Спосіб одержання гідроксофосфату міді

Способ получения гидроксофосфата меди, включающий взаимодействие гидроксокарбоната меди с фосфорной кислотой концентрацией не менее 6% при перемешивании и повышенной температуре в течение 4-5 часов с последующим отделением и сушкой осадка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что гидроксокарбонат меди предварительно обрабатывают в дезинтеграторе, а взаимодействие осуществляют путем одновременного дозирования гидроксокарбоната меди и фосфорной кислоты при 60~80°С в течение не менее 3,5 часов, поддерживая рН получаемой смеси 2.8-3,6 Винахід відноситься до технології реактивних та технічних сполук фосфорної кислоти, зокрема, до способів одержання фосфатів міді, що є перспективними каталізаторами, термонаповнювачами пластмас, антипіренами, компонентами антикорзійних покрить І зубних цементів та мікродобривами. Метою даного винаходу є збільшення виходу продукту та вмісту в ньому цільової речовини Відмінними ознаками винаходу Є' 1) порядок змішування реагентів ; 2) рН реакції; 3) доза розчину Н3РО4; 4) температура синтезу. Суттєвою відмінною ознакою що забезпечує збільшення ефективності способу (за рахунок одержання індивідуального цільового продукту з виходом 100% від теоретичного) є попередня обробка (змелення) вихідного гідроксокарбонаїу міді на дезінтеграторі Суть даного винаходу полягає в одержанні індивідуального С112ОНРО4 x хО,5НгО шляхом одночасного змішування попередньо обробленого на дезінтеграторі гідроксокарбонату міді з розчином Н3РО4 при рН 2,8-3,6 на протязі не менш як 3,5 години при 60-80°С з наступним відділенням та сушкою продукту . Обгрунтування вибору оптимальних умов одержання СизОНРО^ х 0,5НгО приведено в табл. 1-5. В табл. 1 приведені дані, які свідчать про те, що вихід продукту та вміст у ньому цільового компоненту залежать від порядку змішування реагентів (концентрація Н3РО4 8-15%, довготривалість реакції - 4 години). із наведених даних слідує, що для забезпечення повноти розкладу вихідного гідроксокарбонату міді фосфорною кислотою потрібно застосувати прийом одночасного змішування реагентів (у прототипі в розчин Н3РО4 вводять порошкоподібний (56) 1. З а я в к а Ф Р Г № 3 3 4 2 2 9 1 , к л . С 01 В 2 5 / 3 7 , 1 985. С > 00 VI О 6827 гідроксокарбонат міді). При цьому вихід продукту за даним способом на 0,3% вищий, ніж у прототипі і складає 98,6%. Враховуючи, що змішування вихідних реагентів проводять при рН 2,8-3,6 (виз- 5 начення по даним потенціометричного титрування як Інтервал скачку на кривій нейтралізації), розчин Н3РО4 та порошкоподібний гідроксокарбонат міді дозують в реактор з водою, яка підкислена до 10 рН 2,8. Тому в синтезі доцільно використовувати настільки розбавлену фосфорну кислоту, щоб можна було при постійному перемішуванні достатньо чітко регулювати рН середовища, без значного 15 розбавлення суміші. Експериментально встановлено, що оптимальна концентрація Н3РО4 становить 6 -15%. При більш високій концентрації кислоти складно проводити регулювання рН реакції, а при більш низькій 20 проходить сильне розбавлення реакційної маси та збільшення енергозатрат на її нагрів та фільтрування. Для активації реакції нейтралізації пропонується використовувати подрібнений 25 гідроксокарбонат МІДІ , попередньо оброблений (змелений) на дезінтеграторі. Результати цих експериментів приведені в табл. 2. із даних табл. 2 слідує, що ви- ЗО користання у синтезі гідроксофосфату міді прийомів обробки гідроксокарбонату міді в дезінтеграторі та його одночасне змішування з розчином Н3РО4 забезпечує при порівнянні з прототипом збільшення за- 35 гального виходу продукту на 1,1%, а цільового продукту на 2,5%. При цьому одночасно можливо знизити температуру реакції з І00-105°С до 80°С, що забезпечує економію тепла та зпрощує виробництво. 40 Склад та вихід цільового продукту зале жить від рН, при якому змішують розчин НзРОді порошкоподібний гідроксокарбонат міді, попередньо оброблений в де зінтеграторі (табл. 3). 45 із даних, приведених в табл. З, слідує, що оптимальний інтервал рН реакції становить 2,8-3,6. При зниженні чи підвищенні рН синтезу зменшується вихід цільового продукту за рахунок утворення крім 50 гідроксофосфату міді домішок інших фосфатів міді. В запропонованому способі при порівнянні з прототипом вихід цільового продукту збільшується на 2.5%. Крім того, у способі-прототипі через використання над- 55 лишку Н3РО4 в синтезі утворюється біля 5% відходів кислоти, а в запропонованому способі відходів немає. Вибір оптимального Інтервалу температур, що забезпечує підвищення виходу цільового продукту при порівнянні з прототипом, приведений в табл. 4. Встановлено, що синтез гідроксофосфату міді з використанням обробленого в дезінтеграторі гідроксокарбонату міді доцільно проводити при 60-80°С. При цьому, крім збільшення виходу продукту, досягається зменшення витрат тепла. Вихід цільового продукту залежить також від тривалості процесу нейтралізації фосфорної кислоти гідроксокарбонатом міді (табл. 5). З даних, приведених в табл. 5, слідує, що вихід цільового продукту перебільшує даний показник у способі-прототипі при довготривалості нейтралізації реагентів не менше як 3,5 години. Скорочення цього процесу до 2-3 годин приводить до засмічення цільового продукту домішками середнього фосфату міді. Опис реалізації запропонованого способу одержання гідроксофосфату міді приведено в прикладах винаходу. П р и к л а д 1. У термостатований при 60°С реактор заливають 30-50 мас. частин дистильованої води та 0,2-0,3 мас. частини 10%-ного розчину Н3РО4. При безперервному перемішуванні на протязі 4 годин однозначно невеликими порціями вносять 7,0 мас. частин гідроксокарбонату міді ( 7 1 , 2 % Си), обробленого в дезінтеграторі, та 30,5 мас. частин 10%-ного розчину Н3РО4 таким чином, щоб рН реакційної суміші знаходився у межах 2,63,6. Після введення реагентів, суспензію перемішують при 60°С ще 0,5 години, потім охолоджують, відділяють осадок, промивають його 50 мас. частинами дистильованої води і сушать до постійної маси. Одержують індивідуальний CU2OHPO4 x хО.бНгО з виходом 100% від теоретично розрахованого. П р и к л а д 2. В термостатований при 80°С реактор заливають 30-50 мас. частин дистильованої води і 0,2-0,3 мас. частини 10%-ного розчину Н3РО4. При постійному перемішуванні на протязі 3,5 годин одночасно порціями вносять 7,0 мас. частин гідроксокарбонату міді (71,2% CuO), попередньо обробленого в дезінтеграторі, та 30,5 мас. частин 10%-ного розчину Н3РО4 таким чином, щоб рН реакційної суміші знаходився у межах 2,8-3,6. Після введення реагентів суспензію перемішують при 80°С ще 0.5 години, а потім охолоджують, відділяють осад, промивають його 50 мас. частинами дистильованої води та сушать до постійної маси. 6827 Одержують індивідуальний С112ОНРО4 з виходом 100% від теоретично розрахованого. П р и к л а д 3. В термостатований при 5 80°С реактор заливають 30-50 мас. частин дистильованої води та 0,2-0/мас. частини 8%-ного розчину Н3РО4. При постійному перемішуванні на протязі 4 годин одночасно порціями вносять 7,0 мас. частин 10 гідроксокарбонату міді (71,2% CuO) та 38.4 мас. частин 8%-ного розчину Н3РО4 таким чином, щоб рН реакційної суміші знаходився в межах 2.9-3,6. Після введення реагентів суспензію перемішують при 80°С ще 0.5 го- 15 дини, а потім охолоджують, ВІДДІЛЯЮТЬ осад, ( промивають його 50 мас. частинами дистильованої НгО та сушать до постійної маси. Одержують Індивідуальний С112ОНРО4 з виходом 1 00% від теоретично роз- 20 рахованого. Використання запропонованого способу одержання гідроксофосфату міді забезпечує при порівнянні з прототипом і базовим об'єктом (ТУ 6-09-01-346-76 та заводська 25 методика одержання "Міді фосфорнокислої Порядок змішування Вихідний реагент, що добавреагент у реакторі ляється Суспензія гідроксокарбонату міді Н3РО4 основної" до нього, група Л-51) наступні переваги: 1. Збільшення вих оду цільового продукту: - при порівнянні з прототипом від 97,5% до 100%; - при порівнянні з базовим об'єктом від 82% до 100%; 2. Зменшення витрати Н3РО4 у синтезі: - при порівнянні з прототипом з 105107% до 100%; - при порівнянні з базовим об'єктом з 115-120% до 100%. 3. Зниження температури синтезу: - при порівнянні з прототипом з 100105°Сдо60-80°С; - при порівнянні з базовим об'єктом з 90-100°Сдо60-80°С. 4. Скорочення довготривалості процесу при порівнянні з базовим об'єктом від 15-20 годин до 4 годин. 5. Усунення відходів виробництва та за безпечення таким чином його екологічну безпеку. 6. Зменшення енерго-1 працезатрат на одиницю продукції. Доза Н3РО4 Температу- Ступінь розв % от ра синтезу, кладу карстехіобонатів, % °С метрії Н3РО4 Порошкоподібний гідроксокарбонат Одночасне змішування реагентів (запропонований спосіб) прототип Таблиця 1 Вихід проВміст дукту по цільового CuO, % від компонентеоретичту. % ного 96.2 94,8 99.4 86,7 105 100 100-105 80 93 91 105* 100 100-105 80 98 90 98,3 100 94,4 88,5 100 80 99 98,6 89,0 Та МІДІ Ступінь розкладу карбонатів. % Вихід продукту, % від теоретичного Без обробки* 100 98.9 Вихід цільового продукту, % 97.5 з обробкою в дезінтеграторі** з обробкою в дезінтеграторі 96 100 90.0 Одночасне змішування 100 100 реагентів (запропонований спосіб) *прототип (температура реакції 100-105иС, доза Н3РО4 105%). **змодельовано за прототипом (температура 80°С, доза Н3РО4 100%). 100 п/п 1 2 3 Порядок змішування реагентів В розчин Н3РО4 вводять порошкоподібний гідроксокарбонат мід Метод обробки гідроксокарбонату блиця2 6827 Інтервал рН змішування компонентів 2.2-2,6 Таблиця З Вихід Речовинний склад продуктів ЦІЛЬОВОГО продукту, % 87.6 0,88[2СигОНРОг» • 0.5Н2О] + 0,12[Сиз(РО4Ь • 2Н2О] f + 0,01[СиСОз • Си(ОН)2] СигОНРО4 • 0,5НгО 0,92[Cu2OHPO4 • 0.5Н2О] * 0.08[Сиз(РО4)2 * 2Н2О] Си2ОНРО4 • 0,2Н2О 2,8-3.6 3,8-4.2 2-2,5* 100 91.3 97,5 *прототип Таблиця 4 Температура реакції. °С Вихід цільового продукту, % Витрати тепла на одержання 1 г продукту, Дж 100-105* 80 97,5 953 935 437 N 100 60 40 98.3 19,0 *спосіб-прототип Та Температура синтезу, °С Довготривалість нейтралізації реагентів, години блиця5 Речовинний склад продуктів Вихід цільового продукту, % 80 60 60 60 4 3.5 4.0 3,5 3 СигОНРО* • 0,2Н2О CU2OHPO4 CU2OHPO4 Си2ОНРО4 • 0,5Н2О 0.9[2СигОНРО4 • 0,5Н2О] + 0,1[Сиз(РО4)2 • 2Н2О] 97,5 60 2 0.64[2Си2ОНРО4 • 0.5Н2О] + 0.36[Сиз(РО4)г • 2Н2О1 66,2 100-105* *прототип Упорядник Замовлення 4501 Техред М.Моргентал Коректор М. Петрова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655-, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород. вул.ГагарІна, 101 100 100 100 91