Спосіб одержання пероксиду барію

Способ получения пероксида бария, включающий взаимодействие гидроксида бария с перекисью водорода, отделение осадка монопергидрата пероксида, его сушку и термообработку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что термообработку продукта ведут при температуре 800-850*С до достижения степени разложения пероксида бария в оксид бария 85-92%, а затем дополнительно проводят окисление оксида бария кислородом. с > ON Изобретение относится к способам получения пероксида бария и может найти применение в производстве пиротехнических составов, в которых используют пероксид бария с пониженной реакционной способносью. Известен способ получения пероксида бария, включающий взаимодействие гидроксида бария с пероксидом водорода, отделение осадка монопергидрата пероксида бария, его сушку и последующую термообработку при температуре 650750-С. Способ-прототип, решая задачу повышения выхода целевого продукта и улучшения его качества, не позволяет однако снизить реакционную способность целевого продукта до уровня, обеспечивающего возможность применять пероксид бария в производстве пиротехнических составов. Реакционная способность пероксида бария проявляется, например, в повышении чувствительности к трению пиротехнического состава, изготовленного с применением ВаО2. Чувствительность к трению определяется по методике ГОСТ 13803-80, согласно которой удовлетворительным считается 4-ый класс чувствительности к трению вьібранного для исследования модельного состава. 00 ••к О 26738 Получаемый по способу-проготипу пероксид бария обеспечивает модельному пиротехническому составу лишь 2-ой класс чувствительности к трению, что приемлемо в производстве пиротехнических составов. Предлагаемое изобретение решает задачу снижения реакционной способности пероксида бария. Задача решена тем, что в предлагаемом способе получения пероксида бария, включающем взаимодействие гидроксида бария с пероксидом водорода, отделение осадка монопергидрата пероксида бария, его сушку и термообработку, термообработку продукта ведут при температуре 800850°С, с разложением пероксида бария в оксид до достижения степени разложения (85-92)%, а затем дополнительно проводят окисление оксида бария кислородом. Отличительными признаками заявляемого способа по сравнению с прототипом являются: - осуществление термообработки продукта при температуре 800-850'С, с разложением пероксида бария в оксид до достижения степени разложения (85-92)%; - дополнительное окисление оксида бария кислородом. Проведенные экспериментальные исследования показали, что термообработка пероксида бария в заявляемых режимах до образования оксида бария и последующего его окисления приводит к получению пероксида бария с иными физикохимическими свойствами, чем, например, у прототипа. Изменение физико-химических свойств пероксида бария приведено в табл.1. При температуре термообработки пероксида бария ниже 800*С снижается степень разложения ВаО г и значительная часть пероксида после термообработки остается неразложенной, т.е. с неизменной структурой. Реакционная способность такого продукта выше требумой. При температуре термообработки выше 850'С увеличивается вероятность заплавления печи, растут энергозатраты. При степени разложения пероксида бария ниже 85% оставшаяся доля неразложенного ВаО3 повышает реакционную способность пероксида бария. Повышение степени разложения пероксида бария выше 92% экономически нецелесообразно. Заявляемый способ получения пероксида бария осуществляют следующим образом. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Водный раствор гидроксида бария с мас.долей Ва(ОН)2 * ЗНгО - 32,7% помещают в стальной эмалированный реактор с мешалкой и рубашкой охлаждения водой и нагрева паром. После достижения температуры раствора 25*С в реактор загружают раствор пероксида водорода. Полученную реакционную смесь выдерживают при постоянном перемешивании 15 мин при 25'С, а затем повышают температуру в реакторе до 55*С, подавая пар в рубашку реактора. Образовавшуюся в реакторе суспензию монопергидрата пероксида бария разделяют, осадок сушат при температуре 100-120'С и затем его подают на термообработку, которую ведут при температуре 800-850'С в электропечи барабанного типа до достижения степени разложения пероксида бария в оксид 85-92%, затем дополнительно проводят окисление полученного оксида бария кислородом при 500-550°С в аналогичной электропечи. Предлагаемый способ поясняется следующими примерами. П р и м е р 1. 612 кг водного раствора гидроксида бария с мас.долей •Ва(ОН)2 • 8Н2О - 32,7% помещают в стальной эмалированный реактор с мешалкой и рубашкой для охлаждения водой и нагрева паром реакционной массы. После достижения температуры раствора 25"С в реактор постепенно при перемешивании подают 98,9 кг раствора пероксида водорода с массовой долей 37,5% Н2О2. Полученную реакционную смесь выдерживают 15 мин при 25'С, а затем повышают температуру в реакторе до 55'С путем подачи пара в рубашку реактора. Образовавшуюся в реакторе суспензию монопергидратз пероксида бария разделяют на фильтре. Осадок сушат при температуре 120'С, получают 104,3 кг сухой ВаО2 с массовой долей ВаО2 - 93%. Затем подают непрерывно со скоростью 4-6 кг/ /час на термообработку во вращающуюся барабанную электропечь диаметром 0,2 м, длиной 4 м. Термообработку ведут при 800*С до степени разложения пероксида бария в оксид 87,7%. 84,7 100 84,7+13,1 0,9055 - коэффициент пересчета ВаО, в ВаО. Степень разложения регулируют временем пребывания материала в печи за 26738 счет переключения скоростей вращения барабана, а контролируется химанализом проб продукта, отобранных из печи. Получают 94,8 кг оксида бария, содержащего 84,7% мас.д. ВаО и 13,1% мас.д. ВаО2. Полученный оксид бария подают непрерывно со скоростью 4-6 кг/час на окисление в другую вращающуюся барабанную электропечь аналогичных размеров, куда подается также кислород со скоростью 3 м3/час. Окисление ведут при температуре 500°С. После выгрузки из печи и дробления получают 92,4 кг пероксида бария (массовая доля ВаО2 - 90,5%; ВаО - 7,7%) с пониженной реакционной способностью. Чувствительность к трению модельного пиротехнического состава, изготовленного с использованием полученного в данном примере ВаОг, определенная по ГОСТ 13803-80, относится к 4-му классу. П р и м е р 2. (а = 85%). 612 кг водного раствора гидроксида бария с массовой долей Ва(ОН)2 • 8НгО - 32,7% помещают в стальной эмалированный реактор с мешалкой и рубашкой для охлаждения водой и нагрева паром реакционной массы. После достижения температуры раствора 25°С в реактор постепенно при перемешивании подают 98,9 кг раствора пероксида водорода с массовой долей 37,5% Н2ОЭ. Полученную реакционную смесь выдерживают 15 мин при 25"С, а затем повышают температуру в реакторе до 55'С путем подачи пара в рубашку реактора. Образовавшуюся в реакторе суспензию монопергидрата пероксида бария разделяют на фильтре. Осадок сушат при температуре 120°С, получают 104,3 кг сухой ВаОг с массовой долей ВаО2 - 93%. Затем подают непрерывно со скоростью 4-6 кг/ /Г на термообработку во вращающуюся барабанную электропечь диаметром 0,2 м, длиной 4 м. Термообработку ведут при 800'С до степени разложения пероксида бария в оксид 85%. Степень разложения регулируют временем пребывания материала в печи путем переключения скоростей вращения барабана, а контролируют химическим анализом проб продукта из печи. Получают 95,5 кг оксида бария, содержащего 83,2% мас.д ВаО и 16,2% мас.д. BaOz Степень разложения 83,2 100 83,2+16,2 х 0,9055 85% 5 10 15 20 25 30 35 где 0,9055 - коэффициент пересчета ВаО2 в ВаО. Полученный оксид бария подают непрерывно со скоростью 4-6 кг/ч на окисление в другую вращающуюся барабанную электропечь аналогичных размеров, куда подается также кислород со скоростью 3 м3/нас. Окисление ведут при температуре 500"С. После выгрузки из печи и дробления получают 98,6 кг пероксида бария (массовая доля ВаО2 - 90,0%, ВаО - 7,7%) с пониженной реакционной способностью. Чувствительность к трению модельного пиротехнического состава, полученного с использованием ВаО2 по условиям данного примера, определенная по ГОСТ 13803-80, относится к 4-му классу, следовательно пероксид бария может быть использован для изготовления пиротехнических составов. П р и м е р 3 (а = 92%). Пероксид бария, полученный как в примере 2, после сушки подают непрерывно со скоростью 4-6 кг/г на термообработку во вращающуюся барабанную электропечь. Термообработку ведут при температуре 800'С до степени разложения 92%. Степень разложения регулируют временем пребывания материала в печи путем переключения скоростей вращения барабана, а контролируется химическим анализом проб продукта из печи. Получают 94,8 кг оксида бария, со- 1 держащего 85,7% мае. д. ВаО и 8,2% мас.д. ВаО2. Степень разложения ао= р 85 '7 10 ° =92% 85,7 + 8,2 х 0,9055 4 0 где 0,9055 - коэффициент пересчета ВаО2 в ВаО. Полученный оксид бария подают непрерывно со скоростью 4-6 кг/ч на окис45 ление в другую вращающуюся барабанную электропечь аналогичных размеров, куда подается также кислород со скоростью 3 мэ/ч. Окисление ведут при температуре 500*С. 50 После выгрузки из печи и дробления получают 97,6 кг пероксида бария (массовая доля ВаО2 - 90,4%, ВаО - 7,2%) с пониженной реакционной способностью. Чувствительность к трению модельно55 го пиротехнического состава, полученного с использованием ВаО2 по условиям данного примера, определенная по ГОСТ 13803-80, относится к 4-му классу. Пероксид бария может быть использован для изготовления пиротехнических составов. 26738 П р и м е р 4 {выход за пределы по температуре обработки и степени разложения). Пероксид бария, полученный как в примере 1, после сушки подают непрерывно со скоростью 4-6 кг/час на тер- 5 мообработку во вращающуюся барабанную электропечь. Термообработку ведут при температуре 750*С. Получают 103,0 кг оксида бария с мае.д. ВаО 67,0% и мас.д. ВаОг - 28,8%. 10 Степень разложения: 67,0 100 = 71,3% 67,0+28,8x0,9055 Полученный оксид бария окисляют как в примере 1. После выгрузки из печи и дробления получают 100,4 кг пероксида бария, мас.доля ВаО2 в котором составляет 89,6%; ВаО - 8,2%. Класс чувствительности к трению модельного состава (ГОСТ 13803-80) с использованием полученного ВаО2 по примеру 4 - 3-тий. Продукт не может быть использован в пиротехнике. П р и м е р 5 (выход за пределы по температуре обработки). Пероксид бария, полученный как в примере 1, подвергают термообработке при температуре 890*С до степени разложения пероксида бария в оксид 87%. Материал в печи спекается, пристает к стенкам, режим неприемлем. Растет потребляемая печью мощность. П р и м е р 6 (выход за пределы по степени разложения). 8 Пероксид бария по примеру 1 подвергают термообработке при 850*С до степени разложения 76,7%. Получают 102,2 г оксида бария, содержащего в мас.д. 74,1% ВаО и 24,9% ВаО Степень разложения ВаО2: 74,1 100 = 76,7% 74,1 + 24,9x0,9055 1. 15 20 25 30 35 Оксид бария окисляют, как в примере Пбсле выгрузки из печи и дробления получают 110,9 кг пероксида бария, содержащего в мае.долях 85,7% ВаОг и 11,9% ВаО. Чувствительность к трению, определенная по ГОСТ 13803-80, модельного состава с использованием пероксида бария, полученного в примере 6 - 3 класс. Продукт не может применяться для изготовления пиротехнических составов. Основные данные из приведенных в описании заявки примеров, а также примера 7 реализации заявляемого способа сведены в табл. 2. В примере 8 (табл. 2) приведены данные по способу-прототипу. Как следует из таблицы, преимущество заявляемого способа по сравнению со способом-прототипом состоит в получении пероксида бария 4-го класса чувствительности к трению (в прототипе 2 класс), что позволяет использовать продукт в пиротехнических составах. Т а б л и ц а Наименование физикохимического свойства 1 До термообработки После термообработки и окисления Структура кристаллов Имеют хорошо выраженную кристаллографическую огранку квадратных пирамид или прямоугольных призм. Края - острые Имеют нерегулярную форму с изрезанным рельефом. Края - круглые, что способствует снижению реакционной способности. Поверхность кристаллов Чистая, микроскопически гладкая. Шероховатая, покрытая мелкими с ф е р и ч е с к и м и частицами (-1400 А) - частицами ВаСО 3 , к о т о р ы е пассивируют реакционную активность 26738 10 Т а б л и ц а Способ No ПППЧЛІРНМСЇ і IwJ l y і С П VIM примеров пероксцца бария 1 Заявляемый способ - 2 3 7 4 5 6 8 Выход за заявляемые значения t-ры обработки и степени разложения Способ-прототип 2 Чувствитель- Пригодность к ность к тре- использованию по ГОСТ нию в 13803-80, пиротехн. класс составах Температура термообработки, °С Степень разложения, % 800 800 800 850 750 890 87,7 85,0 92,0 91,8 71,3 87,0 850 76,7 3 Нет 700 3,0 2 Нет 4 4 4 4 3 Да Да Да Да Нет Условия неприемлемы, материал спекается в печи ,. Упорядник Техред М. Келемеш Коректор М. Самборська Замовлення 527 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Киів-53, Львівська пл,, 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м, Ужгород, вул. Гагаріна, 101