м лиметр и

85,5Мелкокристаллипрототип) ческий продукт 86,7 75

70Средние кристаллы 1-2

50Крупные кристаллы 2-10

30- -2-10

20Смесь крупных и 1-10

очень мелких

Способ-прототип: 85,5100,1

Смешивают 22,92 ч (б2Ј fVOd с 0,5 H20i РаО;) и вводят одновременно 120,73 ч. МлСО, (8,7СЈ МпО)

D h,P04 и 86,7100,0

Н,0, вводят в/0100,0

течение ЬО .чин30100,0

гидрсксокарбон-дт 20100,0

маргонцэ при пос- то IHHI м п -оече- шичзнии

НгОг взят из расчета -кратного избытка к Мп (IV)

5821

с целью повышения чистоты и увеличения размеров кристаллов целевого продукта, в качестве карбоната марганца используют гидроксокарбонат, который вводят частями до полного растворения каждой порции, при этом фосфорную кислоты используют с концентрацией не выше 70% в количестве 100-102 10 от стехиометрии, а пероксид водорода вводят в (2,5)-кратном избытке по

отношению к содержанию примеси соединений четырехвалентного марганца.

Таблица 1

Доли миллиметраи

Таблица2

3Mn dVOiV 2,3 НгО 97,98 Есть 0,2

Н20

HtO Н20

98,7 100 98,7 97,9

Есть0,3

НетНет

НетНет

Нет0,6

Примечание. Взята Н5РО, продолжительность взаимодействия 3 ч, HtOt:Mn(IV)-(t,5:l).

1535821

Т а б л ц а 3

Таблица1