SU1710503A1

SU1710503A1 - Method of producing zinc orthophosphate (4-water)

Info

Publication number: SU1710503A1
Application number: SU904796014A
Authority: SU
Inventors: Владимир Абрамович Копилевич; Леонид Николаевич Щегров; Лариса Владиславовна Войтенко; Альмира Файзрахмановна Гафарова; Нина Хусаиновна Бекметова
Original assignee: Украинская сельскохозяйственная академия; Казахский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Фосфорной Промышленности
Priority date: 1990-02-26
Filing date: 1990-02-26
Publication date: 1992-02-07

Abstract

Изобретение относитс к технологии реактивных соединений ортофосфорной кислоты, а именно к способам получени фосфатов цинка, которые примен ют^ вкачестве в жущих составов, микроудобрений, составных частей люминофоров, дл пропитки тканей и древесины, употребл емых в услови х воздействи влаги и т.д. Цель изобретени - повышение качества и выхода целевого продукта. Способ получени трехзамещенного фосфата цинка тет- рагидрата включает взаимодействие цинкосодержащего сырь с фосфорной кислотой при нагревании реакционной массы с последующим охлаждением^ и сушкой продукта. Поставленна цель достигаетс тем, что в качестве цинксодержащего сырь используют гидроксокарбонат цинка, причем взаимодействие ведут при одновременном дозировании реагентов и поддержании рН реакционной массы в пределах 3-4 и концентрации фосфорной кислоты 0,1-0,5 мас.%, а нагревание реакционной массы до кипени осуществл ют в течение 4-6 ч. 4 табл.(ЛсThe invention relates to the technology of reactive compounds of orthophosphoric acid, and specifically to methods for producing zinc phosphates, which are used in living compounds, micronutrients, phosphor components, for impregnation of fabrics and wood, used under conditions of moisture, etc. The purpose of the invention is to improve the quality and yield of the target product. The method of obtaining the tri-substituted zinc phosphate tetrahydrate involves reacting the zinc-containing raw material with phosphoric acid by heating the reaction mass, followed by cooling and drying the product. The goal is achieved by the fact that zinc hydroxocarbonate is used as a zinc-containing raw material, and the interaction is carried out with simultaneous dosing of reagents and maintaining the pH of the reaction mass within 3-4 and the concentration of phosphoric acid 0.1-0.5 wt.%, And heating the reaction mass before boiling carried out within 4-6 hours. 4 tab. (LS

Description

Изобретение относитс к технологии реактивных соединений ортофосфорной кислоты, а именно к способам получени фосфатов цинка, которые примен ютс в качестве в жущих составов, микроудобрёний, составных частей люминофоров, дл пропитки тканей и древесины, употребл емых в услови х воздействи влаги и т.д.The invention relates to the technology of reactive compounds of orthophosphoric acid, and specifically to methods for producing zinc phosphates, which are used as living compounds, micronutrients, phosphor components, for impregnating fabrics and wood used under conditions of moisture, etc.

Целью изобретени вл етс повышение качества и выхода целевого продукта.The aim of the invention is to improve the quality and yield of the target product.

Поставленна цель достигаетс тем, что гидроксокарбонат цинка и фосфорную кислоту смешивают одновременно при рН 3-4, используют в реакционной зоне раствор фосфорной кислоты концентрации ОИ-0,5 мас.% в стехиометрическом количестве , с одновременным нагреванием реакционной смеси до кипени не менее 4 ч.The goal is achieved by the fact that zinc hydroxocarbonate and phosphoric acid are mixed simultaneously at a pH of 3-4, using a solution of phosphoric acid OI concentration in the reaction zone of 0.5 wt.% In a stoichiometric amount, while heating the reaction mixture to a boil for at least 4 hours. .

В предлагаемом способе в качестве цинксодержащего сырь используетс гидроксокарбонат цинка. Концентраци раствора фосфорной кислоты в реакционной зоне составл ет 0,1-0,5 мас.%. Синтез соли проводитс при температуре кипени и поддержании посто нного объема реакционной смеси, смешение исходных реагентов осуществл етс одновременно при рН 3-4.In the proposed method, zinc hydroxocarbonate is used as a zinc-containing raw material. The concentration of the phosphoric acid solution in the reaction zone is 0.1-0.5 wt.%. The synthesis of the salt is carried out at the boiling point and the maintenance of a constant volume of the reaction mixture; the initial reagents are mixed at a pH of 3-4.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

В реактор помещают определенную accy дистиллированной воды, нагревают ее до кипени . Добавл ют в воду фосфорную кислоту в количестве, обеспечивающем достижение рН 3. Одновременно ввод т гидроксокарбонат цинка и фосфорную кислоту, вз тую из расчета 100% от стехиометрически необходимого количества дл получени трехзамещеннрго фосфата, таким образом, чтобы рН суспензии составл л 3-4. Концентраци раствора фосфорной кислоты в реакционной зоне 0,1-0,5 мас,%. После смешени реагентов продолжают перемешивание суспензии при ее посто нном объеме еще 3-4 ч. Затем суспензию охлаждают , осадок трехзамещенного фосфата цинка отдел ют от маточного раствора, промывают холодной дистиллированной водой, сушат при 40°С до посто нной массы. Получают соль состава 7пз(Р04)2 4Н20. П р и м е р 1. В термостатируемый при 100°С реактор помещают 80 мас.ч. дистиллированной воды, нагревают до температуры кипени . Добавл ют 0,4 мас.ч. 30%-ного раствора НзРО. Концентраци фосфорной кислоты в реакционной зоне во врем синтеза составл ет 0,15-0,5 мае,%. При посто нном перемешивании одновременно порци ми внос т 40 мас.ч. гидроксокарбоната цинка (73,17% ZnO) и 77,93 мас.ч,фосфорной кислоты та1);им образом, чтобы значение рН суспензии поддерживалось равным 3-4. Смешение проводитс в течение 2 ч. Поддержива посто нный объем реакционной смеси путем добавлени кип щей воды, суспензию перемешивают еще 4 ч. После охлаждени осадок отфильтровывают, промывают 50 мас.ч. холодной дистиллированной воды, сушат при 40°С до посто нной массы в течение 6 ч. Получают индивидуальный Zn3(P04)2« 4Н20 брутто-составаЗ,ОгпО- PaOs 3,8Н20, выход по ZnO 99,9%, по Р205 99,,0%. Пример 2. В термостатируемый при реактор помещают 80 мас.ч. дистиллированной воды, нагревают до температуры кипени . Добавл ют 0,2 мас.ч. 50%-ного раствора НзР04. Концентраци раствора фосфорной кислоты в реакционной зоне во врем синтеза составл ет 0,13-0,5 мас.%. При посто нном перемешивании одновременно порци ми внос т 40 мас.ч.гидроксокарбоната цинка (73.17% ZnO) и 46,8 мас.ч, фосфорной кислоты таким образом, чтобы значение рН суспензии поддерживалось равным 3-4. Смешение пгроводитс в течение 1,5 ч. Поддержива посто нный объем реакционной смеси путем дрбавлени кип щей воды, суспензию перемешивают еще 3,5 Ч; После охлаждени осадок отфильтровывают , промывают 50 мас.ч. холодней дистиллированной воды, сушат при 40°С до посто нной массы в течение 7 ч. Получают индивидуальный Zn3(P04) 4Н20 брутто-состава 3,0 ZnO- Р205- 4Н20, выход по ZnO 99,8%, по Р205 99,5%. Пример 3. В термостатируемый при 100°С реактор помещают 80 мас.ч. дистиллированной воды, нагревают до температуры кипени . Добавл ют 0,1 мас.ч. 89%-ного раствора фосфорной кислоты. Концентраци раствора НзР04 в реакционной зоне в течение синтеза составл ет 0,1-0,5 мас.%. При посто нном перемешивании одновременно порци ми внос т 40 мас.ч. гидроксокарбоната цинка (73,17% ZnO) и 26,3 мас.ч. фосфорной кислоты таким образом, чтобы значение рН суспензий поддерживалось равным 3-4. Смешение реагентов проводитс в течение 1 ч. Поддержива посто нный объем реакционной смеси путем добавлени кип щей воды, суспензию перемеш .ивают еще 3 ч. После охлаждени осадок отфильтровывают, промывают 50 мас.ч. холодной дистиллированной воды, сушат при 40 °С до посто нной массы в течение 6,5 часов. Получают индивидуальный Zn3(PO4)2r 4Н20 брутто-состава 3,0 ZnO Р205 3,9Н20, выход по ZnO 99,9%, по Р205 99,3%. Выбор диапазона значений рН, в котором происходит образование трехзамещенного фосфата цинка, производитс на основе результатов потенциометрического титровани фосфорной кислоты твердым гидpoкcoкapбoнatoм цинка. Предварительно было установлено, что скачок титровани на кривой нейтрализации фосфорной кислоты гидроксокарбонатом цинка находитс в интервале значени рН 2-7. Окончательный выбор диапазона значений рН производитс на основании данных, приведенных в табл. 1. Из результатов, приведенных в табл. 1, следует, что при ведении синтеза при рН ниже 3 целевой продукт загр зн етс примесью дигидрофосфата цинка, при рН 5 и выше - примесью гидроксофосфата цинка. Следовательно, дл получени индивидуального трехзамещенного фосфата цинка процесс синтеза необходимо вести, поддержива значение рН реакционной смеси равным 3-4. Выбор концентрации раствора фосфорной кислоты в реакционной зоне пщоизведен на основании данных, приведенных в табл. 2. Оптимальный диапазон концентрации раствора НзР04 в реакционной зоне 0 ,10-0,50 мас.%, при этом образуетс индидивидуальный трехзамещенный фосфат цинка без примесей, При более низкой концентрации не происходит полного взаимодействи фосфорной кислоты с гидроксокарбонатом цинка, при более вы сокой (0,8 мас.%) реакционна масса загустевает при внесении гидроксокарбоната цинка, и целевой продукт загр З;нен примесью непрореагировавшего гидроксокарбоната цинка.A certain accy of distilled water is placed in the reactor, heated to boiling. Phosphoric acid is added to water in an amount that achieves a pH of 3. At the same time, zinc hydroxocarbonate and phosphoric acid, taken at the rate of 100% of the stoichiometrically necessary amount, are obtained to obtain tri-phosphate, so that the pH of the suspension is 3-4. The concentration of the phosphoric acid solution in the reaction zone is 0.1-0.5 wt.%. After mixing the reagents, stirring the suspension is continued at its constant volume for another 3-4 hours. Then the suspension is cooled, the precipitate of the three-substituted zinc phosphate is separated from the mother liquor, washed with cold distilled water, and dried at 40 ° C to a constant weight. A salt of composition 7pz (P04) 2 4H20 is obtained. PRI me R 1. Thermostatically controlled at 100 ° C, the reactor is placed 80 wt.h. distilled water, heated to boiling point. Add 0.4 wt.h. 30% solution NzRO. The concentration of phosphoric acid in the reaction zone during the synthesis is 0.15-0.5 May,%. With constant stirring, 40 wt.h. zinc hydroxocarbonate (73.17% ZnO) and 77.93 parts by weight of phosphoric acid, ta1, and the pH of the suspension should be kept at 3-4. Mixing is carried out for 2 hours. Maintaining a constant volume of the reaction mixture by adding boiling water, the suspension is stirred for another 4 hours. After cooling, the precipitate is filtered off, washed with 50 wt.h. cold distilled water, dried at 40 ° C to constant weight for 6 hours. Individual Zn3 (P04) 2 4 4H20 gross composition, OgopO-PaOs 3.8H20 are obtained, ZnO yield 99.9%, P205 99, , 0%. Example 2. In the thermostatted at the reactor is placed 80 wt.h. distilled water, heated to boiling point. Add 0.2 wt.h. 50% aqueous solution NzR04. The concentration of the phosphoric acid solution in the reaction zone during the synthesis is 0.13-0.5 wt.%. With constant stirring, 40 parts by weight of zinc hydroxycarbonate (73.17% ZnO) and 46.8 parts by weight of phosphoric acid are simultaneously introduced in portions so that the pH value of the suspension is maintained at 3-4. Mixing is carried out for 1.5 hours. While maintaining a constant volume of the reaction mixture by draining boiling water, the suspension is stirred for an additional 3.5 hours; After cooling, the precipitate is filtered off, washed with 50 wt.h. colder distilled water, dried at 40 ° C to constant weight for 7 hours. An individual Zn3 (P04) 4H20 gross composition 3.0 ZnO-P205-4H20 is obtained, the yield according to ZnO is 99.8%, according to P205 99.5 % Example 3. In thermostatic at 100 ° C. The reactor is placed 80 wt.h. distilled water, heated to boiling point. Add 0.1 wt.h. 89% phosphoric acid solution. The concentration of the HzP04 solution in the reaction zone during the synthesis is 0.1-0.5 wt.%. With constant stirring, 40 wt.h. zinc hydroxycarbonate (73.17% ZnO) and 26.3 wt.h. phosphoric acid so that the pH value of the suspensions was maintained at 3-4. The mixture of reagents is carried out for 1 hour. Maintaining a constant volume of the reaction mixture by adding boiling water, the suspension is stirred for another 3 hours. After cooling, the precipitate is filtered, washed with 50 wt.h. cold distilled water, dried at 40 ° C to constant weight for 6.5 hours. An individual Zn3 (PO4) 2r 4H20 of the gross composition 3.0 ZnO P205 3.9H20 is obtained, the yield for ZnO is 99.9%, for P205 it is 99.3%. The choice of the range of pH values in which the formation of trisubstituted zinc phosphate takes place is made on the basis of the results of potentiometric titration of phosphoric acid with solid zinc hydroxycarbonate. Previously it was found that the titration jump on the phosphoric acid neutralization curve of zinc hydroxocarbonate is in the range of a pH value of 2-7. The final selection of the pH range is based on the data in Table. 1. From the results given in table. 1, it follows that when conducting synthesis at a pH below 3, the target product is contaminated with an admixture of zinc dihydrogen phosphate, and at pH 5 and above, an admixture of zinc hydroxyphosphate. Therefore, to obtain an individual trisubstituted zinc phosphate, the synthesis process must be carried out, maintaining the pH value of the reaction mixture equal to 3-4. The choice of the concentration of the phosphoric acid solution in the reaction zone is based on the data given in table. 2. The optimal concentration range of the HzP04 solution in the reaction zone is 0, 10-0.50 wt.%, Thus forming indidividual trisubstituted zinc phosphate without impurities. At a lower concentration, no full interaction of phosphoric acid with zinc hydroxycarbonate occurs, with a higher ( 0.8 wt.%) The reaction mass thickens when zinc hydroxocarbonate is added, and the target product is polluted; it is admixed with unreacted zinc hydroxocarbonate.

В табл. 3-4 приведено обоснование режима выполнени условий синтеза. При этом эффективность разрабЬтанного спо соба оцениваетс на основе показателей выхода целевого продукта и его брутто-состава .In tab. 3-4 shows the rationale for the mode of fulfillment of the synthesis conditions. At the same time, the efficiency of the developed method is estimated on the basis of the yield indices of the target product and its gross composition.

Вли ние продолжительности синтеза на состав и выход продуктов обосновано в табл, 4. При этом концентраци раствора НзР04 в реакционной зоне 0,1-0,5 мас.%. Температура синтеза 94-98°С.The effect of the duration of the synthesis on the composition and yield of products is justified in Table 4. At the same time, the concentration of the HzP04 solution in the reaction zone is 0.1–0.5 wt.%. The synthesis temperature is 94-98 ° C.

Из данных, приведенных в табл. 3, следует , что наибольший выход индивидуальной соли Zn3(P04)2 4Н20 достигзетс при 90-98°С. При понижении температуры замёдл етс скорость реакции, что приводит к загр знению целевого продукта непрореагировавшим гидроксокарбонатом цинка и образованию примеси основной соли (мольное отношение ZnO/P205 j3), снижаетс выход продукта по Р2О5.From the data given in table. 3, it follows that the highest yield of the individual salt Zn3 (P04) 2 4H20 is reached at 90-98 ° C. When the temperature decreases, the reaction rate slows down, which leads to contamination of the target product with unreacted zinc hydroxocarbonate and the formation of an admixture of the basic salt (ZnO / P205 j3 molar ratio), and the P2O5 yield decreases.

Claims

The results are shown in Table. 4, it is confirmed that the total synthesis time at which the maximum yield of three-substituted zinc phosphate according to ZnO and PaOs is achieved. and the required quality of the product (no carbonate impurity) is 4-6 hours. With shorter duration, the zinc hydroxocarbonate does not fully interact with phosphoric acid, which leads to contamination of the target product with unreacted carbonate and a decrease in salt yield for P205 and ZnO. Formula of gaining A method for producing tri-substituted zinc phosphate tetrahydrate comprising reacting zinc-containing raw material with phosphoric acid by heating the reaction mass followed by cooling and drying of the product, characterized in that, to improve the quality and yield of the target product, zinc-hydrogen carbonate is used as the zinc-containing raw material , and the interaction is carried out with simultaneous dosing of reagents and maintaining the pH of the reaction mass in the range of 3-4 and the concentration of phosphoric acid 0.1-0.5 wt.% and heating the reaction mass to boiling is carried out for 4-6 hours.

Table 1

table 2

The boiling point temperature of the suspension. Simulated by prototype; the concentration of the HzP04 solution is 55 wt.%.

Table 3

Table 4