СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО МЕТАЛЛОФОСФАТНОГО ПРОДУКТА (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF PRODUCING COMPOUND METAL-PHOSPHATE PRODUCT (VERSIONS)

Изобретение относится к области получения фосфатных соединений комплексного типа.
Известна сырьевая смесь для получения фосфатного связующего, раскрытая в описании изобретения к авторскому свидетельству №1728157, опубликованном 23.04.1992 г. Сущность изобретения: сырьевая смесь для получения фосфатного связующего содержит, мас. %: ортофосфорную кислоту 74-91, гидроокись алюминия 1-8, отход железоалюмохромистого катализатора 8-18. В емкость для синтеза связующего вливают ортофосфорную кислоту, нагревают ее до 30-40°C и при постоянном перемешивании вводят отход производства катализатора. После его растворения постепенно при перемешивании вводят гидроксид алюминия. Реакционную смесь доводят до кипения, кипятят в течение 30-40 мин и охлаждают до комнатной температуры. В результате получают смешанные фосфаты хрома, железа и алюминия в жидком виде.
Недостатком данного способа является то, что в результате осуществления этого энергоемкого способа получают только жидкое фосфатное связующее, что крайне неудобно в использовании. Получаемое связующее состоит из смешанных фосфатов хрома, железа и алюминия и в качестве отвердителя для жидкого стекла и смесей это связующее не может быть использовано, т.к. быстро реагируют с силикатом натрия, и не обеспечивает необходимых адгезионных свойств к силикатному стеклу.
2
3
2
5
2
5
2
5
2
5
Известен способ получения гидрофосфатов железа, раскрытый в описании изобретения к авторскому свидетельству №1549916, опубликованном 15.03.1990 г. Гидрофосфаты железа получают обработкой гидроксида железа концентрированной фосфорной кислотой при 40-60°C и молярном соотношении FO: PO, равном 1:(3-6), образовавшуюся реакционную смесь охлаждают, вводят органический растворитель в количестве 40-0% от объема реакционной смеси, кристаллизуют осадок продукта в течение 15-20 ч, отделяют его от маточника фильтрацией, промывают и сушат. Целесообразно поддерживать концентрацию фосфорной кислоты в реакционной смеси равной 35-65% PO, вести охлаждение до 18-25°C, в качестве органического растворителя использовать этиловый спирт или ацетон. При концентрации фосфорной кислоты менее 58% PO получают гидрат тригидрожелезофосфат, при концентрации фосфорной кислоты 58-65% PO получают дигидрофосфат железа.
Недостатком данного способа является то, что его осуществление требует высоких энергетических затрат, долгой кристаллизации и сложных технологических операций, получаемое вещество не применяется для отверждения жидкого силикатного стекла.
Известен способ получения кислых хромсодержащих фосфатов металлов, взятый за прототип, раскрытый в описании изобретения к авторскому свидетельству №814851, опубликованном 23.031981 г. Способ получения кислых хромсодержащих фосфатов металлов, включает взаимодействие хромового ангидрида или хроматов и соединения металлов с ортофосфорной кислотой, причем перед введением соединения металла, смесь кислоты с хромсодержащим соединением нагревают до температуры 160-220°C, и выдерживают при данной температуре в течение 0,5-2,0 часов, интенсивно перемешивая.
Недостатком данного способа является то, что в результате осуществления этого энергоемкого способа получают только жидкое алюмохромфосфатное, хромалюмоцинкфосфатное или хромцинкфосфатное связующие, что крайне неудобно в использовании, а в качестве отвердителя для жидкого стекла и смесей эти связующие не могут быть использованы, т.к. быстро реагируют с силикатом натрия, и не обеспечивают необходимых адгезионных свойств к силикатному стеклу.
Целью изобретения является создание энергоэффективного и простого способа получения комплексного металлофосфатного продукта, без использования органических соединений для восстановления хрома, малорастворимого в воде в виде сухого порошка, с высокими адгезионными свойствами к силикатному стеклу, способного отверждать жидкое силикатное стекло за 3-4 часа.
Техническим результатом заявляемого изобретения является возможность промышленного изготовления комплексного металлофосфатного продукта с низкой растворимостью в воде, в виде пасты или сухого порошка, с высокой стабильностью свойств при хранении, и широким спектром применения.
3
4
2
3
<mrow><msubsup><mi>М</mi><mrow><mtext>4-12</mtext></mrow><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mn>6</mn><mo>−</mo><mn>18</mn></mrow></msub><msub><mi>H</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msub></mrow>
<mrow><mi>F</mi><msubsup><mi>e</mi><mrow><mn>3</mn><mo>−</mo><mn>9</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>C</mi><msubsup><mi>r</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>A</mi><msubsup><mi>l</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
III
За счет того, что способ получения комплексного металлофосфатного продукта, включает взаимодействие ортофосфорной кислоты с соединениями металлов, согласно изобретению по п. 1 в 820-1700 г 85%-90% ортофосфорной кислоты (HPO) растворяют 62-130 г железа (Fe) в виде чугунной стружки, затем при помешивании растворяют постепенно порошкообразную гидроокись алюминия 60-130 г или бемита или боксита и 160-500 г порошкообразного оксида железа (FeO) или их смесь, при замедлении реакции производят подогрев до 90°C-100°C, после растворения компонентов раствор охлаждают до комнатной температуры, далее при перемешивании в полученный раствор добавляют 95-200 г оксида хрома, полученную пасту комплексного железохромалюмофосфатного продукта высушивают и измельчают, получая порошок комплексного металлофосфатного продукта брутто формулы
, где M - катионы трехвалентных металлов - железа
, хрома
, алюминия
в разных соотношениях;
3
4
2
3
<mrow><msubsup><mi>М</mi><mrow><mtext>4-12</mtext></mrow><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>m</mi></msub><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>n</mi></msub><msubsup><mi>M</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>4</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>F</mi><msubsup><mi>e</mi><mrow><mn>3</mn><mo>−</mo><mn>9</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>C</mi><msubsup><mi>r</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>A</mi><msubsup><mi>l</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
III
II
согласно изобретениию по п. 2 в 820-1700 г 85%-90% ортофосфорной кислоты (HPO) растворяют 62-130 г железа (Fe) в виде чугунной стружки, затем при помешивании растворяют постепенно порошкообразную гидроокись алюминия 60-130 г или бемита или боксита и 160-500 г порошкообразного оксида железа (FeO) или их смесь, при замедлении реакции производят подогрев до 90°C-100°C, после растворения компонентов раствор охлаждают до комнатной температуры, далее при перемешивании в полученный раствор добавляют 95-200 г оксида хрома, затем в полученную пасту комплексного железохромалюмофосфатного соединения для понижения кислотности при постоянном перемешивании добавляют 40-250 г оксида или смеси оксидов двухвалентных металлов или их углекислых солей, доломита, потом полученную пасту комплексного металлофосфатного продукта высушивают и измельчают, получая порошок комплексного металлофосфатного продукта брутто формулы
, где M - катионы трехвалентных металлов - железа
, хрома
, алюминия
в разных соотношениях, M - катионы двухвалентных металлов, m=4…16, n=2…8;
3
4
2
3
<mrow><msubsup><mi>М</mi><mrow><mtext>4-12</mtext></mrow><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>m</mi></msub><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>n</mi></msub><msubsup><mi>M</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>4</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup><msubsup><mtext>M</mtext><mrow><mtext>1-4</mtext></mrow><mtext>I</mtext></msubsup></mrow>
<mrow><mi>F</mi><msubsup><mi>e</mi><mrow><mn>3</mn><mo>−</mo><mn>7</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>C</mi><msubsup><mi>r</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>A</mi><msubsup><mi>l</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
III
II
I
согласно изобретению по п. 3 в 820-1700 г 85%-90% ортофосфорной кислоты (HPO) растворяют 62-130 г железа (Fe) в виде чугунной стружки, затем при помешивании растворяют постепенно порошкообразную гидроокись алюминия 60-130 г или бемита или боксита и 160-500 г порошкообразного оксида железа (FeO) или их смесь, при замедлении реакции производят подогрев до 90°C-100°C, после растворения компонентов раствор охлаждают до комнатной температуры, далее при перемешивании в полученный раствор добавляют 95-200 г оксида хрома, затем в полученную пасту комплексного железохромалюмофосфатного соединения для понижения кислотности при постоянном перемешивании добавляют 60-200 г смеси окислов двухвалентных металлов и 60-200 г гидроокиси или углекислых солей одновалентных металлов - калия, натрия, потом полученную пасту комплексного металлофосфатного продукта высушивают и измельчают, получая порошок комплексного металлофосфатного продукта брутто формулы
, где M - катионы трехвалентных металлов - железа
, хрома
, алюминия
, в разных соотношениях, M - катионы двухвалентных металлов, M - катионы одновалентных металлов - калия, натрия, m=3…12, n=3…12, появляется возможность промышленного изготовления комплексного металлофосфатного продукта с низкой растворимостью в воде, в виде пасты или сухого порошка, с высокой стабильностью свойств при хранении, и широким спектром применения.
Изобретение может найти широкое применение как вяжущее для отверждения жидкого силикатного стекла; при производстве эмалей, глазурей для изделий подвергающихся термообработке; при изготовлении абразивных изделий со связкой из жидкого силикатного стекла; при изготовлении опок; при изготовлении водостойких бетонных изделий; для ускорения отверждения бакелитовой фенолформальдегидной смолы; в качестве фосфатного удобрения.
Изобретение может быть реализовано на стандартном оборудовании промышленных предприятий.
В заявленном способе для получения фосфата двухвалентного железа используется окислительно-восстановительная реакция, при которой окисление части атомов железа происходит за счет другой части атомов этого же элемента, а так же за счет водорода, который при этом способе почти не выделяется в газообразном виде, а вступает в реакцию с кислородом с образованием воды.
2
4
2
II
III
VI
III
III
II
Такой способ получения кислого фосфата двухвалентного железа (Fe(HPO)) применен впервые. Существующий лабораторный способ получения фосфата двухвалентного железа энергоемкий и позволяет получить его только в малом количестве. Полученный кислый фосфат двухвалентного железа используется в окислительно-восстановительной реакции, в которой Fe окисляется до Fe, а Cr восстанавливается до Cr, при этом для получения одного иона Cr затрачивается три иона Fe. Разработанный способ получения фосфата двухвалентного железа позволяет получать его в промышленном производстве в необходимом количестве для производства комплексного металлофосфатного продукта.
<mrow><msubsup><mtext>M</mtext><mtext>4</mtext><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>6</mn></msub></mrow>
<mrow><msubsup><mtext>M</mtext><mtext>6</mtext><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>9</mn></msub></mrow>
<mrow><msubsup><mtext>M</mtext><mtext>8</mtext><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow>
<mrow><msubsup><mtext>M</mtext><mrow><mtext>10</mtext></mrow><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mn>15</mn></mrow></msub></mrow>
<mrow><msubsup><mtext>M</mtext><mrow><mtext>12</mtext></mrow><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mn>18</mn></mrow></msub></mrow>
III
III
III
III
4
С точки зрения кристаллохимии возможно получение пяти видов кристаллов соединений металлофосфатов - тетраэдрической формы
, где M - катионы трехвалентных металлов (железа Fe, хрома Cr, алюминия Al) находится в вершинах, а HPO находится по ребрам; в форме треугольной призмы
; в форме четырехугольной призмы
; в форме пятиугольной призмы
; в форме шестиугольной призмы
.
3
4
2
3
2
4
2
II
Способ осуществляется следующим образом. В 820-1700 г 85%-90% ортофосфорной кислоты (HPO) добавляют 62-130 г железа (Fe) в виде чугунной стружки, стружку можно измельчать для более быстрого растворения. Затем при помешивании небольшими порциями (по 30-50 г) растворяют постепенно порошкообразную гидроокись алюминия 60-130 г или бемита или боксита в том же количестве и 160-500 г порошкообразного оксида железа (FeO) или их смесь, каждую последующую порцию добавляют после растворения предыдущей порции. Для осуществления способа может использоваться порошкообразный оксид железа, улавливаемый фильтрами очистки воздуха при производстве металла на предприятиях черной металлургии. Реакционную массу необходимо постоянно перемешивать, реакция идет с выделением тепла, при замедлении реакции (после добавления в реакционную массу всего количества порошкообразного оксида железа), реакционную массу дополнительно подогревают до 90°C-100°C. Выдерживают до растворения чугунной стружки (около 1-1,5 часов) и затем охлаждают до комнатной температуры. В результате получают раствор из смеси кислого фосфата железа (Fe(HPO)) и железоалюмофосфата.
3
<mrow><msubsup><mi>М</mi><mrow><mtext>4-12</mtext></mrow><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mn>6</mn><mo>−</mo><mn>18</mn></mrow></msub><msub><mi>H</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msub></mrow>
<mrow><mi>F</mi><msubsup><mi>e</mi><mrow><mn>3</mn><mo>−</mo><mn>9</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>C</mi><msubsup><mi>r</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>A</mi><msubsup><mi>l</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
III
Далее при перемешивании в полученный раствор добавляют 95-200 г оксида хрома (возможно добавление раствора оксида хрома, для чего в 60-120 г воды растворяют 95-200 г оксида хрома (CrO)), в данной реакции шестивалентный хром восстанавливается ионами двухвалентного железа в трехвалентный хром, а двухвалентное железо окисляется в трехвалентное железо. В результате получается 1255-2780 г железохромфосфатного продукта в виде пасты зеленого цвета, содержащей 21-24,5% воды, 0,5-0,7% примесей и 78,5-74,8% комплексного железохромалюмофосфатного соединения брутто формулы
, где M - катионы трехвалентных металлов - железа
, хрома
, алюминия
в разных соотношениях.
<mrow><msubsup><mi>М</mi><mrow><mtext>4-12</mtext></mrow><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>m</mi></msub><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>n</mi></msub><msubsup><mi>M</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>4</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>F</mi><msubsup><mi>e</mi><mrow><mn>3</mn><mo>−</mo><mn>9</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>C</mi><msubsup><mi>r</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>A</mi><msubsup><mi>l</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
III
II
Далее по п. 2 формулы изобретения в полученную пасту комплексного железохромалюмофосфатного соединения для понижения кислотности при постоянном перемешивании добавляют 40-250 г оксида или смеси оксидов двухвалентных металлов или их углекислых солей, доломита. Замена одного окисла на другой может повлиять только на их адгезионные свойства к силикатному стеклу, наибольшая сила сцепления с силикатным стеклом у ионов меди. В результате получается 1295-3030 г пасты, содержащей 27,5-17,3% воды, 0,5-0,7% примесей и 72-82% комплексного металлофосфатного продукта брутто формулы
, где M - катионы трехвалентных металлов - железа
, хрома
, алюминия
в разных соотношениях, M - катионы двухвалентных металлов, m=4…16, n=2…8.
<mrow><msubsup><mi>М</mi><mrow><mtext>4-12</mtext></mrow><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>m</mi></msub><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>n</mi></msub><msubsup><mi>M</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>4</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup><msubsup><mtext>M</mtext><mrow><mtext>1-4</mtext></mrow><mtext>I</mtext></msubsup></mrow>
<mrow><mi>F</mi><msubsup><mi>e</mi><mrow><mn>3</mn><mo>−</mo><mn>7</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>C</mi><msubsup><mi>r</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>A</mi><msubsup><mi>l</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
III
II
I
Либо по п. 3 формулы изобретения в полученную пасту комплексного железохромалюмофосфатного соединения для понижения кислотности при постоянном перемешивании добавляют 60-200 г смеси окислов двухвалентных металлов и 60-200 г гидроокиси или углекислых солей одновалентных металлов - калия, натрия. В результате получается 1375-3180 г пасты, содержащей 29,5-17,3% воды, 0,5-0,7% примесей и 70-82% комплексного металлофосфатного продукта брутто формулы
, где M - катионы трехвалентных металлов - железа
, хрома
, алюминия
, в разных соотношениях, M - катионы двухвалентных металлов, M - катионы одновалентных металлов - калия, натрия, m=3…12, n=3…12.
При необходимости, для получения комплексного металлофосфатного продукта в виде сухого порошка, полученную пасту высушивают, например, в термошкафу при температуре до 100°C, в результате получают комплексный металлофосфатный продукт в виде порошка и мелких кристаллов, который измельчают до тонкодисперсного порошка любым способом.
Пример 1.
3
4
2
3
2
4
2
II
В 820 г 85%-90% ортофосфорной кислоты (HPO) добавляют 62 г железа (Fe) в виде чугунной стружки, стружку можно измельчать для более быстрого растворения. Затем при помешивании небольшими порциями (по 30-50 г) растворяют постепенно 60 г порошкообразной гидроокиси алюминия или бемита или боксита и 160 г порошкообразного оксида железа (FeO) или их смесь, каждую последующую порцию добавляют после растворения предыдущей порции. Для осуществления способа может использоваться порошкообразный оксид железа, улавливаемый фильтрами очистки воздуха при производстве металла на предприятиях черной металлургии. Реакционную массу необходимо постоянно перемешивать, реакция идет с выделением тепла, при замедлении реакции (после добавления в реакционную массу всего количества порошкообразного оксида железа), реакционную массу дополнительно подогревают до 90°C-100°C. Выдерживают до растворения чугунной стружки (около 1-1,5 часов) и затем охлаждают до комнатной температуры. В результате получают раствор из смеси кислого фосфата железа (Fe(HPO)) и железоалюмофосфата.
3
<mrow><msubsup><mi>М</mi><mrow><mtext>4-12</mtext></mrow><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mn>6</mn><mo>−</mo><mn>18</mn></mrow></msub><msub><mi>H</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msub></mrow>
<mrow><mi>F</mi><msubsup><mi>e</mi><mrow><mn>3</mn><mo>−</mo><mn>9</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>C</mi><msubsup><mi>r</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>A</mi><msubsup><mi>l</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
III
Далее при перемешивании в полученный раствор добавляют 95 г оксида хрома (возможно в виде раствора, для получения раствора оксида хрома в 60 г воды растворяют 95 г оксида хрома (CrO)), в данной реакции шестивалентный хром восстанавливается ионами двухвалентного железа в трехвалентный хром, а двухвалентное железо окисляется в трехвалентное железо. В результате получается 1255 г железохромфосфатного продукта в виде пасты зеленого цвета, содержащей 21-24,5% воды, 0,5-0,7% примесей и 78,5-74,8% комплексного железохромалюмофосфатного соединения брутто формулы
, где M - катионы трехвалентных металлов - железа
, хрома
, алюминия
в разных соотношениях.
<mrow><msubsup><mi>М</mi><mrow><mtext>4-12</mtext></mrow><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>m</mi></msub><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>n</mi></msub><msubsup><mi>M</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>4</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>F</mi><msubsup><mi>e</mi><mrow><mn>3</mn><mo>−</mo><mn>9</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>C</mi><msubsup><mi>r</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>A</mi><msubsup><mi>l</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
III
II
Далее по п. 2 формулы изобретения в полученную пасту комплексного железохромалюмофосфатного соединения для понижения кислотности при постоянном перемешивании добавляют оксид или смесь оксидов двухвалентных металлов, например цинка, магния, меди, никеля или их углекислых солей, доломита, например: а) 40 г окиси магния; б) 80 г окиси цинка; в) 80 г окиси меди; г) 70 г окиси никеля; д) 70 г окиси кобальта; е) 70 г смеси окиси никеля и кобальта в любом соотношении; ж) 80 г доломита; з) 80 г смеси из окиси цинка и окиси меди в любом соотношении; и) смесь из 40 г окиси магния, 80 г окиси цинка и 80 г окиси меди. Замена одного окисла на другой может повлиять только на их адгезионные свойства к силикатному стеклу, наибольшая сила сцепления с силикатным стеклом у ионов меди. В результате получается паста, содержащая 27,5-17,3% воды, 0,5-0,7% примесей и 72-82% комплексного металлофосфатного продукта брутто формулы
, где M - катионы трехвалентных металлов - железа
, хрома
, алюминия
в разных соотношениях, M - катионы двухвалентных металлов, например, цинка, магния, меди, никеля, железа в разных соотношениях, m=4…16, n=2…8.
<mrow><msubsup><mi>М</mi><mrow><mtext>4-12</mtext></mrow><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>m</mi></msub><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>n</mi></msub><msubsup><mi>M</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>4</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup><msubsup><mtext>M</mtext><mrow><mtext>1-4</mtext></mrow><mtext>I</mtext></msubsup></mrow>
<mrow><mi>F</mi><msubsup><mi>e</mi><mrow><mn>3</mn><mo>−</mo><mn>7</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>C</mi><msubsup><mi>r</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>A</mi><msubsup><mi>l</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
III
II
I
Либо по п. 3 формулы изобретения в полученную пасту комплексного железохромалюмофосфатного соединения для понижения кислотности при постоянном перемешивании добавляют смесь окислов двухвалентных металлов, например цинка, магния, меди, марганца, кобальта: а) 60 г из смеси 30 г окиси цинка и 30 г окиси меди; б) 140 г смеси из 60 г окиси магния, 40 г окиси цинка, 40 г окиси меди; в) 180 г смеси из 60 г окиси магния, 40 г окиси цинка, 40 г окиси меди и 40 г окиси кобальта; г) 200 г смеси из 60 г окиси магния, 40 г окиси цинка, 30 г окиси меди, 30 г окиси марганца и 30 г окиси кобальта) и 60 г гидроокиси или углекислых солей одновалентных металлов - калия, натрия, например: а) 60 г углекислого калия; б) 60 г гидроокиси калия; в) 40 г углекислого калия и 20 г углекислого натрия). В результате получается паста, содержащая 29,5-17,3% воды, 0,5-0,7% примесей и 70-82% комплексного металлофосфатного продукта брутто формулы
, где M - катионы трехвалентных металлов - железа
, хрома
, алюминия
, в разных соотношениях, M - катионы двухвалентных металлов, например, цинка, магния, меди, никеля, железа в разных соотношениях, M - катионы одновалентных металлов - калия, натрия, m=3…12, n=3…12.
При необходимости, для получения комплексного металлофосфатного продукта в виде сухого порошка, полученную пасту высушивают, например, в термошкафу при температуре до 100°C, в результате получают комплексный металлофосфатный продукт в виде порошка и мелких кристаллов, который измельчают до тонкодисперсного порошка любым способом.
Пример 2.
3
4
2
3
2
4
2
II
Способ осуществляется следующим образом. В 1700 г 85%-90% ортофосфорной кислоты (HPO) добавляют 130 г железа (Fe) в виде чугунной стружки, стружку можно измельчать для более быстрого растворения. Затем при помешивании небольшими порциями (по 30-50 г) растворяют постепенно 130 г порошкообразной гидроокиси алюминия или бемита или боксита и 500 г порошкообразного оксида железа (FeO) или их смесь, каждую последующую порцию добавляют после растворения предыдущей порции. Для осуществления способа может использоваться порошкообразный оксид железа, улавливаемый фильтрами очистки воздуха при производстве металла на предприятиях черной металлургии. Реакционную массу необходимо постоянно перемешивать, реакция идет с выделением тепла, при замедлении реакции (после добавления в реакционную массу всего количества порошкообразного оксида железа), реакционную массу дополнительно подогревают до 90°C-100°C. Выдерживают до растворения чугунной стружки (около 1-1,5 часов) и затем охлаждают до комнатной температуры. В результате получают раствор из смеси кислого фосфата железа (Fe(HPO)) и железоалюмофосфата.
3
<mrow><msubsup><mi>М</mi><mrow><mtext>4-12</mtext></mrow><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mn>6</mn><mo>−</mo><mn>18</mn></mrow></msub><msub><mi>H</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msub></mrow>
<mrow><mi>F</mi><msubsup><mi>e</mi><mrow><mn>3</mn><mo>−</mo><mn>9</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>C</mi><msubsup><mi>r</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>A</mi><msubsup><mi>l</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
III
Далее при перемешивании в полученный раствор добавляют 200 г оксида хрома (возможно в виде раствора, для получения раствора оксида хрома в 120 г воды растворяют 200 г оксида хрома (CrO)), в данной реакции шестивалентный хром восстанавливается ионами двухвалентного железа в трехвалентный хром, а двухвалентное железо окисляется в трехвалентное железо. В результате получается 2780 г железохромфосфатного продукта в виде пасты зеленого цвета, содержащей 21-24,5% воды, 0,5-0,7% примесей и 78,5-74,8% комплексного железохромалюмофосфатного соединения брутто формулы
, где M - катионы трехвалентных металлов - железа
, хрома
, алюминия
в разных соотношениях.
<mrow><msubsup><mi>М</mi><mrow><mtext>4-12</mtext></mrow><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>m</mi></msub><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>n</mi></msub><msubsup><mi>M</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>4</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>F</mi><msubsup><mi>e</mi><mrow><mn>3</mn><mo>−</mo><mn>9</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>C</mi><msubsup><mi>r</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>A</mi><msubsup><mi>l</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
III
II
Далее по п. 2 формулы изобретения в полученную пасту комплексного железохромалюмофосфатного соединения для понижения кислотности при постоянном перемешивании добавляют оксид или смесь оксидов двухвалентных металлов например цинка, магния, меди, никеля или их углекислых солей, доломита, например: а) 80 г окиси магния; б) 160 г окиси цинка; в) 150 г окиси меди; г) 150 г окиси никеля; д) 150 г окиси кобальта; е) 150 г смеси окиси никеля и кобальта в любом соотношении; ж) 100 г доломита; з) 150 г смеси из окиси цинка и окиси меди в любом соотношении; и) смесь из 60 г окиси магния, 90 г окиси цинка и 100 г окиси меди. Замена одного окисла на другой может повлиять только на их адгезионные свойства к силикатному стеклу, наибольшая сила сцепления с силикатным стеклом у ионов меди. В результате получается паста, содержащей 27,5-17,3% воды, 0,5-0,7% примесей и 72-82% комплексного металлофосфатного продукта брутто формулы
, где M - катионы трехвалентных металлов - железа
, хрома
, алюминия
в разных соотношениях, M - катионы двухвалентных металлов, например цинка, магния, меди, никеля, железа в разных соотношениях, m=4…16, n=2…8.
<mrow><msubsup><mi>М</mi><mrow><mtext>4-12</mtext></mrow><mrow><mtext>III</mtext></mrow></msubsup><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>H</mi><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>m</mi></msub><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>P</mi><msub><mi>O</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>n</mi></msub><msubsup><mi>M</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>4</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup><msubsup><mtext>M</mtext><mrow><mtext>1-4</mtext></mrow><mtext>I</mtext></msubsup></mrow>
<mrow><mi>F</mi><msubsup><mi>e</mi><mrow><mn>3</mn><mo>−</mo><mn>7</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>C</mi><msubsup><mi>r</mi><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>A</mi><msubsup><mi>l</mi><mrow><mn>0</mn><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>I</mi></mrow></msubsup></mrow>
III
II
I
Либо по п. 3 формулы изобретения в полученную пасту комплексного железохромалюмофосфатного соединения для понижения кислотности при постоянном перемешивании добавляют смесь окислов двухвалентных металлов, например цинка, магния, меди, марганца, кобальта: а) 200 г смеси из 60 г окиси магния, 50 г окиси цинка, 50 г окиси меди и 40 г окиси кобальта; б) 200 г смеси из 60 г окиси магния, 50 г окиси цинка, 30 г окиси меди, 30 г окиси марганца и 30 г окиси кобальта и 200 г гидроокиси или углекислых солей одновалентных металлов - калия, натрия, например: а) 200 г углекислого калия; б) 170 г гидроокиси калия; в) 120 г углекислого калия и 80 г углекислого натрия. В результате получается паста, содержащая 29,5-17,3% воды, 0,5-0,7% примесей и 70-82% комплексного металлофосфатного продукта брутто формулы
, где M - катионы трехвалентных металлов - железа
, хрома
, алюминия
, в разных соотношениях, M - катионы двухвалентных металлов - цинка, магния, меди, никеля, железа в разных соотношениях, M - катионы одновалентных металлов - калия, натрия, m=3…12, n=3…12.
При необходимости, для получения комплексного металлофосфатного продукта в виде сухого порошка, полученную пасту высушивают, например, в термошкафу при температуре до 100°C, в результате получают комплексный металлофосфатный продукт в виде порошка и мелких кристаллов, который измельчают до тонкодисперсного порошка любым способом.