Способ получения кубического метафосфата алюминия а (р о )

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) (И)4 С 01 В 25 44 8 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВУ кии инсЛатвийс ерситета Ярославсбекалне ц 11. Селеш р.р. 1830(54) СПОСОБ ПМЕТАФОСФАТА АПЮМИ ЕНИЯ КУБИЧЕСКОГОНИЯ А 1 4(Р 40 П) З ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательтитут физики твердого телкого государственного униим. ПСтучки(57) Изобретение относится к способам получения кубического метафосфата алюминия А 14(Р 40)з с размеромкристаллов 0,5-1,0 мм для производства оптического стекловолокна. Целью изобретения является увеличениемассового выхода продукта с размером кристаллических зерен 0,5-1,0 мм.Для этого процесс синтеза осуществляют в гидротермальных условияхпри 270-290 С при постепенном отводепара со скоростью 5-7 об.% в суткиот общего первоначального объемараствора, содержащего 17-20 мас.%гидроокиси алкииния при молярном соотношении А 1/РО 4 = О, 8-1, 2/3, О. Выход целевого продукта 80-90%. 1 табИзобретение относится к способамполучения кубического метафосфатаалюминия А 1(Р 40,) с размером крисллов 0 5 1 0 мм для производства 5оптического стекловолокна.Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта.П р и м е р. В цилиндрический стакан, емкостью 2 л, запивают 1200 мл 107,3 М раствора ортофосфорной кислоты, затем через воронку засыпают200 г свежеприготовленной сухой гидроокиси алюминия. Приготовленнуюсмесь .тщательно перемешивают с помощью механической мешалки с кварцевыми или фторопластовыми лопастямидо полного растворения А 1(ОН) , Приготовленный раствор заливают во Фто ропластовый или кварцевый стакан, ко торый помещают в стальной тонкостенный реактор и последний плотно закрывают крышкой используя в качестве уплотнения фотопластовое кольцо.В закрывающую крьппку герметически 25вмонтирована фтороплас говая трубка,используемая для отвода паров в накопитель, охлаждаемый водой.Подготовленный реактор помещают в электрическую печь сопротивления 30где его нагревают со скоростью 20 С в час до 270 С. При установлении ,стационарнбго режима кран открываюти отводят испаряющийся раствор со35 .,скоростью 5% от первоначального объ,ема (50 мп/сут), при этом давление в реакторе составляет 2,2+0,5 атм.В результате отвода паров раствора ,последний перенасьпцается и из неговыпадают монокристаллы (А 11 Р О,Ь)щ Оптимальный процесс испарения протекает в течение 500 ч.Полученные кристаллы кристаллизуются в кубической сингонии в пространственной группе Т 43 Й с параметрами элементарной ячейки,а = 13,730 А, з = 4.Размер зерен кристаллов 0,8-1,0 мм. Массовый выход продукта составляет85 .Аналогично приведенному примеру получают метафосфат алюминия, изменяя температуруи скорость отвода паров, концентрацию и соотношение фосфорной кислоты,и гидроокиси алюминия в исходном растворе Результаты проведения процессапредставлены в таблице.Существенность Физико-химическихпараметров способа, обеспечивающихреализацию изобретения, заключается в следующЕмСкорость отвода испаряющегосяраствора, равная 5-7 от общего первоначального объема раствора в сутки,обеспечивает тем же заданное в системе А 1(ОН)з-Н РО - НО давление1,5-2, 5 атм. С уменьшением скоростиотвода паров менее 5 давление в системе возрастает и превьппает 2,5 .атм,размер кристаллических зерен увеличивается до 1, 1-1,4 мм, причем кристаллы образуют сростки, между которыми остается маточный раствор, чтоуменьшает массовый выход и качест"во кристаллической шихты кубического метафосфата. При снижении скорости отвода паров до 1 ., давление всистеме превьппает 3,5 атм, что способствует к преобладающему образованию другой фазы - ортофосфату алюминия А 1 РОПри увеличении скорости отводапаров более 7 давление в системеуменьшается ниже 1,5 атм,скорость испарения раствора резко увеличивается, что приводит к значительному егоперенасыщению. Ьольшое перенасыщение инициирует образование эначительного числа центров кристаллизации,препятствующих линейному росту крис"таллов, и полученный продукт предста-.вляет собой порошок и сростки, содержащие остатки маточного раствора.При уменьшении молярного соотношения ионов алюминия и Фосфора врастворе менее 0,8-3,0 количествоне прореагированной ортофосфорнойкислоты возрастает, ч-.о приводит куменьшению выхода продукта и перерасходу кислоты. С увеличением молярного соотношения ионов алюминияи фосфора в растворе более 123,0наблюдается недостаток РО-группы,это приводит к выпаданию побочнойФазы А 100 Н, что снижает выход основного продукта.При температуре ниже 270 С происходит в основном испарение воды,а испарение растворенных форм фос-.фата не происходит, что приводит кбыстрому нарастанию, вязкости раствора за счет создания фосфатныхполимеров и в дальнейшем к его стек3 14527884 лованию. В таком растворе растворен,5 атм соответственно, что достигные формы малоподвижны и не обладают нуто за счет проведения процесса в способностью к кристаллизации. При контролируемых динамических условитемпературе выше 290 С происходит ях - при постепенном отводе паров. резкое ускорение испарения воды, чтоприводит к быстрс;му перенасыщению .Формула изобретения раствора. В результате этого процесса образуются многочисленные центры Способ получения кубического мекристаллизации, что препятствует ли п тафосфата алюминия А 1(Р 0) с разнейному росту кристаллов, При таком мером кристаллов 0,5-1,0 мм для оптечении процесса образуется мелко- тического стекловолокна, включающий дисперсный порошок (А 1 ГР 40 д) с взаимодействие фосфорной кислоты с размером зерен до 5 10 фмм, спекший- гидроокисью,алюминия в гидротермаль" ся в корочки, между которыми часто 1 Б ных условиях, о т л и ч а ю щ и й - наблюдается включение маточного раст с я тем, что, с целью увеличения вора. выхода целевого продукта, термичесПо сравнению с известным способом, кую обработку раствора, содержащего предложенный способ позволяет полу-20 мас.% гидроокиси алюминия при чить кубический метафосфат алюминия 20 молярном соотношении А 1/РОО, 8- А 1 (РОп)с размером кристаллов 1,2/3,0, ведут при температуре 270- 0,5-1,0 с выходом 80-90%, снизить 290 С при постепенном отводе пара со температуру и давление проведения скоростью 5-7 об,% в сутки от общегоопроцесса с 500 до 270-290 С и с 5 до. первоначального объема раствора. Давле- Размер полученние, ных кристаллов, атм мм Иолярное соотношение Иассовый выход, % СодержаниеА 1(ОН)в исходном раст Температура, С коостьтвоа пасв,ионов алюминия и фосфата в раст% воре% 5:3,0 9,67 19,30 1,0.3,0 1,0:3,0 0,5:3,0 59 19,0 01-02 О,5 2,2 Образуется побочная фаза А 10 ОН1 3,5 Образуется побочная фаза А 1 РО4 30 11-14 80 6,0 2,5 9,0 1,0:3,9,0