Способ получения цианатов щелочноземельных металлов Советский патент 1982 года по МПК C01C3/14 

Изобретение относится к способам получения цианатов целочноземельных металлов.

Известен способ получения цианатов щелочных и щелочноземельных металлов путем взаимодействия паров циановой кислоты, полученных при нагревании мочевины до , с водными растворами или суспензиями соответствующих гидроокисей. При получении по этому способу цианатов щелочноземельных металлов выход их не превышает 80% и они загрязнены значительными примесями карбонатов fl.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения цианатов щелочных и щелочноземельных металлов, основанный на взаимодействии окиси (гидроокиси) металла с цианатоМ аммония в среде инертного растворителя, в качестве которого используют спирт или жидкий г1ммиак. Образовавшийся цианат металла иаделяют из реакционной смеси фильтрацией, или, если он растворим/ отфильтровывают непрореагировавшую окись или гидроокись металла и затем выпаривают растворитель. В остатч ке после выпаривания получают цианат

металла в смеси .с непрореагировавшими компонентами реакционной смеси .или продуктами их побочных реакций 2.

Недостатком известного способа являетс невысокий выход цианатов, ко- торый не превышает 45%. Кроме того, при получении цианата кальция получают продукт, содержащий до 85% ос10новного вещества, а при получении цианатов других щелочноземельяых металлов содержание цианата в продукте не превышает 30%. Недостаткс1ми способа являются также применение пр15жароопасных веществ - спирта или аммиака, а также необходимость проведения процесса под повышенным давле нием в случае использования жидкого аммиака..

20

Цельк изобретения является повышение выходацианатов щелочноземельных металлов и содержания основного вещества в продукте.

Поставленная цель достигается спо25собом .получения цианатов щелочноземельных металлов путём взаимодействия цианата аммония и окисей или гидроокисей металлов, в котором исходные реагенты применяют в порошкообразном

30 виде, реакцию проводят при 10-20 С, а полученный продукт высушивают. Размер частиц исходных реагентов составляет 0,05-0,2 мм. Исходные реагенты смешивают в стехиометрическом .соотношении. Полученный продукт высушивают при 25-35 С в вакууме при остаточном давлении. 80-100 мм рт.ст. Реакция Между цианатом аммония и гидроокисью эффективно протекает при простом смешении их порошков и начинается на поверхности окиси или гидроокиси. По мере,выделения реакционной воды Образуется концентрированный раствор цианата аммония, который про питывает всю массу частицы и обеспечивает полноту протекания реакции по всей массе частиц окиси (гидроокиси) металла. Поэтому раэмер части в пределах 0,05-0,2 мм определяет вы ход и чистоту продукта. Для проведения реакции цианат амм ния и окись или гидроокись металла берут в стехиометрическом соотношеНИИ. Избытдк цианата аммония или окиси (гидроокиси) металла загрязняет продукт. Окончание реакции определяют по прекращению выделения аммиака. Температура реакционной смеси должна быть в пределах 10-20С. При более высоких температурах резко уве личивается скорость изомеризации цианата аммония в мочевину, что приводит к снижению выхода цианата металла и загрязнению его мочевиной и непрореагировавшей окисью или гидроокисью металла. Указанную температуру, с целью отвода выделяющейся теплоты реакции, поддерживают охлаждени ем реакционной смеси через стенку реакционного сосуда, постепенным добавлением цианата аммония к окиси или гидрокиси металла и интенсивным перемешиванием. При этом скорость до бавления цианата аммония и интенсивность перемешивания регулируются по температуре так, чтобы температура поддерживалась в пределах 10-20°С. Снижение температуры ниже нецелесообразно вследствие того, что в этом случае значительно увеличивается время реакции. Реакция между твердыми цианатом аммония и окисью или гидроокисью металла протекает в присутствии воды, имеющейся в них в виде примеси в начале реакции и накапливающейся по мере ее протекания. При этом максимальный выход цианата аммония достигается при минимальном содержании воды в реакционной смеси. С увеличением концентрации воды увеличива ется скорость гидголиза образующегося ци.аната металла. Поэтому в водных растворах выход цианата металла снижается по сравнению с реакцией в. твердой фазе. При проведении реакции в спиртовой среде, как это проводят в известном способе, увеличивается скорость изомеризации цианата аммония в мочевину по сравнению с реакцией в твердой фазе, протекающей фактически в койцентрированном водном растворе. Поэтому в спиртовых раствора.х выход цианата металла меньше, чем в твердой фазе. Полученный продукт высушивают при 25-30 С. Указанную температуру продукта при сушке удобнее всего поддерживать с помощью йакуума (остаточное давление не должно превышать 100 мм рт.ст.). Однако возможны и другие способы сушки, например распыл ением в сухом воздухе, температуру которого поддерживают равной 25-30с. Нагревание продукта при высушивании до более высоких температур, которые создают при остаточном давлении, превышающем 100 мм рт.ст., приводит к частичному гидролизу цианата щелочноземельного металла и, как следствие, к снижению выхо- . да целевого продукта и загрязнению его гидроокисью металла. Высушивание продукта при температуре ниже приводит к значительному увеличению времени сушки и объема аппаратуры. Пример. К 3,04 г Са(ОН) при постоянном Перемешивании и температуре не выше 10°С добавляют 5,40 г цианата аг.шония, содерх ащего 93,3% . Прибавление ведут небольшими порциями в течение .0,5 ч. После этого смесь продолжают перемешивать, поддерживая температуру не выше , до прекращения выделения NH. Полученный продукт высушивают в вакууме (остаточное давление 20-100 мм рт.ст.) при 20-30С, В результате получают 5,94 г продукта, содержащего 85% Са(ОН)2.. Выход по цианату аммония составляет 96,5%. П р и м е р 2. К 17,87 г; Ва(ОН1 8Н, О при постоянном переметпивании и температуре не выше добавляют 6,62 г цианата аммония, содержащего 93,3% NH4OCN. Прибавление ведут небольшими порциями в течение 0,5 ч. После этого смесь продолжают перемешивать, поддерживая температуру не выше , до прекращения выделения NH, Полученный продукт высушивают в.вакууме при 20-30 0. В результате получают 11,81 г продукта, содержащего 97,5% Ba(OCN). Выход цианата бария ijo цианату аммония равен 92,8%. Пример 3. К 4,30 г ВаО при постоянном перемешивании добавляют 3,02 г цианата аммония, содержащего 93,3% . Прибавление ведут небольшими порциями в течение 0,5 ч. После этого смесь продолжают перемешивать, поддерживая температуру не ввше 20°С, до прекращения выделения NHj. Полученный продукт высушивают в вакууме при 20-30 С. В результате получают 5,75 г продукта, содерл ад его 88% Ba{OCN).2. Выход Ba(C)CN), по циан ату аммония - 91,2% имер4. 4 кг Са(ОН), , про сеянного через сито с отверстиями 0,2 мм, загружают в шаровую мельницу, охлаждаемую с наружной поверхно ти водой, имеющей температуру и вращающуюся со скоростью 38 об/ми Сюда же из бункера с помощью шнека постепенно в течение 0,5 ч загружают 7,9 кг цианата аммония, содержащего 90% NH4OCN. После этого продолжают перемешивать смесь до прекращения выделения аммиака, который определяют в газах, отсасываемых из шаровой мельницы вентилятором. Выделение аммиака продолжаетвя в течение 1 ч. Полученный порсяиок продукта выгружают из шаро мельницы и загружают в шнековую су шилку с рубашкой, через которую цир кулирует вода с температурой 30°С. В сушилке с помощью вакуум-насоса создают остаточное давление 80 мм рт.ст. и поддерживают его в течени 2 ч. Получают 8,1 кг продукта, содержащего 87,0% Ca(OCN)2.. Выход по цианату аммония составляет 95,0%. Предложенный способ позволяет увеличить выход конечного продукта, повысить его качество и увеличить безопасность процесса. Формула изобретения 1.Способ получения цианатов щелочноземельных металлов путем взаимодействия цианата аммрния и окисей или гидроокисей металлов, отличающийся тем, что, с целью повЕлшения выхода целевого продукта и содержания в нем основного компонента, исходные реагенты применяют в порошкообразном виде, реакцию проводят при 10-2О с при постоянном перемешивании, а полученный продукт высушивают. 2.Способ по П.1, о тл и ч ающ и и с я тем, что размер частиц исходных реагентов составляет 0,050,2 мм. 3. Способ по ПП.1 и 2, о тл и чающийся тем, что полученный продукт высушивают при 25-30 С в вакууме при остаточном давлении 80-100 мм рт.ст, 4. Способ по п.1-3, отличающийся тем, что исходные реагенты смешивают- в стехиометрическом соотношении. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРТ 2431205, кл. С 01 С 3/14, опублик. 1976. 2.Патент Англии № 354604, кл. 1(2)Р, опублик. 1931 (прототип).