Способ получения гидрофосфата марганца моногидрата Советский патент 1990 года по МПК C01B25/26 

Изобретение относится к технологии реактивных солей ортофосфорной кислоты, в частности к способу получения фосфатов марганца, которые применяются в качестве химических реактивов, катализаторов высокой степени селективности, микроудобрений, сиккативов, термостойких покрытий, компонентов

шихты для получения цветных стекол эмалей, глазурей и т.д.

Цель изобретения - повышение выхода и качества .продукта.

П р и м е р 1. В емкость вводят 124,1 мае.ч. кристаллического сульфата марганца пентагидрата (29,4% МпО), добавляют 350 мае.ч. дистиллированной

воды и перемешивают компоненты при до образования раствора. В другой емкости готовят раствор гидрокарбоната натрия из расчета 99, мае.ч. NaHCOj- и 895 мае.ч. N,,0. Растворы сульфата марганца и гидрокарбоната натрия при и постоянном перемешивании сливают (рН смеси изменяется от 6,9 до 8,2). Через kQ мин суспензию образовавшегося гидрокарбоната марганца центрифугируют, определяя количество жидкой фазы (1200 мае.ц.) и содержание в ней МпО (0,02%).

По формуле

m

где m - масса для синтеза; А - масса МпО в исходном растворе В - масса потерь МпО при получении осадка гидрооксокарбоната марганца;

D - концентрация НдРО,., мас.%; К - коэффициент, равный 138,l4, определяют стехиометрическую дозу 20%-ной для реакции разложения гидрооксокарбоната марганца.

Кислоту нагревают до 75°С и посте- пенно смешивают с осадком гидроксо- карбоната марганца.-Перемешивание пульпы при этой температуре продолжают 3 ч до образования густой кристаллической массы, которую затем су- шат при 70°С. В результате получают индивидуальное соединение X с выходом 100 по и 99,% по МпО без учета механических потерь целевого продукта. Реактив не содер- жит при 1есей марганца высших степеней окисления и фосфатов другого анионного состава.

По известному способу Мп НР04 ЗН2 0 получают следующим образом. Из го раствора H,jP04 готовят 13,1%-ный раствор фосфорной кислоты, который затем при комнатной температуре нейтрализуют углекислым марганцем до слабокислой реакции по метилоранжу (рНЗ,) Периодически перемешивают смесь 15-20 ч, полученные кристаллы промывают водой, отжимают и сушат при 60-70°С. Выход целевого продукта 61,6% по H jP04, содержание основного вещества 93,5%. Условия осущест- .вления способа обеспечивают полу- мение Мп НР04 , а для синтеза

Мп НРО.- Н О-нужна дополнительная стадия переработки. При таком способе синтеза в качестве примесей могут быть фосфаты трехвалентного марганца, например МпРО 1,5Н5,0, а также при избытке кислоты в реакционной смеси - дигидрофосфат марганца и при ее недостатке - средний фосфат марганца.

В табл. 1 приведены данные, показывающие, что содержание примеси фосфат марганца высших степеней окисления в промежуточном и конечном продуктах синтеза зависит от рН среды раствора, в котором осаждают ионы марганца в виде гидрооксокарбоната.

Из данных табл. 1 следует, что при рН 7-8,7 получаемые фосфаты не содержат примесей, а при рН более 9,9-12 количество примесей Мп и Мп резко возрастает, что недопустимо для соединений реактивной квалификации. При рН менее 7 (6,3) примеси отсутствуют, но выход реагента и продукта низкий. При рН более 8,7 выход продукта также снижается.

В табл. 2 приведено влияние расхода фосфорной кислоты и температуры на показатели процесса.

Из данных табл. 2 следует, что при дозе фосфорной кислоты менее 100% от стехиометрии повышается содержание примесей для всего температурного интервала, понижается также содержание основного вещества. При дозе более 100% улучшение показателей не наблюдается.

В табл. 3 представлены данные о влиянии концентрации фосфорной кислоты и времени процесса, на выход и качество продукта.

Из данных табл. 3 следует, что неполное разложение гидрооксокарбоната марганца при взаимодействии с 60 - 80%-ной Нт,РО ф объясняется повышенной вязкостью последней и неравномерностью перемешивания реакционной пульпы, что приводит к повышению содержания лримеси COg в продукте. При использовании очень разбавленной (13 мас.%) наблюдается образование смеси кристаллического и аморфного продукта. При этом на поверхности последнего могут оклюдироваться примеси , повышается также длительность процесса.

5I

В табл. А представлены данные о влиянии температуры процесса на показатели процесса.

Из данных табл. k следует, что гидрофосфат марганца моногидрат о/б- разуется при условии осуществления реакции взаимодействия гидрооксокар- боната марганца с фосфорной кислотой в интервале 75-ПО С. При понижении температуры продукт синтеза содержит примеси неразложившихся карбонатов, а по составу фосфатной части он соответствует не моногидрату, а три- гидрату, как в известном способе. Повышение температуры до и вы- ше приводит к образованию соединений промежуточного состава между моногидратом гидрофосфата марганца и полностью обезвоженным соединением.

По результатам термического анализа МпНР04 ЗИ О и MnHPOq HjO с квазиизотермическим режимом нагрева (табл. 5) установлен оптимальный температурный интервал сушки сырого продукта, который составляет 50-90 С.

Формула изобретения

1. Способ получения гидрофосфата марганца моногидрата, включающий об0

8l

.

И6

работку углекислой соли марганца фосфорной кислотой при перемешивании с последующей сушкой продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода и качества продукта, углекислую соль марганца осаждают из марганецсодержащих растворов обработкой их гидрокарбонатами при рН 7-8,7, берут фосфорную кислоту концентрации 20-50 мас.% 8 стехиометрическом количестве, определяемом по формуле

..К

D

m

15

где m - масса фосфорной кислоты; А - масса оксида марганца в исходном растворе;

В - масса потерь оксида марганца при осаждении углекислой со- . ли марганца;

D - концентрация фосфорной кислоты, мас.%;

К - коэффициент, равный 138,И, перемешивают в течение 2-3 ч при тем- 75-nO C до образования густой массы, которую сушат до получения кристаллического продукта.

2. Способ по п.1, отличаю - щ и и с я тем, что сушку ведут при 50-75 С.

Изобретение относится к технологии реактивных солей фосфорной кислоты, в частности к способу получения фосфатов марганца, которые применяются в качестве химических реактивов, катализаторов, микроудобрений, сиккативов, термостойких покрытий, компонентов, шихты для получения цветных стекол, эмалей, глазурей и т.д. Целью изобретения является повышение выхода и качества продукта. Гидрофосфат марганца моногидрат получают обработкой углекислой соли марганца при перемешивании в течение 2-3 ч 20-50%-ный фосфорной кислотой при стехиометрическом расходе, который определяют по формуле M=(A-B)K/D, где M - масса фосфорной кислоты, A - масса гидроксида марганца в исходном растворе, B - масса потерь гидроксида марганца при осаждении углекислой соли марганца, D - концентрация фосфорной кислоты, мас.%, K - коэффициент равный 138,14

процесс ведут при 75-110°С до образования густой массы, которую сушат до образования кристаллического продукта, предварительно углекислую соль марганца осаждают из марганцесодержащего раствора обработкой его гидрокарбонатами при PH 7-8,7. Целесообразно сушку продукта вести при 50-75°С. Указанные отличия позволяют повысить выход продукта до 99,5-99,8% и содержание основного вещества до 100%. 1 з.п. ф-лы. 5 табл.

Продукт высушен при 40-60 С.

Таблица 1

Расчет по содержанию СО в пересчете на Мп СО.

Обоазуется смесь кристаллического и аморфного Продуктов (способ смоделирован по известному). Точность показателя зависит от томности учета механических потерь в процессе синтеза от вве ния исходных реагентов до получения целевого

продукта.

1 6081Й

Таблица 2

Таблица.3

20

(

0.60 35.09 )1.97 29,3

При каждой температуре продолжительность синтеза соответствует состоянию стабилизации состава твердой фазы.

Способ аналогичный известному.

По данным термического анализа с квазиизотермическим режимом нагревания.

«

Процесс в открытом сосуде, Процесс в закрытом сосуде.

Таблица 4

2,01 , ,8HjO

Образование целевого продукта не

Таблица 5