Способ получения смешанного фосфата магния и титана

(088.8)зоп, 7.Е 1 есгго, 1960п, 7. Е 1 ес 1 гоЕ.С. БцЬЬогео бицкая,тин ИЯ СМЕШАННА, вклю- титансосфорнойшкой и проСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕН НОГО ФОСФАТА МАГНИЯ И ТИТА чающий обработку магний- и держащих соединений ортофо кислотой с последующей су каливанием осадка продукта, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюускорения и упрощения процесса, атакже повышения однородности фазоного и гранулометрического состава,в качестве титансодержащих соединений используют тетрахлорид . титана,а в качестве магнийсодержащих соединений - растворимую соль магнияи процесс ведут в присутствии лцетатааммония при рН исходной смеси солей4,5-5 и исходном молярном соотношении Мдф ) Тл.цф ф РО (3-10): 1:(20-30) .2. Способ по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что ацетат аммонияиспользуют в количестве 27-40 об.от исходной смеси солей,ОИзобретение относится к технологии получения смешанного Фосфата магния и титана и может быть использовано в области получения катализаторов, носителей катализаторов, сорбентов, наполнителей. 5Известен способ получения смешанных Фосфатов титана со щелочно- земельными металлами, в частности бария и титана, путем сплавления смесей, составленных иэ соответствующих 0 количеств двузамещенного Фосфата бария, двуокиси титана.и двуэамещенного Фосфата аммония при температуре до 1100 С в течение 3 недель (1.Однако этот способ характеризует. - ся низкой скоростью протекания процесса, недостаточной однородностью состава образующихся Фосфатов.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ полу чения смешанного Фосфата магния и титана посредством длительного постадийного прокаливания предварительно высушенной смеси окислов магния, , титана, и ортофосфорной кислоты, взятых в стехиометрических количествах при 1000-1200 С (2) .Недостатками данного способа являются высокая температура (до 1200 С) и небольшая скорость протекания процесса (продолжительность процесса 1 Неделя), низкое качество образующегося продукта, выражающееся в невысокой однородности Фазового и гранулометрического состава (размер частиц на 70 составляет 50 бО мкм) .Бель изобретения - ускорение и упрощение процесса, а также повышение однородности фазового и гранулометрического состава.40Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения смешанного фосфата магния и титана, заключающемуся в обработке магний- и титансодержащих соединений ортофос Форной кислотой с последующей суэцкой и прокаливанием осадка продукта, в качестве титансодержащих соединений используют тетрахлорид титана, а в качестве магнийсодержащих соедине-; ний - растворимую соль магния, процесс ведут в присутствии ацетата аммония при рН исходной смеси солей 4,5-5 и исходном молярном соотношении Мф "; ТР: РО,(3-10): 1: (20-30) .Ацетат аммония добавляют перед введением ортофосфорной кислоты в количестве 27-40 об.В.В данном случае имеет место гомогенное осаждение компонентов, при котором все реагирукцие вещества 60 находятся в растворе, что позволяет получать продукт высокого качества, выражающегося в более однородном Фазовом и гранулометрическом составе. Кроме того, получение смешанного 5 форфата магния и титана по предлагаемому способу связано с небольшимиэнергетическими затратами благодаряпонижению температуры образованиякристаллического продукта и с сокращением времени протекания процесса, так как во всех рекомендуемых интервалах условий осаждения выделение продукта постоянного химического состава происходит сразуже после сливания растворов. Процессосаждения проводят в присутствии ацетата аммония, который связывает какионы титана при рН 2-3 Т 10(ОСН СО)+,а при более высоких рН - вТ 1(ОСН СО) , так и ионы магния(МуСНСОО)ф в комплексы, позволяющие реагентам в исходной смеси оставаться в растворе при повышениирН.При ведении процесса без добавления ацетата аммония осаждение происходит при низких рН, в результатечего образуются продукты непостоянного химического состава: смесиФосфатов титана и смешанного фосфата.Корректирование же рН, например, аммиаком приводит к гидролиэу солеймагния и титана в исходной смеси, .а конечный продукт помимо фосфатовтитана содержит значительные колйчества окислов магния и титана. Об"разование комплексов при введениив исходную смесь ацетата аммонияисключает воэможность гидролиза,компонентов при заданных рН. Припоследующем добавлении фосфорнойкислоты происходит разрушение ком"плексов с дальнейшим соосаждениемкомпонентов в виде смешанного фосфата. магния и титана. Количество ацетата аммония, необходимого для получения смешанного Фосфата магния ититана, варьируется в зависимостиот задаваемого значения рН исходнойсмеси солей и количества вводимойН РОц и составляет 27-40 об.Ъ к исходной смеси.Ведение процесса при рН исходнойсмеси менее 4,5 и более 5 не позволяет получать продукт постоянного хй-;: мического состава: при низких рН образуется смесь смешанного Фосфата и фосфатов титана, а при рН5 продукт содержит значительные примеси Фосфата магния и, кроме того, ведение процесса при рН исходной смеси. 5 обуславливает резкое увеличение расхода ацетата аммония.Осаждение продуктов вне укаэанных интервалов соотношений исходных компонентов также приводит к получению продуктов непостоянного химического состава.П р и м е р 1 (по прототипу) . Окислы магния и титана смешивают с 50-ной ортофосфорной кислотой с исходным мольным соотношением Мц; ТР; РО = 2:1:2.Как видно из приведенных экспериментальных данных, условием получения смешанного фосфата магния и титана химического состава МдО: Т 1 С; Р О = - 1:4:3 по предлагаемому способу яв. ляется осаждение при рН 4,5-5 и исходном молином соотношенииМд, ТР;РО= (3:10) 1: (20-30) в присутствии ацетата аммония. Смесь высушивают, затем постадий- . но прокаливают в интервале температур 1000-1200 С в течение 1 недели.Полученный смешанный фосфат имеет состав: МдО: Т 10 у . Р О -- 2:1:1. Размер частиц полученного продукта на 5 70 составляет 5 дмкм. В данном случае смешанный Фосфат постоянного состава возможно выделить лишь при соотношении исходных компонентов, равном составу получаемого фосфата. 10 По предлагаемому способу не всегда удается достичь полного взаимодействия реагентов, что отрицательно сказывается на однородности фазового состава продукта (в некоторых случаях на рентгенограммах образцов помимо линий, характерных. для смешанного фосфата, Фиксируются рефлексы, принадлежащие непрореагировавшим окислам магния и титана).П р и м е .р 2. В смесь, составленную из 500 мл 0,1 М солянокислого раствора четыреххлористого титана и 300 мл 0,5 М раствора солянокислого магния, предварительно откорректированную до рН 5 40-ным раствором ацетата аммония (550 мл), при перемешивании вводят 145 мл 50-ной ортофосфорной кислоты (исходное мольное соотношение компонентов Миф; Т 1РОч =3:1:20) . 30Полученные осадки выдерживают в маточном растворе до достижения равновесия между жидкой и твердой фазами, отфильтровывают, затем промывают водой до отсутствия в промывных 35 водах хлорид-ионов и сушат при 100 С. Выход продукта составляет 3 г высушенного осадка.Длй полУчения кристаллического продукта осадок нагревают до 700 С. 40 Получается продукт высокой однород-ности химического составаМдО: Т 10 Р О = 1:4:3. Время, идущее на получение смешанного фосфата, 2 сут. Размер частиц выделенного про- дукта на 90 составляет 5-7 мкм.45П р и м е р 3. В смесь, состав-. ленную из 500 мл 0,1 М солянокислого раствора четыреххлористого титана и 1000 мл 0,5 М раствора аэотнокислого магния, предварительно откоррек" 50 тированную до рН 4,5 410 мл 40-ного раствора ацетата аммония (27 об., к исходной смеси), при перемешивании вводят 145 мл 50-ной ортофосфорной кислоты. Полученные осадки выдержи вают в маточном растворе до достижения равновесия между жидкой и твердой Фазами, Фильтруют, промывают водой до отсутствия в промывных водах хлорид- и нитрат-ионов и сушат при 100 С. Выход продукта 9 г высушенного осадка. Для получения кристаллического продукта осадок нагревают до 700 фС. Согласно рентгенофазовому и химическому анализам продукт представляет собой фосфат состава МдО 4 Т 10 ЗР О . Время, затрачиваемое на получение смешанного фосфата 2 сут. Размер частиц выделенного продукта на 90 составляет 5- 7 мкм.П р и м е р 4. Процесс. ведут,аналогично описанному в примере 1, только в качестве соли магния используют сернокислую сольОтфильтрованный осадок отмывают водой до отсутствия в промывных водах хлорид- и сульфат- ионов, сушат и прокаливают. Получен-. ный продукт - смешанный Фосфат состава МдО4 Т 102 ЗРО. Выход 9 г высушенного продукта. Время, затрачиваемое на получение смешанного фосфата 2 сут. Размер частиц выделенного продукта на 90 составляет 5-7 мкм. Примеры 5-15 аналогичны примеру 2,но осаждение проводится в последовательности операций в пределах значений рН среды от 4 до б при изменении исходного мольного соотношениякомпонентов Мд;ТР РОц (2-15):1::(10-40)Изменение химического, фазовогои.гранулометрического составов выделенных осадков в зависимости отусловий представлено в таблице,Использование данного способа по сравнению с прототипом (базовый объект) позволяет выделить смешанный фосфат постоянного химического состава, сократить время, затрачиваемое на получение смешанного фосфата, до 2 сут, понизить температуру образования кристаллического продукта до 700-950 ОС, в связи с этим в 5 раэ сократить энергетические затраты, получить продукт более однородного фазового и гранулометрического (размер. частиц на 90 составляет 5-7 мкм) составов.1096209Условия осаждения е рН ис- ходной сме- си Выходпродукта, г Прилер9 Количество 0,5 Мрастворасоли магния, мл Количество 0,1 МраствораТ 1 СЬмл Моль ное:потно-шенивМдф Т 1 1 РО Количество вводимой 50 РОмл 5 10:1:20 6 10:1:20 500 1000 150 4 700 3 410 4,5 700 2 550 5,0 700 2 1100 6,0 700 2 550 5,0 700 3 550 5,0 700 2 550 5,0 700 2 550 5,0 700 2 7,5 9,0 500 1000 145 500 7 10 й 1:20 1000 7,5 8 10:1:20 9 2:1:20 10 3:1:20 500 1000 7,5 200 500 8,0 145 500 300 9,0 145 11 5:1:20 500 9,0 145 500 12 15:1;20 13 10:1:10 14 10:1:30 15 10:1:40 12,0 145 1500 500 500 7,0 510 5 О 700 3 1000 1000 600 5,0 700 2 630 5,0 700 2 9,0 216 500 10,0 1000 290 500 Продолжение таблицы Фазовый и гранулометрический состав продуктов синтеза Пример,9 Содержаниепродута сразмером часатиц 5-7 мкм Даннике рентгенофазового анализа МольноесоотношениеМдО, Т 101:Р О МдО 4 ТО 80 0,13:1:0,72 0,25:1 в 0,74 90 МдО 4 Т 10 ЗРе Оу 0,25:1 ф.9,75,90 МдО4 Т 101ЗРОэ2 МдО РО, МдО 4 Т 10 ЗР 0 85 1,26:1;1,33 0,2:1:0,73 80 МдО в 4 Тз.О ЗРр 0 , Т 10 РО, Т 10 10 90 85 2 МдО . Рт 01, МдО 4 Т 1 С ЗР 0 0,38:1:0,83 2 О, 2511: 0,75 МдО4 Т 101ЗР 00,25: 1; 0,75 МдО 4 Т 10 . ЗР 0 Количество вводи" мого40 ногораствораацетата аммония,мл Температурапрокаливания,фС Время,затрачиваемое наобразованиесмешанногофосФата, сутПанные рентгеноазового анализа 0,24 г 1:0,75 ф 304 Т 10 ЗР О (2 Мцо Р О(5 Т 3.02 Р ОТ 1 О ) 78 14 90 15 85 Составитель Г;МитропольскаяТехред Л.Микеш Кор рек тор М. Шароши Редактор М.Дылын Заказ 3732/15 Тираж 464 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий .113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Иример,Р МольноесоотношениеМКОЛ 10,:Рг О 0,25:10,76 0,47:1:0,87 фазовый и грануломестрический состав продуктов синтезамяо 4 т 10, ЗР, О2 МдО Р О , МдО4 Т 10ЗР О Содержаниепродукта сразмером частиц 5-7 мкм