СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОКИСЛОГО НАТРИЯ И ФТОРИСТОГО НАТРИЯ ИЗ АПАТИТОВ Советский патент 1935 года по МПК C01B25/30 

Известно все возрастающее распространение применения фосфорнокислого натрия. Особенно эта соль отмечается как вещество, заменяющее при чистке буру, щелочь. Na₃PO₄ незаменим в рецептуре по освобождению котлов от накипи. Широкому внедрению в жизнь Na₃PO₄ мешает его относительно высокая стоимость.

До последнего времени получение солей фосфорной кислоты было связано с фосфорной кислотой, на основе реакции нейтрализации ее щелочью или заменяющей ее солью. Следовательно, прежде всего должна быть получена тем или иным способом из природных фосфатов или вообще из фосфоросодержащих веществ фосфорная кислота, а уже последняя со щелочью дает требуемый продукт. В итоге путь получения Na₃PO₄, исходя из природных фосфатов, довольно сложен и дорог. В работе по изучению взаимодействия апатита с содой методом спекания было твердо установлено, что в продуктах обмена находится Na₃PO₄, NaF, CaO. Система апатит - сода должна быть принципиально отнесена к типу взаимно-необратимых.

Механизм реакции дается уравнением:

3Са₃(PO₄)₂·CaF₂+12Na₂CO₃→6Na₃PO₄+12NaF+CaO+10CO₂,

Следовательно, проводя спекание апатита с содой или щелочью в условиях, близких к указанным ниже, и при количественных соотношениях, отвечающих написанному уравнению, мы получаем Na₃PO₄, NaF, CaO и непрореагировавший апатит.Na₃PO₄, NaF, как растворимые в Н₂О, могут быть выщелачиванием извлечены в водную вытяжку. кИз после ней уже обычными путями выфристаллизовывается фосфат натрия, втористый натрий, причем учитывают сра, нительн меньшую растворимость NaF следуе выделение и разделение Na₃PO₄ и NaF вести методом дробной кристаллизации.

Принимая во внимание данные работы по изучению взаимодействия апатита с содой и ориентировочные опыты спекания апатита со щелочью и последующего выщелачивания спекшихся масс водою и выделения из водной вытяжки фосфата натрия, рисуется возможность следующей технологической обработки апатита с целью выделения щелочных фосфата и фторида:

Таким образом, получается фосфат натрия и NaF. Кроме того имеется остаток, могущий быть названным известью, загрязненной апатитом, если степень обмена высокая, или же типа термофосфата, богатого известью и пригодного для удобрения.

Шихта для спекания во всех проведенных опытах готовилась следующим образом. Навеска щелочи и апатита имела отношение в эквивалентах: щелочи около 55%, апатита около 45%. Щелочь NaOH расплавлялась в никелевом тигле и апатит в виде измельченного порошка при помешивании стальной мешалкой затворялся в густую тестообразную массу. Тигель с полугустой массой ставился в муфельную печь, где при 600-700° выдерживался около 1 часа; по охлаждении масса тщательно размельчалась и в том же тигле помещалась в плавильную печь, где при 1000-1100° выдерживалась 2-3 часа. Температура снижалась до 800°, и при этой температуре тигель со спекшейся массой оставлялся на 6-8 часов. Выгруженная масса охлаждалась и бралась навеска 3 г.

Навеска помещалась в колбу, снабженную обратным холодильником на 500 мл с 300 мл кипящей воды. Выщелачивание продолжалось часа. Потом нерастворимый остаток быстро отфильтровывался, промывался горячей водой и раствор в мерной колбе доводился до 500 мл.

Остаток растворялся в слабой азотной кислоте, и раствор также доводился в мерной колбе до 500 мл.

Для определения P₂O₅ в спекшейся массе навеска ее до 1,0 г растворялась HNO₃ и раствор в мерной колбе доводился до 300 мл.

Результаты.

Опыт 1. Анализ водной вытяжки: содержание P₂O₅ в пересчете на апатит в процентах от навески спекшейся массы для вытяжки равно 27,2.

Опыт 2. а) Анализ водной вытяжки: содержание P₂O₅ в процентах апатита от навески спекшейся массы равно 28,6.

б) Анализ остатка: содержание P₂O₅ в процентах апатита от навески воздушно-сухого остатка равно 21,0

Опыт 3. а) Анализ водной вытяжки: содержание P₂O₅ в процентах апатита от навески спекшейся массы 27,4.

б) Анализ остатка: содержание P₂O₅ в процентах апатита от навески спекшейся массы для вытяжки равно 18,7.

в) Анализ спекшейся массы: содержание P₂O₅ в процентах апатита от навески равно 46,2.

Принимая примерно количество апатита, взятого в реакцию по весу в пределах 45% от всей шихты, а в спекшейся массе 47,5%, мы имеем, что в водную вытяжку апатита перешло в первом опыте - 58%, во втором опыте - 60%; третий опыт позволяет точно дать количество апатита, перешедшего в водную вытяжку; это количество равняется 60%.

Таким образом переработка апатита по вышеприведенной технологической схеме дает до 60% апатита в водном растворе в форме Na₃PO₄. Кроме того, в раствор переходит соответствующее количество NaF. Остаток, содержащий Р₂О₅, в пересчете на апатит до 20% воздушно сухого остатка, может пойти как удобрение типа “термофосфата”.

Способ одновременного получения фосфорнокислого натрия и фтористого натрия из апатитов, отличающийся тем, что апатит спекают с эквимолекулярным количеством едкого натра и образовавшиеся соли натрия выделяют из спека и разделяют обычными методами выщелачивания водой, выпаривания и дробной кристаллизации.