CS258283B1 - Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých - Google Patents

Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých Download PDF

Info

Publication number
CS258283B1
CS258283B1 CS87730A CS73087A CS258283B1 CS 258283 B1 CS258283 B1 CS 258283B1 CS 87730 A CS87730 A CS 87730A CS 73087 A CS73087 A CS 73087A CS 258283 B1 CS258283 B1 CS 258283B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
manganese
calcium
temperature
cyclo
double
Prior art date
Application number
CS87730A
Other languages
English (en)
Other versions
CS73087A1 (en
Inventor
Miroslav Trojan
Original Assignee
Miroslav Trojan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miroslav Trojan filed Critical Miroslav Trojan
Priority to CS87730A priority Critical patent/CS258283B1/cs
Publication of CS73087A1 publication Critical patent/CS73087A1/cs
Publication of CS258283B1 publication Critical patent/CS258283B1/cs

Links

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Řešení se týká chemie speciálních anorganických látek a řeší způsob vysoko^ teplotní syntézy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenátých vzorce c-Mn2_xCaxP4O1, kde x & (0; 1>. Spočívá v kalcinaci výchozí směsi sestávající ze sloučenin manganatých a vápenatých typu dihydrogenfosforečnanů, resp. výchozí směsi kyseliny fosforečné s hydrogenfosforečnany, či fosforečnany manganatými a vápenatými, nebo s oxidy, hydroxidy či uhličitany manganatými a vápenatými v množstvích odpovídajících mol. poměru Μη/Ca = (2 - x)/x a P,O_/(Mn + Ca) rovnému 0,99 až 1,1, na teploty vyšší než 950 °C, kdy vzniká tavenina. Ta se prudkým ochlazením převede na sklovitý meziprodukt, který se opětovým záhřevem na teplotu alespoň 550 °C a nižší než 840 °C , zrekrystaluje za vzniku mikrokrystalků podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých .

Description

Vynález se týká vysokoteplotního způsobu přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých.
Podvojné cyklo-tetrafosforečnany manganato-vápenaté c-Mn, Ca P.O,,, kde x e. (0; 1> jsou sloučeniny typu kondenzovaných fosforečnanů s cyklickým aniontem, tvořenýmJŽtyřmi vzájemně spojenými tetraedry (P0,4). Jedná se o téměř bezbarvé (narůžovělé) sloučeniny s vysokou termickou a chemickou stabilitou s krystalovou strukturou v monoklinické soustavě.
Tyto sloučeniny jsou nové látky a jsou také navrženy pro použití jako antikorozní termicky stabilní pigmenty.
Způsob jejich syntézy je založena na termickém zpracování směsi oxidu, hydroxidu, nebo uhličitanu manganatého a vápenatého a kyseliny fosforečné, přičemž může být použito pouze teplot, kdy ještě nedochází k tání produktů tj. do 840 °C. Způsob je výhodný z energetického a technologického hlédiska, avšak někdy je třeba připravit produkty s pravidelnými částicemi tvořenými dobře vyvinutými mikrokrystalky c-Mn2-xCaxP4°i2' které jsou pro některá použití výhodnější. Jedná se např. o použití produktů pro experimentálně výzkumné práce, pro preparativní účely a také pro některá agrochemická a pigmentářská použití.
Přípravu produktu s výše uvedenými vlastnostmi částic umožňuje podle vynálezu vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganto-vápenatých vzorce c-Mn^ Ca P,0.o,
2-x x 4 12' kde x « (0? 1> , vyznačující se tím, že výchozí směs, sestávající jednak z dihydrogenfosforečnanů, 'hydrogenfosforečnanů, nebo oxidů, hydroxidů, Či uhličitanů manganatých a vápenatých v takových množstvích, že mol. poměr Μη/Ca odpovídá vztahu (2-x)/x a jednak z kyseliny fosforečné v takovém množství, že fosforečné anionty jsou vůči dvojmocným kationtům ve směsi v mol. poměru P^^/(Mn + Ca) rovným hodnotě 0,99 až 1,1, s výhodou 1 až 1,01, se zahřívá, s výhodou tak, že rychlost ohřevu je menší než 20 °C/min a tenze vodní páry v prostoru kalcinátu je 40 až 100 kPa, na teplotu vyšjší než 950 °C, s výhodou vyšší než 1 000 °C, kdy předtím vzniklé meziprodukty roztají a poté se tavenina prudce zchladí, s výhodou vlitím do vody nebo na chladnou desku z inertního materiálu, za vzniku dalšího meziproduktu v podobě homogenní amorfní hmoty sklovitého charakteru, která se dále, s výhodou po rozemletí, opět zahřeje na teplotu alespoň 550 °C a nižší než 840 °C, s výhodou na teplotu vyšší než 650 °C a nižší než 800 °C, kdy nastane rekrystalizace meziproduktu spolu s přeskupením tetraedrů (PO4) v aniontu za vzniku podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých, který se nakonec ještě s výhodou rozmělní do formy jemnozrnných částic mikrokrystalického charakteru.
Při vysokoteplotním způsobu přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých lze vycházet ze surovin, u kterých je obsah fosforečných aniontů a příslušných dvojmocných kationtů vyjádřený mol. poměrem P2O^/(Mn + Ca) rovným jedné·, nebo se pohybuje v blízkosti jedné - 0,99 až 1,1, s výhodou 1 až 1,01.
Je proto možné vyjít ze směsi dihydrofosforečnanů (dihydrátů či anhydridů), nebo ze směsi hydrogenfosforečnanů nebo fosforečnanů (terciárních) (opět v hydrátové či anhydridové formě) a kyseliny fosforečné. Výchozí suroviny typu fosforečnanů jsou však pro širší technologické použití méně vhodné, neboř vyžadují přípravu předem, která sama o sobě není jednoduchou operací, takže se hodí spíše jen pro přípravu menších množství produktů ο-Μη2_χϋ3χΡ4Ο^2 ve zcela Čisté podobě.
Pro technologické použití, jako je syntéza podvojných cyklo-tetrafosforečnanů pro pigmentářské či agrochemické účely je výhodnější vycházet ze směsi oxidů, nebo hydroxidů, nebo uhličitanů manganatých (nebo jejich směsi) a z kyseliny fosforečné. Kyselinu lze použít v libovolné koncentraci, je však třeba počítat-s tím, že z hlediska účinného proreagování výchozí směsi je výhodnější kyselina zředěnější, kdežto z hlediska energetických nároků na odpaření zředovací vody z kyseliny je vhodnější naopak kyselina vyšší koncentrace.
Koncentraci kyseliny je proto třeba volit individuálně podle reaktivity výchozí manganaté sloučeniny (vápenaté sloučeniny jsou vůči kyselině reaktivnější) a podle energetických možností výrobce. Při použití kyseliny vysoké koncentrace může při vysokých rychlostech ohřevu vznikat nebezpečí samostatné kondenzace kyseliny fosforečné na vyšší polyfosforečné kyseliny a při vysokých teplotách dokonce až na oxid fosforečný, který pak může ze směsi vytěkávat a porušovat tak nepříznivě vzájemný poměr fosforečnanových aniontů a dvojmocných kationtů v kalcinátu resp. tavenině.
Prvním meziproduktem typu kondenzovaných fosforečnanů, který v průběhu kalcinace vzniká je podvojný dihydrogendifosforečnan při teplotách okolo 200 °C. Ten pak při vysokých teplotách zhruba o 100 až 200 °C vyšších přechází na produkt, který z větší či menší části odpovídá podvojným cýklo-tetrafosforečnanům manganato-vápenatým. Aby podíl podvojných cyklo-tetrafosforečnanům, které jsou v této fázi také meziproduktem, byl co nejvyšší a aby nebezpečí samostatné kondenzace fosforečné složky a tím případně její ztráty těkáním byly co nejmenší, je výhodné vést zahřívání rychlostí menší než 20 °C/min, za přítomnosti vodní páry s tenzí 40 až 100 kPa.
Udržování tenze vodní páry v prostoru kalcinátu alespoň 40 kPa je výhodné pro zabránění vzniku nežádoucích vedlejších produktů, zejména zabránění odštěpování a samostatné kondenzace fosforečné složky. Přítomná vodní pára jednotlivé kondenzační reakce vzniku meziproduktů poněkud zpomaluje, zmožňuje jejich kvantitativnější průběh; zabraňuje také vzniku nežádoucí neporézní krusty na povrchu částeček v kalcinované směsi, která by bránila průběhu dehydratačních reakcí. Konečná teplota kalcinace v této fázi přípravy produktu podle vynálezu musí být vyšší než 950 °C, nebot to je nejvyšší teplota, kdy příslušné meziprodukty tají.
Vzhledem k požadavku rychlého roztavení kalcinátu, který může obsahovat i jiné výšetající látky, je výhodné volit teplotu vyšší, nad 1 000 °C. Meziprodukt taje nekongruentně, za spojováni tetrafosforečnanových řetězců do řetězců dlouhých, k čemuž přispívá i přítomnost alespoň stopových možství vodní páry v prostoru taveniny. Poté je třeba taveninu prudce zchladit, s výhodou vlitím do vody nebo na chladnou desku z inertního materiálu (kovového či keramického).
Tím vznikne další mmeziprodukt, který představuje homogenní amorfní hmotu sklovitého charakteru, obsahující anionty ve formě dlouhých řetězců. Takto získaná kusová sklovitá hmota se po zchladnutí a event. oschnutí s výhodou rozemele za sucha a opět se zahřeje tak, aby došlo k rekrystalizací meziproduktu za přeskupení tetraedrů (PO^) v aniontu, za vzniku mikrokrystalků podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých, vzorce Ο”^η2-χ^°χ^4θΐ2 (x (0; 1 >). Přitom se uvolňují malá množství vody vázané chemicky ve sklovitém meziproduktu.
Proto je snadnější vedení průběhu termické rekrystalizace, je-li sklovitý meziprodukt předem za sucha rozemlet. Spodní hranice teploty tohoto opětného záhřevu je 550 °C a odpovídá nejnižší teplotě rekrystalizace manganato-vápenatých meziproduktů. Této teploty sice stačí dosáhnout, nebot rekrystalizační děj je exotermní a jakmile se rozběhne, běží již dále samovolně, avšak výhodná teplotní oblast pro rekrystalizací jsou teploty vyšší než 650 °C a nižší než 800 °'C, kdy rekrystalizace sklovitého meziproduktu nastane vždy, při jakékoliv rychlosti ohřevu a jakékoliv konzistenci meziproduktu (práškový, kusový či zcela kompaktní) a nevzniká přitom nebezpečí roztavení konečného produktu, které by vzhledem ke své nekongruentnosti opět vedlo ke vzniku sklovitého meziproduktu./
Nelze tedy při rekrystalizací překročit hranici 840 °C, která odpovídá nejnižší teplotě tání podvojných produktů a sice teplotě tání c-MnCaP^O^· Konečné produkty - podvojné cyklo-tetrafosforečnany manganato-vápenaté - se po zchladnutí s výhodou ještě rozmělní (pomletím, rozetřením) na pravidelné jemnozrnné Částice mikrokrystalického charakteru. Pokud byl sklovitý produkt před rekrystalizací rozemlet, je závěrečné rozmělnění produktů velmi snadné.
Podstata způsobu podle vynálezu dále spočívá v tom, že se na produkt po kalcinací působí kyselinou chlorovodíkovou, sírovou, dusičnou nebo fosforečnou, s výhodou hmotnostní koncentrace 0,5 až 10 %. Tato operace se provádí jako ev. vyčištění získaných produktů při jejich potřebě ve zcela čisté podobě, například pro analytické či preparativní účely. Působením uvedených kyselin se odstraní všechny nežádoucí vedlejší produkty i ev. zbytky výchozí směsi, které přejdou do roztoku. Podvojné cyklotetrafosforečnany manganato-vápenaté působení těchto kyselin odolávají.
Výhodami způsobu podle vynálezu jsou vysoká výtěžnost a vysoká čistota produktů, které lze ještě navíc loužením dočistit. Další výhodou je mikrokrystalický jemnozrnný charakter částic produktu, které jsou pravidelné a povrchově velmi dobře vyvinuté. Jsou proto vhodné pro některá speciálnější použití.
Přiklad 1
Směs 100 g hydrogenfosforečnanu manganatého (47 % P2°5' 36,4 * Mn) a 90,3 9 hydrogenfosforečnanu vápenatého (52,12 % P2°5' 29,4 * Ca) spolu se 154 g kyseliny fosforečné hmot. koncentrace 85 % H^PO^ byla kalcinována rychlostí 10 °C/min a přitom byla tenze vodní páry v prostoru kalcinátu udržována až do teploty 480 °C vyšší než 80 kPa, na teplotu 980 °C. Vzniklá tavenina byla prudce ochlazena vlitím do vody. Získaný sklovitý meziprodukt byl oddělen, osušen a rozemlet za sucha. Poté byl zahříván na teplotu 680 °C a po zchladnutí rozetřen. Produkt obsahoval 98,9 % podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganatovápenatých c-MnCaP^0^2 a bylo ho získáno 275 g; byl ve formě pravidelných jemných mikrokrystalků.
Příklad 2
Směs 100 g uhličitanu manganatého (48 % Mn) a 29,2 g uhličitanu vápenatého (40 % Ca) spolu se 576 g kyseliny fosforečné hmot. koncentrace 40 % H^PO^, byla kalcinována rychlosti 8 °C/min a přitom byla tenze vodní páry v prostoru kalcinátu udržována až do teploty 530 °C vyšší než 75 kPa, na teplotu 1 000 °C. Vzniklá tavenina byla prudce zchlazena vlitím na korundovou desku. Zchladlý sklovitý meziprodukt byl za sucha rozemlet a poté byla zahřát na teplotu 700 °C a po zchladnutí rozetřen. Bylo získáno 249 g produktu, který obsahoval více než 98 % podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých vzorce c-Mn^^ 5CaQ 5P4°i2 v mikrostatické jemnozrnné podobě.

Claims (2)

1. Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých vzorce c_Mn2_x<-axP4Oi2' x e (θ! 1^' vyznačující se tím, že výchozí směs sestávající jednak z dihydrogenfosforečnanů, hydrogenfosforečnanů, fosforečnanů, nebo oxidů, hydroxidů či uhličitanů manganatých a vápenatých v takových množstvích, že mol. poměr Μη/Ca odpovídá vztahu (2 - x)/x a jednak z kyseliny fosforečné v takovém množství, že fosforečné anionty jsou vůči dvojmocným kationtům ve směsi v mol. poměru P20g/(Mn + Ca) rovným hodnotě 0,99 až 1,1, s výhodou 1 až 1,01, se zahřívá tak, že rychlost ohřevu je menší než 20 °C/min a tenze vodní páry v prostoru kalcinátu je 40 až 100 kPa, na teplotu vyšší než 950 °C, s výhodou vyšší než Ϊ 000 °C, kdy předtím vzniklé meziprodukty roztají a poté se tavenina prudce zchladí, s výhodou vlitím do vody nebo na chladnou desku z inertního materiálu, za vzniku meziproduktu v podobě homogenní amorfní hmoty sklovitého charakteru, která se dále, s výhodou po rozemletí, opět zahřeje na teplotu alespoň 550 °C a nižší než 840 °C, s výhodou na teplotu vyšší než 650 °C'a nižší než 800 °C, kdy nastane krystalizace meziproduktu spolu s přeskupením tetraedrú (PO^) v aniontu za vzniku podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých, který se nakonec ještě s výhodou rozmělni do formy jemnozrnných částic mikrokrystalického charakteru.
2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že se na produkt po kalcinaci působí kyselinou chlorovodíkovou, sírovou, dusičnou, nebo fosforečnou, s výhodou hmotnostní koncentrace
0,5 až 10 t.
CS87730A 1987-02-05 1987-02-05 Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých CS258283B1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS87730A CS258283B1 (cs) 1987-02-05 1987-02-05 Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS87730A CS258283B1 (cs) 1987-02-05 1987-02-05 Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS73087A1 CS73087A1 (en) 1987-11-12
CS258283B1 true CS258283B1 (cs) 1988-08-16

Family

ID=5339960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS87730A CS258283B1 (cs) 1987-02-05 1987-02-05 Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS258283B1 (cs)

Also Published As

Publication number Publication date
CS73087A1 (en) 1987-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2020512265A (ja) Fe(II)P/Fe(II)MetP化合物を製造する方法
CA1262029A (en) Process for the preparation of asbestiform crystalline calcium sodium metaphosphate fibers
CS258283B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-vápenatých
CS265607B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů kobaltnato-vápenatých
CS264547B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manganato-hořečnatých
CS259970B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy mikrokrystalického kondenzovaného fosforečnanu vápenatého s mol. poměrem P2O5/CaO=1
CS258274B1 (cs) Vysokoteplotnízpůsob přípravy cyklo-tetrafosforečnanu dinikelnatého
CS257741B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy cyklo-tetrafosforeČnanu dimanganatého
CS258275B1 (cs) Vysokoteplotní způsob pHpravy cyklotetrafosforeČnanu diméďnatého
CS257744B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy cyklo-tetrafosforečnanu dikobaltnatého
CS259625B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů zinečnato-vápenatých
CS266697B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy podvodných cyklotetrafosforečnanů manganato-zinečnatých
CS266770B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů kademnato-hořečnatých
CS265741B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů zinečnato-hořečnatých
CS258276B1 (cs) Vysokoteplotnízpůsob přípravy cyklo-tetrafosforečnanu dihořečnatóho
CS258278B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy cyklo tetrafosforečnanu dikadmnatého
CS266788B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů kobaltnato-hořečnatých
CS266786B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů hořečnato-vápenatých
CS266699B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo- tetrafoeforečnanu kobaltnato-nikelnatÝch
CS257740B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy cyklo-tetrafosforečnanu dizinečnatého
CS266787B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů kademnato-vápenatých
CS266783B1 (cs) Způsob vysokoteplotní přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů měclnato-hořečnatých
CS263984B1 (cs) Vysokoteplotní zp/isob přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů nikelnato-hořečnatých
CS267049B1 (cs) Způsob vysokoteplotní přípravy podvojných cyklo-tetrafosforečnanů manga nato- -nikelnatých
CS258277B1 (cs) Vysokoteplotní způsob přípravy cyklo-tetrafosforečnanu diželeznatého