RU2371430C1 - Method of producing manganese (ii) fumarate from manganese metal and manganese (iii) oxide - Google Patents

Method of producing manganese (ii) fumarate from manganese metal and manganese (iii) oxide Download PDF

Info

Publication number
RU2371430C1
RU2371430C1 RU2008127010/04A RU2008127010A RU2371430C1 RU 2371430 C1 RU2371430 C1 RU 2371430C1 RU 2008127010/04 A RU2008127010/04 A RU 2008127010/04A RU 2008127010 A RU2008127010 A RU 2008127010A RU 2371430 C1 RU2371430 C1 RU 2371430C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal
oxide
manganese
acid
temperature
Prior art date
Application number
RU2008127010/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Михайлович Иванов (RU)
Анатолий Михайлович Иванов
Светлана Дмитриевна Пожидаева (RU)
Светлана Дмитриевна Пожидаева
Татьяна Александровна Маякова (RU)
Татьяна Александровна Маякова
Ирина Владимировна Пахомова (RU)
Ирина Владимировна Пахомова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет (КурскГТУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет (КурскГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет (КурскГТУ)
Priority to RU2008127010/04A priority Critical patent/RU2371430C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2371430C1 publication Critical patent/RU2371430C1/en

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to an improved method of producing manganese (II) fumarate from manganese metal and its oxide (III) through direct reaction of the metal and its oxide Mn2O3 with an acid in the presence of a liquid phase and a stimulating iodine additive in a vertical type bead mill with glass beads as grinding agent. The metal and its oxide are loaded in molar ratio (2±0.1):1 in total amount of 7.87 to 10.93% of the mass of the load. Acid is added with 15 to 25% excess of the calculated value, equal to the number of moles of metal and twice the number of moles of metal oxide in the load. The base of the liquid phase is isoamyl alcohol, in which the iodine stimulating additive is dissolved in amount of 0.02 to 0.05 mol/kg. Glass beads are loaded first, in mass ratio to the reaction mixture of 1.35:1, and then later the liquid phase solvent, acid and stimulating additive, and after brief stirring, metal oxide and metal, stirring all the while. Taking this moment as the beginning of the process, forced cooling is introduced right away. Operating temperature is stabilised in the range 33 to 45°C and in this mode, the process is carried out until virtually quantitative conversion of metal and its oxide to the target salt, after which stirring and forced cooling are stopped. The reaction mixture is separated from the glass beads, cooled to temperature 5 to 6°C and kept at that temperature for 1 to 2 hours. The solid phase of the target salt is filtered off and washed with isoamyl on a filter cooled to approximately the same temperature, after which it is taken for purification by recrystallisation. The filtrate and the cleaning solvent, containing excess acid, the bulk of the stimulating additive and a certain amount of dissolved target salt, are returned for loading in the repeated process. The process is carried out in light temperature conditions. The target substance can be easily separated.
EFFECT: design of a low-waste method, which allows for obtaining target product from available manganese oxide with an easy to implement process.
9 ex

Description

Изобретение относится к технологии получения солей марганца и может быть использовано в различных областях химической и иных видов практики, в аналитическом контроле и в научных исследованиях.The invention relates to a technology for producing manganese salts and can be used in various fields of chemical and other types of practice, in analytical control and in scientific research.

Известен способ получения ацетата марганца (Пат. РФ №2294921, опубл. 10.03.2007, Бюл. №7) путем прямого взаимодействия металла и диоксида марганца с уксусной кислотой в присутствии добавок йода как окислителя в бисерной мельнице вертикального типа, в соответствии с которым загрузку металла и его диоксида производят в мольном соотношении 2:1 в количестве 11,8% от массы жидкой фазы, состоящей из органического растворителя и уксусной кислоты с концентрацией 3,4-5 моль/кг и дозируемой в массовом соотношении со стеклянным бисером 1:1,5; в жидкой фазе растворяют йод в количестве 0,025-0,070 моль/кг жидкой фазы, загрузку производят в последовательности: жидкая фаза или раздельно ее компоненты, йод, металл и его диоксид; процесс начинают при комнатной температуре и ведут до практически полного израсходования диоксида; полученную суспензию соли отделяют от основной части непрореагировавшего металла и стеклянного бисера и направляют на фильтрование, фильтрат возвращают в повторный процесс, а осадок продукта очищают путем перекристаллизации. При этом в качестве органического растворителя используют этил-целлозольв, этиленгликоль, 1,4-диоксан, изо-амиловый и н-бутиловый спирты. А содержание в жидкой фазе воды вплоть до 4 мас.% практически не сказывается на характеристиках процесса.A known method of producing manganese acetate (US Pat. RF No. 2294921, publ. 10.03.2007, Bull. No. 7) by direct interaction of the metal and manganese dioxide with acetic acid in the presence of iodine additives as an oxidizing agent in a vertical type bead mill, according to which loading metal and its dioxide is produced in a molar ratio of 2: 1 in an amount of 11.8% by weight of the liquid phase, consisting of an organic solvent and acetic acid with a concentration of 3.4-5 mol / kg and dosed in a mass ratio with glass beads 1: 1 ,5; iodine is dissolved in the liquid phase in an amount of 0.025-0.070 mol / kg of the liquid phase, loading is carried out in the sequence: the liquid phase or its components separately, iodine, metal and its dioxide; the process begins at room temperature and lead to almost complete consumption of dioxide; the resulting salt suspension is separated from the main part of the unreacted metal and glass beads and sent for filtration, the filtrate is recycled, and the product precipitate is purified by recrystallization. In this case, ethyl cellosolve, ethylene glycol, 1,4-dioxane, iso-amyl and n-butyl alcohols are used as an organic solvent. And the content in the liquid phase of water up to 4 wt.% Practically does not affect the characteristics of the process.

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

1. В качестве окислителя используют диоксид марганца МnО2. Далеко не очевидно, что его можно заменить на оксид марганца (III) Мn2О3 и получить эквивалентный описанному или близкий к нему результат.1. As an oxidizing agent, manganese dioxide MnO 2 is used . It is far from obvious that it can be replaced by manganese (III) oxide Mn 2 O 3 and obtain an equivalent result or similar to that described.

2. Уксусная кислота одноосновная, довольно низкомолекулярная, в обычных условиях жидкая, способная смешиваться со многими растворителями в довольно широких диапазонах соотношений. Фумаровая кислота двухосновная, непредельная, более высокомолекулярная, в обычных условиях твердая, растворимость которой в разных растворителях будет весьма разной. Нет никаких оснований ожидать, что условия проведения процессов получения солей ацетата и фумарата марганца (II) будут идентичны по всему комплексу или же его определяющей части.2. Acetic acid is monobasic, rather low molecular weight, under normal conditions, liquid, able to mix with many solvents in a fairly wide range of ratios. Fumaric acid is dibasic, unsaturated, higher molecular weight, solid under normal conditions, the solubility of which in different solvents will be very different. There is no reason to expect that the conditions for the production of salts of acetate and manganese (II) fumarate will be identical throughout the complex or its defining part.

3. Создать заметный и даже существенный избыток уксусной кислоты в исходной загрузке весьма просто, поскольку эта кислота вполне может являться не только реагентом, но и частью комбинированного растворителя жидкой фазы. Фумаровая кислота в последнем качестве невозможна, и создать ее большой избыток в загрузке гораздо сложнее.3. It is very simple to create a noticeable and even substantial excess of acetic acid in the initial charge, since this acid may well be not only a reagent, but also part of a combined solvent of the liquid phase. Fumaric acid in the latter quality is impossible, and creating a large excess in the load is much more difficult.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения формиата марганца (II) (пат. РФ №2316536, опубл. 10.02.2008, Бюл. №4), в соответствии с которым целевую соль получают путем прямого взаимодействия оксида марганца с раствором муравьиной кислоты в органическом растворителе с концентрацией кислоты 3,5÷10,8 моль/кг, в качестве оксида марганца используют MnO2, Мn2O3,Closest to the claimed is a method of producing manganese (II) formate (US Pat. RF No. 2316536, publ. 02/10/2008, Bull. No. 4), in accordance with which the target salt is obtained by direct interaction of manganese oxide with a solution of formic acid in an organic solvent with an acid concentration of 3.5 ÷ 10.8 mol / kg, MnO 2 , Mn 2 O 3 are used as manganese oxide,

Мn2O4, процесс проводят в присутствии металлического марганца в мольном соотношении с оксидом (1,8÷2,2):1 в присутствии жидкой фазы, дозируемой в массовом соотношении с твердыми реагентами (4,9÷11):1 и со стеклянным бисером 1:(1÷2), а также стимулирующей добавки йода в количестве 0,025÷0,100 моль/кг жидкой фазы; загрузку ведут в последовательности жидкая фаза в целом или ее компоненты, затем в ней растворяют стимулирующую добавку йода, после чего проводят загрузку металла и его оксида, далее включают механическое перемешивание бисерной мельницы и ведут процесс в отсутствие подвода внешнего тепла до практически полного расходования оксида, после чего реакционную смесь отделяют от стеклянного бисера и тяжелых частиц непрореагировавшего металла и фильтруют, полученный осадок формиата марганца направляют на перекристаллизацию, а непрореагировавший марганец и фильтрат возвращают в повторный процесс. При этом в качестве растворителя жидкой фазы используют этилацетат, этиленгликоль, этилцеллозольв, 1,4-диоксан, диметилформамид и н-бутиловый спирт.Mn 2 O 4 , the process is carried out in the presence of manganese metal in a molar ratio with oxide (1.8 ÷ 2.2): 1 in the presence of a liquid phase dosed in a mass ratio with solid reagents (4.9 ÷ 11): 1 and glass beads 1: (1 ÷ 2), as well as a stimulating additive of iodine in an amount of 0.025 ÷ 0.100 mol / kg of the liquid phase; loading is carried out in sequence by the liquid phase as a whole or its components, then the stimulating additive of iodine is dissolved in it, then the metal and its oxide are loaded, then the bead mill is mechanically mixed and the process is conducted in the absence of external heat supply until the oxide is almost completely consumed, after whereupon the reaction mixture is separated from glass beads and heavy particles of unreacted metal and filtered, the resulting manganese formate precipitate is sent for recrystallization, and unreacted Lead manganese and filtrate are recycled. In this case, ethyl acetate, ethylene glycol, ethyl cellosolve, 1,4-dioxane, dimethylformamide and n-butyl alcohol are used as a solvent of the liquid phase.

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

1. Описанное выше в пп.2 и 3 в отношении способа получения ацетата марганца. Муравьиная кислота более низкомолекулярная в отношении уксусной. Поэтому она допускает создание еще большего стехиометрического избытка этого реагента в загрузке.1. Described above in paragraphs 2 and 3 in relation to the method of producing manganese acetate. Formic acid is lower molecular weight in relation to acetic acid. Therefore, it allows the creation of an even greater stoichiometric excess of this reagent in the load.

2. В известном решении металл загружается в отношении оксида с существенным стехиометрическим избытком, что влечет за собой отделение непрореагировавшей его части от остальной реакционной смеси, а также возврат на загрузку повторного процесса. Желательно избыток металла в загрузке исключить и устранить связанные с ним операции по отделению и утилизации.2. In the known solution, the metal is loaded with respect to the oxide with a substantial stoichiometric excess, which entails the separation of the unreacted part from the rest of the reaction mixture, as well as a return to the loading of the repeated process. It is desirable to exclude excess metal in the load and eliminate the associated separation and disposal operations.

3. Способность продукта преимущественно накапливаться в твердой фазе при прочих равных условиях предопределена растворимостью и некоторыми другими физическими свойствами целевой соли, а следовательно, и природой кислоты. Нет никаких оснований полагать, что формиат и фумарат марганца будут иметь близкие физические характеристики, позволяющие отделение продукта от остальной реакционной смеси вести полностью идентичными способами.3. The ability of the product to mainly accumulate in the solid phase, ceteris paribus, is predetermined by the solubility and some other physical properties of the target salt, and therefore the nature of the acid. There is no reason to believe that manganese formate and fumarate will have close physical characteristics, allowing the product to be separated from the rest of the reaction mixture in completely identical ways.

4. Нет оснований считать, что переход от использования в качестве реагента низкомолекулярной одноосновной кислоты к более высокомолекулярной непредельной двухосновной кислоте не повлечет за собой заметные изменения в последовательности отдельных операций и их режимных характеристиках.4. There is no reason to believe that the transition from the use of a low molecular weight monobasic acid to a higher molecular weight unsaturated dibasic acid will not entail noticeable changes in the sequence of individual operations and their operating characteristics.

Задачей предлагаемого решения является подобрать такие соотношения загрузок металла и его оксида Мn2О3, а также условия проведения их взаимодействия с фумаровой кислотой, которые бы обеспечили практически количественное превращение и металла, и оксида в соль при относительно небольшом избытке карбоновой кислоты, а также перевод соли в конечной реакционной смеси преимущественно в твердую фазу и отделение последней простым фильтрованием.The objective of the proposed solution is to select such load ratios of the metal and its oxide Mn 2 O 3 , as well as the conditions for their interaction with fumaric acid, which would ensure practically quantitative conversion of both metal and oxide to salt with a relatively small excess of carboxylic acid, as well as translation salts in the final reaction mixture mainly in the solid phase and separation of the latter by simple filtration.

Поставленная задача достигается тем, что в загрузку металл и его оксид берут в мольном соотношении (2±0,1):1 в суммарном количестве 7,87÷10,93% от массы загрузки, кислоту вводят с 15-25%-ным избытком от расчетного значения, равного числу молей металла и удвоенному числу молей оксида металла в загрузке, в качестве основы жидкой фазы берут изо-амиловый спирт, в котором растворяют стимулирующую добавку йода в количестве 0,02-0,05 моль/кг, загрузку начинают со стеклянного бисера, вводимого в массовом соотношении с реакционной смесью 1,35:1, далее вводят растворитель жидкой фазы, кислоту и стимулирующую добавку и после кратковременного перемешивания без его прекращения оксид металла и металл, принимая этот момент за начало процесса, сразу же вводят принудительное охлаждение, стабилизируют рабочую температуру в диапазоне 33-45°С и в таком режиме доводят процесс до практически количественного превращения загруженных металла и его оксида в целевую соль, после чего перемешивание и принудительное охлаждение прекращают, реакционную смесь отделяют от стеклянного бисера, охлаждают до температуры 5-6°С и выдерживают при такой температуре 1-2 часа, твердую фазу целевой соли отфильтровывают и промывают на фильтре охлажденным до примерно такой же температуры изо-амиловым спиртом, после чего направляют на очистку путем перекристаллизации, а фильтрат и промывной растворитель, содержащие избыточную кислоту, основную массу стимулирующей добавки и небольшое количество растворенной целевой соли, возвращают на загрузку повторного процесса.The problem is achieved by the fact that the charge metal and its oxide are taken in a molar ratio (2 ± 0.1): 1 in a total amount of 7.87 ÷ 10.93% by weight of the charge, the acid is introduced with a 15-25% excess from the calculated value equal to the number of moles of metal and doubled the number of moles of metal oxide in the charge, iso-amyl alcohol is taken as the basis for the liquid phase, in which the stimulating additive of iodine in the amount of 0.02-0.05 mol / kg is dissolved, the loading starts from glass beads introduced in a mass ratio with the reaction mixture of 1.35: 1, then a solution is introduced The liquid phase isolator, acid and stimulating additive and, after briefly stirring without stopping, the metal oxide and metal, taking this moment as the beginning of the process, immediately introduce forced cooling, stabilize the operating temperature in the range 33-45 ° С and in this mode bring the process to practically quantitative conversion of the loaded metal and its oxide to the target salt, after which stirring and forced cooling are stopped, the reaction mixture is separated from glass beads, cooled to a temperature of 5-6 ° C and kept at this temperature for 1-2 hours, the solid phase of the target salt is filtered off and washed on the filter with iso-amyl alcohol cooled to about the same temperature, after which it is sent for purification by recrystallization, and the filtrate and washing solvent containing excess acid, the bulk a stimulant and a small amount of the dissolved target salt are returned to the loading process again.

Характеристика используемого сырьяCharacteristics of the raw materials used

Марганец реактивный по ГОСТ 6008-90.Reactive manganese according to GOST 6008-90.

Оксид марганца Мn2O3 по ТУ 6-09-3364-78.Manganese oxide Mn 2 O 3 according to TU 6-09-3364-78.

Йод кристаллический по ГОСТ 4159-79.Crystalline iodine according to GOST 4159-79.

Фумаровая кислота по ТУ 6-09-4008-75.Fumaric acid according to TU 6-09-4008-75.

изо-Амиловый спирт по ГОСТ 5830-70.iso-amyl alcohol according to GOST 5830-70.

Проведение процесса заявляемым способом следующее. В бисерную мельницу вертикального типа, снабженную высокооборотной мешалкой лопастного типа, обратимым холодильником-конденсатором и охлаждающей баней с холодной проточной водой в качестве охлаждающего агента, вводят расчетные количества стеклянного бисера, растворителя жидкой фазы, фумаровой кислоты и стимулирующей добавки йода. Включают механическое перемешивание и по истечении 5-10 мин, не прекращая перемешивания, вводят расчетные количества металла и его оксида Мn2О3. Этот момент принимают за начало процесса. Сразу же корпус бисерной мельницы погружают в охлаждающую баню и наблюдают за изменением температуры в зоне реакции. Процесс экзотермический, за счет чего, а также и работы бисерной мельницы ее содержимое начинает нагреваться. Регулируя степень погружения корпуса бисерной мельницы в баню, температуру охлаждающей воды и скорость ее подачи, стабилизируют температуру в рабочем диапазоне и в таком режиме доводят процесс до практически количественного превращения металла и его оксида в целевую соль. Этот момент определяют методом отбора проб и определения в них содержаний накопившейся соли марганца (II), а также израсходованных оксида марганца, марганца и кислоты.The process of the claimed method is as follows. The vertical bead mill, equipped with a high-speed paddle-type mixer, a reversible refrigerator-condenser and a cooling bath with cold running water as a cooling agent, introduces the calculated amounts of glass beads, a solvent of a liquid phase, fumaric acid and a stimulating additive of iodine. The mechanical stirring is turned on and after 5-10 minutes, without stopping mixing, the calculated quantities of the metal and its oxide Mn 2 O 3 are introduced. This moment is taken as the beginning of the process. Immediately, the bead mill body is immersed in a cooling bath and the temperature changes in the reaction zone are observed. The process is exothermic, due to which, as well as the operation of the bead mill, its contents begin to heat up. By adjusting the degree of immersion of the casing of the bead mill in the bath, the temperature of the cooling water and the speed of its supply, they stabilize the temperature in the operating range and, in this mode, bring the process to practically quantitative conversion of the metal and its oxide into the target salt. This moment is determined by the method of sampling and determining in them the contents of the accumulated salt of manganese (II), as well as the spent oxide of manganese, manganese and acid.

По окончании процесса перемешивание и охлаждение прекращают, реактор вынимают из гнезда каркасной рамы, а его содержимое выливают в емкость с сеткой с размерами 0,3×0,3 мм, где происходит отделение стеклянного бисера от раствора-суспензии реакционной смеси. Для снижения растворимости целевой соли в жидкой фазе реакционной смеси последнюю медленно охлаждают до 5-6°С и выдерживают при такой температуре 1,5-2 часа, после чего фильтруют.At the end of the process, stirring and cooling are stopped, the reactor is removed from the frame frame nest, and its contents are poured into a container with a mesh with dimensions of 0.3 × 0.3 mm, where glass beads are separated from the suspension solution of the reaction mixture. To reduce the solubility of the target salt in the liquid phase of the reaction mixture, the latter is slowly cooled to 5-6 ° C and maintained at this temperature for 1.5-2 hours, and then filtered.

Отделенный бисер возвращают в бисерную мельницу, которую помещают в соответствующее гнездо каркасной рамы и приводят в рабочее состояние. Затем вводят определенное количество растворителя жидкой фазы, включают механическое перемешивание, в процессе которого отмывают бисер и поверхности мешалки и корпуса от оставшейся на них реакционной смеси. Затем промывной растворитель отделяют от бисера, охлаждают до 5-6°С и используют для промывки осадка целевой соли на фильтре. Промытый осадок отжимают, несколько подсушивают в токе воздуха, снимают с фильтра и отправляют на дополнительную очистку путем перекристаллизации. А фильтрат и промывной растворитель после анализов на содержание кислоты, йода, йодида марганца и фумарата марганца и определения массы возвращают на загрузку повторного процесса.The separated beads are returned to the bead mill, which is placed in the corresponding nest of the frame frame and brought into working condition. Then, a certain amount of solvent of the liquid phase is introduced, mechanical stirring is switched on, during which the beads and the surfaces of the stirrer and body are washed from the reaction mixture remaining on them. Then the washing solvent is separated from the beads, cooled to 5-6 ° C and used to wash the precipitate of the target salt on the filter. The washed precipitate is squeezed out, somewhat dried in a stream of air, removed from the filter and sent for further purification by recrystallization. And the filtrate and washing solvent after analysis of the content of acid, iodine, manganese iodide and manganese fumarate and mass determination are returned to the loading process again.

Пример 1.Example 1

В бисерную мельницу вертикального типа со стеклянным корпусом в виде стакана с внутренним диаметром 53,7 мм и высотой 133 мм, снабженную обратным холодильником-конденсатором, высокоскоростной (2500 об/мин) механической мешалкой лопастного типа с прямоугольной лопастью из текстолита размерами 51×56 мм и толщиной 4,2 мм, загружают 135 г стеклянного бисера диаметром 1,8-2,6 мм, 65,57 г изо-амилового спирта, 23,21 г фумаровой кислоты и 0,51 г кристаллического йода. Реактор помещают на свое место в каркасной раме, закрывают крышкой с сальниковой коробкой для мешалки, загрузочным люком, отводом на обратный холодильник-конденсатор и гнездами для измерения температуры и пробоотборника и включают механическое перемешивание. По истечении 10 мин приготовления раствора кислоты и йода в изо-амиловом спирте через загрузочный люк, не прекращая механического перемешивания, вводят 4,39 г марганца и 6,32 г его оксида Мn2O3. Этот момент принимают за начало окислительно-восстановительного процесса. Сразу же снизу подводят охлаждающую баню с проточной охлаждающей водой и наблюдают за изменением температуры во времени. Варьируя глубиной погружения корпуса в баню и скоростью подачи охлаждающей воды, устанавливают рабочую температуру на уровне 42±1°С, которую и поддерживают до завершения процесса.In a vertical type bead mill with a glass case in the form of a glass with an inner diameter of 53.7 mm and a height of 133 mm, equipped with a reflux condenser, a high-speed (2500 rpm) mechanical blade mixer with a rectangular pad of PCB with dimensions 51 × 56 mm and a thickness of 4.2 mm, load 135 g of glass beads with a diameter of 1.8-2.6 mm, 65.57 g of iso-amyl alcohol, 23.21 g of fumaric acid and 0.51 g of crystalline iodine. The reactor is placed in its place in the frame frame, closed with a lid with a stuffing box for the mixer, a loading hatch, a return to the condenser-reflux condenser and nests for measuring temperature and a sampler and include mechanical stirring. After 10 minutes of preparing a solution of acid and iodine in iso-amyl alcohol, 4.39 g of manganese and 6.32 g of its oxide Mn 2 O 3 are introduced through the loading door without stopping mechanical stirring. This moment is taken as the beginning of the redox process. Immediately from the bottom let down the cooling bath with running cooling water and observe the temperature change over time. Varying the immersion depth of the casing in the bath and the flow rate of cooling water, set the operating temperature at 42 ± 1 ° C, which is maintained until the completion of the process.

По ходу протекания процесса отбирают пробы реакционной смеси, в которых определяют содержание фумарата марганца, кислоты и оксида металла. Оказалось, что 25, 50, 75 и более 98%-ные от расчетного количества целевой соли степени превращения достигнуты соответственно за 4, 12, 28 и 56 мин. По истечении 60 мин перемешивание и охлаждение прекращают, корпус бисерной мельницы отсоединяют от крышки с мешалкой и опускают вниз, давая возможность оставшейся на мешалке реакционной смеси частично стечь, на что затрачивают 5 мин. После этого содержимое реактора выливают в приемную емкость фильтра с сеткой с размерами ячеек 0,3×0,3 мм в качестве фильтровальной перегородки. Реакционная смесь в виде раствора-суспензии соли проваливается вниз, а на сетке остается стеклянный бисер. Его снимают с сетки и возвращают в реактор. Последний помещают на свое рабочее место в каркасной раме, подсоединяют к крышке с мешалкой и собирают в рабочее состояние. Добавляют 43 г изо-амилового спирта, включают механическое перемешивание и отмывают поверхность корпуса, мешалки, ее вала и бисера от остатков реакционной смеси в течение 5 мин. После этого промывной растворитель отделяют от бисера как описано выше и направляют на охлаждение до 5,3°С.In the course of the process, samples of the reaction mixture are taken, in which the content of manganese fumarate, acid and metal oxide is determined. It turned out that 25, 50, 75 and more 98% of the calculated amount of the target salt of the degree of conversion were achieved in 4, 12, 28 and 56 minutes, respectively. After 60 minutes, stirring and cooling are stopped, the bead mill body is disconnected from the lid with a stirrer and lowered down, allowing the reaction mixture remaining on the stirrer to partially drain, which takes 5 minutes. After that, the contents of the reactor are poured into the receiving tank of the filter with a mesh with mesh sizes of 0.3 × 0.3 mm as a filter partition. The reaction mixture in the form of a salt suspension solution falls down, and glass beads remain on the grid. It is removed from the grid and returned to the reactor. The latter is placed at its workplace in a frame frame, connected to the lid with a stirrer and assembled in working condition. 43 g of iso-amyl alcohol are added, mechanical stirring is switched on, and the surface of the body, mixer, its shaft and beads are washed from the remnants of the reaction mixture for 5 minutes. After that, the washing solvent is separated from the beads as described above and sent for cooling to 5.3 ° C.

Параллельно с очисткой реактора, бисера и мешалки от остатков реакционной смеси собранную после отделения раствор-суспензию целевой соли охлаждают в течение 1 часа до температуры 5,6°С и выдерживают при такой температуре 115 мин. Далее охлажденную реакционную смесь подвергают вакуум-фильтрованию. Осадок на фильтре промывают отработанным охлажденным растворителем, после чего направляют на очистку путем перекристаллизации. А фильтрат и промывной растворитель, содержащие непрореагировавшую кислоту, йодсодержащую стимулирующую добавку (частично в виде MnI2) и небольшие количества растворенного фумарата марганца, возвращают на загрузку повторного процесса.In parallel with the purification of the reactor, beads and stirrer from the remnants of the reaction mixture, the solution-suspension of the target salt collected after separation is cooled for 1 hour to a temperature of 5.6 ° C and kept at this temperature for 115 minutes. Next, the cooled reaction mixture is subjected to vacuum filtration. The filter cake is washed with spent chilled solvent, and then sent for purification by recrystallization. And the filtrate and wash solvent containing unreacted acid, an iodine-containing stimulant (partially in the form of MnI 2 ) and small amounts of dissolved manganese fumarate are returned to the loading process again.

Выход отделенного путем фильтрования продукта составляет 94% от расчетного значения при практически количественном расходовании металла и его оксида Мn2О3 на образование целевой соли.The yield of product separated by filtration is 94% of the calculated value with practically quantitative consumption of the metal and its oxide Mn 2 O 3 for the formation of the target salt.

Примеры 2-9Examples 2-9

Реактор, исходные реагенты, растворитель жидкой фазы, стимулирующая добавка, масса загрузки и ее соотношение с массой стеклянного бисера, порядок операций при загрузке, проведении процесса, его прекращении и выделении продукта из реакционной смеси аналогичны описанным в примере 1. Отличаются мольным соотношением содержаний металла и оксида в загрузке, абсолютным содержанием металла, избытком фумаровой кислоты, суммарным количеством твердых реагентов в загрузке, начальной дозировкой йода и рабочей температурой процесса. Указанные различия и полученные результаты сведены в табл. (PC - реакционная смесь)The reactor, the starting reagents, the solvent of the liquid phase, the stimulating additive, the loading mass and its ratio with the mass of glass beads, the procedures for loading, carrying out the process, its termination and isolation of the product from the reaction mixture are similar to those described in Example 1. They differ in the molar ratio of metal and oxide in the load, the absolute metal content, an excess of fumaric acid, the total amount of solid reagents in the load, the initial dosage of iodine and the operating temperature of the process. These differences and the results are summarized in table. (PC - reaction mixture)

Характеристики загрузки, проведения процесса и выхода продуктаCharacteristics of loading, process and product release ПримерExample 22 33 4four 55 66 77 88 99 начальное содержание оксида металла, моль/кгinitial content of metal oxide, mol / kg 0,300.30 0,300.30 0,300.30 0,330.33 0,370.37 0,400.40 0,400.40 0,400.40 мольное соотношение металла и оксида в загрузкеmolar ratio of metal to oxide in the load 1,9:11.9: 1 2,0:12.0: 1 2,1:12.1: 1 2,0:12.0: 1 2,0:12.0: 1 1,9:11.9: 1 2,0:12.0: 1 2,1:12.1: 1 содержание фумаровой кислоты, моль/кгthe content of fumaric acid, mol / kg 1,461.46 1,451.45 1,541,54 1,561,56 1,791.79 1,901.90 1,861.86 1,891.89 расчетный избыток фумаровой кислоты, %estimated excess of fumaric acid,% 2525 2121 2525 18eighteen 2121 2222 1616 15fifteen масса загруженного изо-амилового спирта, гweight of loaded iso-amyl alcohol, g 73,9173.91 74,1074.10 73,0273.02 72,2672.26 68,7068.70 66,5266.52 67,0767.07 66,6266.62 доля твердых реагентов (металла и его оксида) в загрузке, % по массеthe proportion of solid reagents (metal and its oxide) in the load,% by weight 7,877.87 8,038.03 8,208.20 8,848.84 9,919.91 10,4910.49 10,7110.71 10,9310.93 содержание йода в исходной PC, моль/кгthe iodine content in the original PC, mol / kg 0,0500,050 0,0410,041 0,0360,036 0,0310,031 0,0240,024 0,0370,037 0,0470,047 0,0200,020 рабочая температура проведения процесса, °Сoperating temperature of the process, ° C 3333 3737 4040 3838 3636 4545 4545 4343 время (мин) достижения определенной доли (в %) выхода целевой соли от расчетного значенияtime (min) to reach a certain share (in%) of the yield of the target salt from the calculated value 0,250.25 66 4four 33 4four 77 33 4four 55 0,500.50 11eleven 88 88 99 1616 77 11eleven 14fourteen 0,750.75 2121 1616 15fifteen 2222 2929th 1616 2626 3636 0,980.98 3535 3131 2929th 3636 4141 4040 5555 6767 суммарная длительность
процесса, мин
total duration
process, min
4040 3535 3636 4242 4747 4848 6161 7474
промывной растворитель, % от массы PCwashing solvent,% by weight of PC 3737 3939 4141 4343 4040 4646 4545 4747 температура реакционной смеси в момент фильтрования, °Сthe temperature of the reaction mixture at the time of filtration, ° C 5,05,0 5,75.7 6,06.0 6,06.0 5,85.8 5,45,4 5,25.2 5,15.1 температура охлажденного промывного растворителя, °Сtemperature of the cooled washing solvent, ° C 5,35.3 5,25.2 5,05,0 5,45,4 5,75.7 5,85.8 6,06.0 6,06.0 выдержка охлажденной PC перед фильтрованием, минexposure of chilled PC before filtering, min 120120 115115 111111 9292 8787 6060 7373 8282 выход отделенного путем фильтрования целевого продукта, % от теор.the output separated by filtration of the target product,% of theory. 9494 9494 9595 9595 9696 9494 9696 9797

Положительный эффект предлагаемого решения состоит в:The positive effect of the proposed solution is:

1. До 50% целевой соли получается из оксида марганца Мn2О3, который в сравнении с металлическим марганцем более доступен, являясь природным соединением (браунит, манганит).1. Up to 50% of the target salt is obtained from manganese oxide Mn 2 O 3 , which, in comparison with metallic manganese, is more accessible as a natural compound (brownite, manganite).

2. Процесс проводят в мягких температурных условиях, во многом поддерживаемых за счет реакционного тепла и небольшого принудительного охлаждения.2. The process is carried out under mild temperature conditions, largely supported by reaction heat and slight forced cooling.

3. Выбранная жидкая фаза позволяет при использовании дополнительного охлаждения PC обеспечить переход основной массы накопившейся целевой соли в твердую фазу, легко отделяемую с помощью простого фильтрования.3. The selected liquid phase allows using additional cooling of PC to ensure the transition of the bulk of the accumulated target salt into the solid phase, which is easily separated by simple filtering.

4. По ходу процесса не накапливаются какие-либо ингибиторы взаимодействия, что позволяет отделяемую жидкую фазу многократно возвращать в повторный процесс. При таком возврате утилизируются непрореагировавшая карбоновая кислота и стимулирующая добавка (в виде I2 и йодида марганца). Все это позволяет характеризовать данный процесс как малоотходный.4. During the process, no interaction inhibitors accumulate, which allows the separated liquid phase to be repeatedly returned to the repeated process. With this return, unreacted carboxylic acid and a stimulating additive (in the form of I 2 and manganese iodide) are utilized. All this allows us to characterize this process as low-waste.

5. При проведении данного процесса нет легколетучих отходов-загрязнений окружающей среды.5. During this process, there are no volatile waste-pollution.

6. Аппаратурное оформление процесса весьма простое. В нем нет котлонадзорного оборудования. Довольно простые и методы текущего контроля, а также определения момента прекращения окислительно-восстановительного процесса.6. The hardware design of the process is very simple. It does not have boiler surveillance equipment. Quite simple and methods of current control, as well as determining the moment of termination of the redox process.

Claims (1)

Способ получения фумарата марганца (II) из металла и его оксида (III) путем непосредственного взаимодействия металла и его оксида Mn2О3 с кислотой в присутствии жидкой фазы и стимулирующей добавки йода в бисерной мельнице вертикального типа со стеклянным бисером в качестве перетирающего агента, отличающийся тем, что загрузку металла и его оксида берут в мольном соотношении (2±0,1):1 в суммарном количестве 7,87-10,93% от массы загрузки, кислоту вводят с 15-25%-ным избытком от расчетного значения, равного числу молей металла и удвоенному числу молей оксида металла в загрузке, в качестве основы жидкой фазы берут изоамиловый спирт, в котором растворяют стимулирующую добавку йода в количестве 0,02-0,05 моль/кг, загрузку начинают со стеклянного бисера, вводимого в массовом соотношении с реакционной смесью 1,35:1, далее вводят растворитель жидкой фазы, кислоту и стимулирующую добавку и после кратковременного перемешивания без его прекращения оксид металла и металл, принимая этот момент за начало процесса, сразу же вводят принудительное охлаждение, стабилизируют рабочую температуру в диапазоне 33-45°С и в таком режиме доводят процесс до практически количественного превращения загруженных металла и его оксида в целевую соль, после чего перемешивание и принудительное охлаждение прекращают, реакционную смесь отделяют от стеклянного бисера, охлаждают температуру до 5-6°С и выдерживают при такой температуре 1-2 ч, твердую фазу целевой соли отфильтровывают и промывают на фильтре охлажденным до примерно такой же температуры изоамиловым спиртом, после чего направляют на очистку путем перекристаллизации, а фильтрат и промывной растворитель, содержащие избыточную кислоту, основную массу стимулирующей добавки и небольшое количество растворенной целевой соли, возвращают на загрузку повторного процесса. The method of producing manganese (II) fumarate from a metal and its oxide (III) by direct interaction of the metal and its oxide Mn 2 O 3 with an acid in the presence of a liquid phase and a stimulating additive of iodine in a vertical type bead mill with glass beads as a grinding agent, characterized the fact that the charge of the metal and its oxide is taken in a molar ratio (2 ± 0.1): 1 in a total amount of 7.87-10.93% by weight of the charge, the acid is introduced with a 15-25% excess of the calculated value, equal to the number of moles of metal and twice the number of moles of oxy and the metal in the load, isoamyl alcohol is taken as the base of the liquid phase, in which the stimulating additive of iodine is dissolved in an amount of 0.02-0.05 mol / kg, the download begins with glass beads introduced in a mass ratio with the reaction mixture of 1.35: 1, then a liquid phase solvent, an acid and a stimulating additive are introduced, and after short-term mixing without stopping it, the metal oxide and metal, taking this moment as the beginning of the process, are immediately forced to cool, the operating temperature is stabilized in the range 33-45 ° With and in this mode, the process is brought to a practically quantitative conversion of the loaded metal and its oxide into the target salt, after which stirring and forced cooling are stopped, the reaction mixture is separated from glass beads, the temperature is cooled to 5-6 ° C and kept at this temperature for 1- 2 hours, the solid phase of the target salt is filtered off and washed on the filter with isoamyl alcohol cooled to about the same temperature, after which it is sent for purification by recrystallization, and the filtrate and washing solvent, containing excess acid, the bulk of the stimulant and a small amount of the dissolved target salt are returned to the loading process again.
RU2008127010/04A 2008-07-02 2008-07-02 Method of producing manganese (ii) fumarate from manganese metal and manganese (iii) oxide RU2371430C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008127010/04A RU2371430C1 (en) 2008-07-02 2008-07-02 Method of producing manganese (ii) fumarate from manganese metal and manganese (iii) oxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008127010/04A RU2371430C1 (en) 2008-07-02 2008-07-02 Method of producing manganese (ii) fumarate from manganese metal and manganese (iii) oxide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2371430C1 true RU2371430C1 (en) 2009-10-27

Family

ID=41353110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008127010/04A RU2371430C1 (en) 2008-07-02 2008-07-02 Method of producing manganese (ii) fumarate from manganese metal and manganese (iii) oxide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2371430C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RANDHAWA В.S. et al. A comparative study on *
ПОЖИДАЕВА С.Д. и др. Некоторые макрокинетические характеристики прямого взаимодействия карбоновых кислот с марганцем в органических средах в бисерной мельнице. Известия Курского государственного технического университета. 2(23), 2008. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9643857B2 (en) Methods of preparing high purity aluminum hydroxide and high purity aluminum oxide
JP2015205914A (en) Process for crystallization of reverse transcriptase inhibitor using anti-solvent
RU2630310C1 (en) Method for preparing tin benzoate (ii)
JP2024059873A (en) Method for preparing the compound carbamoyloxymethyltriazole cyclohexyl acid
RU2371430C1 (en) Method of producing manganese (ii) fumarate from manganese metal and manganese (iii) oxide
CN107540538A (en) A kind of composition, reaction system and method for being used to prepare 5 methylresorcinol dioctyl phthalate
RU2500676C2 (en) Method of producing non-hydratable crystal form
RU2398758C1 (en) Lead (ii) acetate synthesis method
RU2294921C1 (en) Method for preparing manganese (ii) acetate
RU2316536C1 (en) Method of production of the formiate of manganese (ii)
RU2331629C1 (en) Method of obtaining manganese salicylate (ii)
RU2376277C1 (en) Iron (ii) oxalate synthesis method
RU2713840C1 (en) Method of producing tin fluoride (ii) from a metal and its dioxide
RU2567384C1 (en) Method of producing zinc formate
RU2412152C2 (en) Method of producing manganese (ii) m-nitrobenzoate
RU2424225C1 (en) Method of producng basic copper (ii) acetate
RU2304575C1 (en) Method of production of iron (iii) complex with three anions of salicylic acid
CN1080265C (en) Process for preparation of 7-alkoxyalkyl-1,2,4-triazolo (1,5-A) pyrimidine derivatives
RU2326861C1 (en) Method of obtaining iron benzoate (iii)
RU2807759C1 (en) Method for producing lead acetate or oxalate from its oxide (ii)
RU2414451C1 (en) METHOD OF PRODUCING MANGANESE (II) n-AMINOBENZOATE
RU2373186C2 (en) Method of producing basic phthalate of iron (iii)
RU2373182C2 (en) Method of producing malonate and manganese (ii) succinate
RU2292331C1 (en) Method of production of the ferric formiate (ii)
RU2296745C1 (en) Method of preparing iron(iii) formate in presence of hydrogen peroxide

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100703