Способ получения гидрата фосфата меди-аммония

(51)5 С 01 В 25/45 БРЕ Е Я нная ака К,Панчу Тухтаев С. фосфатом ий журнал,кл. С 05 В АТА ФОСГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДФАТА МЕДИ-АММОНИЯ Изобретение относится к технологии реактивных соединений ортофосфорной кислоты, а именно к способам получения фосфата меди состава СойН 4 Р 04 Н 20, который может применяться в качестве микро- удобрений, составных частей люминофоров, катализаторов, антикоррозионных термостойких пигментов и других материалов современной техники, где необходимым требованием является индивидуальность состава соединения.Известен способ получения СцИН 4 Р 04Н 20 путем обработки барботажа аммиака в раствор, содержащий 200 г термической НзР 04 (30% по Р 20 Б) и 10 г . С 00, до достижения рН 6,8 - 7,0 с последующей многократной отмывкой примесей фосфатов аммония горячей водой.(57) Изобретение относится к способу получения двойного фосфата меди-аммония, используемого в различных областях техники. Целью изобретения является повышение качества и выхода продукта. Гидрат фосфата меди - аммония получают введением в раствор сульфата меди с концентрацией 1 г-ион меди/л раствора гидрофосфата аммония с концентрацией 2 г-атома фосфора/л в количестве 350-400% от стехиометрии, процесс ведут при 60 - 80 С в течение 1 ч, осадок продукта отделяют, промывают органическим растворителем и сушат. Целесообразно в качестве органического растворителя использовать ацетон или метилэтилкетон. Указанные отличия позволяют повысить содержание основного вещества в продукте и его вывод до 92,6 - 100%, 1 з.п. ф-л ы, 5 табл,Недостатками способа являются загрязнение целевого продукта примесями МН 4 Н 2 Р 04, (М Н 4)2 НР 04, СО Н Р 04 и С Оз (Р 04)2, являющимися основными компонентами в данной технологии, сложность выделения СцКН 4 Р 04 Н 20 из смеси и низкий его выход, не превышающий 14% от стехиометрии. Повысить выход целевого продукта нельзя из-эа низкой растворимости СВО в НзР 04. Содержание основного вещества в продукте 94,2%,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения удобрения, содержащего аммонийметаллофосфат, Сущность способа получения удобрения, содержащего фосфат меди-аммония, заключается в том, что смешивают 15 ч сульфата меди с 15,8 ч диаммонийфосфата сдобавлением 5 ч воды с последующей сушкой продукта (с подмешиванием 10 -ной аммиачной воды). В результате осуществления способа получают 28,5 ч готового продукта (удобрения), содержащего по расчетным данным (за основу взяты результаты химического анализа продуктов смеси на СцО и Р 205) 36,4 ои ИН 4 РО 4 Н 20.Недостатки способа заключаются в следующем: низкий выход (даже теоретический) Сц МН 4 РО 4 Н 20, не превышающий 36,4 о , а также получение в смеси вместо индивидуального фосфата меди-аммония (брутто-состава 2,0 СцО Р 2052,0 МНз3,0 Н 20) аммачно-аммонийного фосфата меди, имеющего брутто-состав 1,99 СцО Р 2055,7 ЙНз4,2 Н 20, При этом содержание целевого продукта в нем не превышает 82,3%.Цель изобретения - повышение качества и выхода продукта.Поставленная цель достигается согласно способу получения Сц ИН 4 РО 4 Н 20 путем добавления к нагретому до 80 С раствору сульфата меди, содержащему 1 г-ион Сц на 1 л, горячего раствора (ЙН 4)2 НРО 4, содержащего 2 г-атома Р на 1 л, взятого в количестве 350 - 400 оот стехиометрии, Реагенты перемешивают 1 ч, затем отделяют осадок, промывают его ацетоном или метилэтилкетоном и выдерживают на воздухе до постоянной массы. Фильтрат, содержащий избыток (КН 4)2 НРО 4, корректируют по концентрации и используют для получения целевого продукта в следующей серии опытов, поэтому выход Сц МН 4 РО 4Н 20 по Р 205 составляет 95-98%,Для обеспечения образования гидрата фосфата меди-аммония в однородном кристаллическом состоянии необходимо смешивать реагенты путем введения раствора (КН 4)2 НРО 4 в раствор СцЯО 4.Влияние температуры и порядка смешивания реагентов на степень кристалличности осадка представлено в табл,1.Из данных, приведенных в табл,1, следует, что при изменении порядка смешивания реагентов, а также при понижении температуры могут вместо кристаллических осадков целевого продукта образовываться аморфные мел кокристалл ические осадки, отделение которых от маточного раствора, очистка и сушка затруднены,Установлено (табл.2), что наиболее кочпные кристаллы состава СцМН 4 РО 4 х х Н 20 образуются путем добавления к раствору СцЯО 4 раствора (МН 4)2 НРО 4 при 60 - 80 С, При понижении температуры до 40 С качество продукта ухудшается за счет образования примеси аморфного компонента, а при 98 С - в составе целевого продукта уменьшается содержание аммиака, т,е, происходит его разложение. Одновременно по 5 сравнению с известным способом выход целевого продукта повышается с 48,8 до 99,7 - 99,8 о , а содержание основного вещества - с 36,1 до 99,6 ,Качество целевого продукта по его со ставу зависит от концентрации исходныхреагентов (табл.3). Установлено, что продукт стехиометрического состава, в целом соответствующий формуле СцйН 4 РО 4 Н 20 обоазуется при взаимодействии концентрированных растворов Сц 504 (1 гион Сц на 1 л) и(гчН 4)2 НРО 4(2 г-атома Р на 1 л).Содержание основного вещества в продукте синтеза заметно возрастает при повы шении дозы (МН 4)2 НРО 4 до 350 - 400% отстехиометрии (табл,4), Дальнейшее повышение дозы раствора (ЙН 4)2 НРО 4 нецелесообразно из-за непроизводительных временных и энергетических затрат при 25 фильтровании смеси и отделении осадка целевого продукта.Установлено также, что состав продуктов синтеза изменяется (понижается содержание основного вещества) при увеличении 30 продолжительности перемешивания реагентов. Оптимальной продолжительностью синтеза является 1 ч (табл.5), Оптимальной температурой сушки целевого продукта является 20-25 С. При повышении температу ры до 40 С продукт начинает разлагаться судалением аммиака. Поэтому предлагается проводить обезвоживание продукта при комнатной температуре путем обработки органическими растворителями, например 40 промывкой его ацетоном или метилэтилкетоном. В данном случае состав целевого продукта не изменяется в процессе обезвоживания. Оптимальной дозой ацетона или метилэтилкетона является 10 - 20 мас. ч на 1 45 мас.ч, влажного продукта, Кратность использования органических растворителей 3-5 раз.П р и м е р 1. В термостатированныйпри 80 С реактор вносят 50 об.ч. раствора 50 Сц 304, содержащего 1 г-ион Сц на л, приперемешивании добавляют 100 об, ч. нагретого до 80 С раствора (й Н 4)2 Н РО 4, содержащего 32 г-атом Р на 1 л. Компоненты перемешивают 1 ч., затем охлаждают смесь 55 и отделяют осадок фильтрованием от маточного раствора. Осадок на фильтре промывают 1 - 2 раза ацетоном из расчета 1 мас. ч.осадка к 20 мас. ч. ацетона. Получают индивидуальное соединение Сцкн 4 РО 4 н 201742207 Таблица 1 Исхо ный аство Тит ант Видоса ка(М Н 4)2 Н РО 4 Одновременное смешивание реагентов Одновременное смешивание реагентов Сц ЯО 4% Мелкокристаллический неоднородныйпродукт Поликристаллический однородныйп одктКристаллический аддукт, содержащий целевой продукт и п имеси80 с шка брутто-состава 2,0 СцО Р 205 2,01 ИНз 2,9 Н 20, выход продукта 99,8 о , содержание основного вещества 100.П р и м е р 2. В термостатированный при 60 С реактор вносят 50 об.ч, раствора СцЯО 4 (1 г-ион Сц/л), При перемешивании добавляют 100 об.ч. нагретого до 60 С раствора (ИН 4)2 НРО 4 (2 г-атома Р/л). Перемешивают смесь 1 ч, охлаждают и отделяют осадок фильтрованием от маточного раствора. Осадок на фильтре промывают 1 - 2 раза метилэтилкетоном из расчета 1:20 мас.ч.Получают соединение брутто-состава 1,99 СцО Р 205 2,02 ИНз 3,0 Н 20, что соответствует 99,6 -ному содержанию СцгчН 4 РО 4 Н 20 при выходе продукта 99,7%.П р и м е р 3. В термостатированный при 80 С реактор вносят 50 об,ч, раствора СцЯО 4 (1 г-ион Сц/л). При перемешивании добавляют 87,5 об.ч, нагретого до 80 С раствора (МН 4)2 НРО 4 (2 г-атома Р/л), Перемешивают смесь 1 ч, охлаждают и отделяют осадок фильтрованием, Осадок на фильтре промывают 1 - 2 раза ацетоном из расчета 1 :(10 - 20) мас.ч. Получают соединение брутто-состава 2,00.СцОР 205 2,0 МНз 3,0 Н 20, что соответствует 100%-ному содержанию Сц МН 4 РО 4 Н 20 при выходе продукта 99,8 . Использование предлагаемого способаполучения гидрата фосфата меди-аммонияобеспечивает по сравнению с известнымповышение выхода целевого продукта с 48,85 до 99,7 - 99,8%, повышение качества продукта, т.е. увеличение содержания в нем основного вещества с 36,1 до 99,6 - 100 о , атакже уменьшение трудо- и энергозатрат восуществлении способа получения целево 10 го продукта за счет сокращения продолжительности технологических циклов иуменьшения количества отходов производства,Формула изобретения15 1. Способ получения гидрата фосфатамеди-аммония, включающий взаимодействие растворов сульфата меди и гидрофосфата аммония с последующим отделением исушкой продукта, о т л и ч а ю щ и й с я тем,20 что, с целью повышения качества и выходапродукта, в раствор сульфата меди с концентрацией 1 г-ион меди/л вводят растворгидрофосфата аммония с концентрацией 2г-атома фосфора/л в количестве 350 - 400 25 от стехиометрии, процесс ведут при 60 -80 С в течение 1 ч, после отделения осадокпромывают органическим растворителем,2. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве органического раствори 30 теля берут ацетон или метилэтилкетон.1742207 Таблица 2 Состав продукта Содержа"ние ос"новного Выходпродукта Ф Агрегатное состояние осадка вещества,еоднородная смесь аморфой и кристаллическойаз 0.982(СцИН 1 РО п о 04(ип)т нРО 99,9,3 Одноро ческий ыи мелкокристаллисадок 0992(счИНфРОНО) +, 02(ИН 4) е ПРО 99,6 60 99,7 Однороднческий оПояикри ыи поликристаллисадок 1, 001 2 (СцИН 4 Р 04 Нто)Соединение переменного с050 ьг(сцИПРОф НгО)1 + 100 998 таллическии осадок ста 0(ИН 4). Роц 1 Поликристаллический ардук 6,Нто 48,звесый став е ч а н и е . Концентрация растворов реагентов: СиБО, 1,09 г"ион Сч/л; (ИН 4)зНР 0202 г-атом Р/л; доза (ИП ) НР 04 4002 от стехионетрии, продолжительность реакции 1 ч .И 14) 2 Н 1 Ои 1 ч,л и ц аСостав продукта Содержание целевогопродукта Доза раствор(ИН 4), НРОь от стехиометрииВыход продукта, Ф О, 61(гси О 35 гсчО, 06 Ггсч 0392(счИН 4 РО и О)3 + 0662(счИП 4 РОП О + О 94(2(сцИПР 04 НО) + 0982(счИП 4 РОа ПтОД +1,002(сцИПеРО Нзо)1, ООЬ 2(СчИПРОф НОЦ 0,94 1.2(сцИН 4 РО 4 пзо)1 +,8 00 94,1 98,5 100 100 50 99,8 99,8 99,8 02 сч 94,06 О 51 оф) 6 гп20(Ип )зРО 1 ЗП О 4,2 50 Известныйсостав 0,50 2(счИН 4 РО Но)1 31,6 и м е ч а н и е, Концентрация раствора СчБГ с = 00 С; продолжительность1742207 10 Таблица 5 2 2 3 Яцола Редакт аказ 2255 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ставитель В,Копи хред М,Моргентал ич Корректор М.Шароши