Способ получения гидроксокарбоната хрома (III), алюминия и аммония Советский патент 1990 года по МПК C01G37/00 C01F7/00 

Изобретение относится к технологии хромовых соединений и касается получения нового вещества - гидроксокар- боната хрома (III), алюминия и аммония, используемого в качестве материала для получения соединений трехвалентного хрома, в частности хром- алюминиевой окиси, используемой при полировании поверхности металла.

.Цель изобретения - получение нового соединения гидроксокарбоната хрома (III), алюминия и аммония

(NH4)i CrAUOH) (СОз)г .

Необходимость в таком соединении обусловлена получением хромалюминие- вой окиси с молярным соотношением Сг:А1 1:1, используемой в технике прецизионного полирования дет.алей приборов, часов и оптических систем.

Способ получения вещества заключается во взаимодействии осадка, образующегося при 450-650°С, обезвоженного раствора, содержащего хром сернокислый, алюминий сернокислый и сульфат натрия, со щелочным раствором карбоната (бикарбоната) аммония при температуре реакционной смеси 70-80°С в течение 3,5-4 ч при рН 8,2+0,2.

Температурный режим получения осадка из обезвоженного раствора указанных солей определяет выход конечного продукта. При температуре ниже 450 С Часть исходных компонентов переходит в раствор и не достигается максимально возможный выход. При температуре выше 650 С происходит спекание и уплотнение осадка, что снижает его реакционную способность и увеличиваао ос

го

о

ет время синтеза гидроксокарбоната хрома (III), алюминия и аммония, а в продукте остается примесь S0. Температура реакционной смеси и время 5 синтеза взаимно обусловлены и также определяют выход целевого продукта на единицу взятого карбоната аммония.

При температуре выше 80°С процесс синтеза ускоряется, но это приводит 10 к потерям,аммиака, а следовательно, к понижению выхода целевого продукта. При температуре ниже 70°С значительно замедляется скорость процесса и удлиняется время завершения реакции. t5 Значение рН 8,,2 определяет чисто- ту получаемого соединения. При понижении рН 8 в гидроксокарбонате остается примесь ЗО, при увеличении рН 8,4 заметно проявляется гидролиз 20 целевого продукта, в результате которого теряется хром (Ш) с фильтратом.

Пример 1. К раствору 16,23 г сульфата натрия в 100 г воды 25 добавляют 76,1 г А12.(804)з 18 и 57,0 г Сг(50), 6 , перемешивают до полного растворения, нагревают до кипения и упаривают до пастообразного состояния. Затем полученную пас- ЗО ту обезвоживают и выдерживают при 450 С. Полученный осадок помещают в 300 г воды, репульпируют и фильтруют. Осадок с фильтра помещают в раствор, содержащий 41 г и 72 ,,7 г и 250 г воды, при перемешивании обрабатывают в течение 210 мин, поддерживая рН 8,0 и температуру 80°Ci Получают 67,2 г продукта, что составляет 98% выхода от теории. Состав .Q продукта, %: Сг 17,16; А1 8,9; NH 11,8; СО 39,6%, что дает молярное соотношение 1:1:2:2, При таком соотношении можно .записать формулу вещества (NH4)crAl(OH)4(CO,)2J. 5

Пример 2. То же 5 что в примере 1, только термическую обработку исходнЕ,1х компонентов ведут при 600 С твердый остаток после промывки обра- батывают в течение 240 мин при 70°С при рН 8,4. При этом получают 67,16 г вещества, содержащего, %: г 17,18; А1 8,91; NH 11,88; СО 6,6%, что. дает молярное соотношение 1:1,01:2,0:2,0.

Результаты осуществления способа а всех возможных вариантах сочетаия предлагаемых параметров приведеы в табл. 1.

Как видно из примеров, выход за пределы предлагаемых параметров приводит к неполно 1у разложению полупродукта, получаемого при термической обработке, снижается выход целевого продукта при одновременном его загрянении исходным материалом. Наличие соединения, отвечающего формуле, подтверждается тем, что при промывке больших избытков воды соотношение между Сг, А1, СО и NH в осадке остается постоянным.

Для подтверждения наличия соединения проводят физико-химические исследования синтезированного продукта и модельной смеси с таким же молярным соотношением элементов и групп на основе АКОП),; Сг(ОН)ди (..,

При ИК-спектроскопическом исследовании гидроксокарбоната хрома (III) алюминия (III) и аммония установлено, что представленные образцы являются комплексным соединением. Роль лиган- дов выполняют группы СО , возможно, . Комплексообразователи и . Результаты исследования приведены в табл. 2.

Полоса поглощения 1150 принадлежит ОН-группе в комплексном соединении гидроксокарбоната хрома (III), алюминия (III) и аммония, в модельной смеси ОН-группа поглощает в области 925-1025 см- Спектр модельной смеси соответствует спектрам ( и АКОН) с Полосы поглощения Сг(ОН), на фоне двух предыдущих не видны.

Таким образом, с учетом данных химического анализа, РП(-спект.роскопи- ческого и термогравиметрического исследований подтверждено получение комплексного соединения гидроксокарбоната хрома (III), алюминия и аммония, состав которого может быть выражен формулой (NH) CrAl(OH)

Указанное соединение может быть использовано для получения ряда хромовых соединений, в частности хром- алюминиевой окиси (ХАО) , Известные способы ее получения не позволяют синтезировать чистый одно- фазный продукт, требуют точного дозирования компонентов, тщательного и длительного их перемешивания. Например, при спекании смеси СгО и АКОН) с молярным соотношением Сг20з:А12 Оз 1М всегда получают

16

трехфазный продукт, содержащий твердый раствор CraOj AljO, в своей основе и примеси и в виде самостоятельной фазы, количество которых понижается в зависимости от температуры и времени термообработки, но всегда обнаруживается на рентгенограммах.

При термической обработке

:(NH4)2 СгА1(ОН)4 (С0з),,при 1200°С в течение 1 ч получают однофазный продукт AljOj (ХАО) . Это позволяет получать высококачественные поверхности при полировке оптических стекол, шариков для шарикоподшипников, а также элементов, входящих в состав часовых механизмов, где при полировке и пшифовке применяют ХАО.

266

Формула изобретения Способ получения гидроксокарбона г та хрома (III), алюминия и аммония формулы (N114)2 СгАКОН) (С0,,). качестве соединения для синтеза хромовых соединений (III), заключающийся в том, что раствор карбоната аммония подвергают взаимодействию с твердым остатком, полученным при растворении сульфатов хрома и алюминия в водном растворе сульфата натрия, с последующей термообработкой смеси при 450- 650 С и промывкой твердого остатка, причем взаимодействие осуществляют при молярном соотношении Cr:Al:NH4: :СОз 0,99-1,01:0,99 -1,01:1,98:2,00 :1,93-2,00 при рН 8,0-8,4 и 70-80°С в течение 3,5-4 , О ч с последующем отделением осадка, промьшкой и суижой его.

Изобретение относится к технологии хромовых соединений, в частности к синтезу нового вещества с формулой (NH₄)₂[CRAL(OH)₄(CO₃)₂], используемого для получения таких соединений трехвалентного хрома, как, например, хромалюминиевая окись, применяемая при полировании поверхности металла. Новое соединение синтезируют путем взаимодействия твердого осадка, полученного термической обработкой при 450-650°С обезвоженного раствора, содержащего хром сернокислый, алюминий сернокислый и сульфат натрия, со щелочным раствором карбоната аммония при температуре реакционной среды 70-80°С и PH 8,2±0,2 в течение 3,5-4 ч с последующим отделением промывкой исушкой осадка. Данные химического анализа, ИК-спектроскопического и термогравиметрического исследований подтвердили получение комплексного соединения гидроксокарбоната хрома /III/, алюминия и аммония. 2 табл.

т « б л я а « I

16081268

Таблица 2

Полоса поглощения, см Отнесение I Группа Координация СО

5

. 3 Монодентная

Бидентная

, БИ-, монодентная

(СО,)гОН

,С01 Монодентная

гNH

v ,СО Монодентная

3С0| Бидентная

ъС0|- 2%0

25

.г 3