Способ получения дикальцийфосфата

 

Изобретение относится к способу получения дикальцийфосфата, используемому в производстве зубных паст. Целью изобретения является повышение качества продукта. Дикальцийфосфат получают обработкой нитратнофосфатного раствора аммиаком в две ступени, на первой из которых доводят pH до 2,5 - 4,0, на второй до 5,5 - 7,0 с отделением на каждой ступени образовавшегося примесного осадка, очищенный раствор обрабатывают нитратом кальция и осаждают продукт. Указанные отличия позволяют снизить содержание примесей, % относительно P₂O₅ : фтора до (24-66)·10^-4 , железа (5,5-12,0)·10-4 , алюминия до (6,9-19,0)·10^-3 ; pH 20%-й водной суспензии 6,9 - 7,2. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии производства фосфатов кальция и может найти применение при получении дикальцийфосфата, пригодного для использования в качестве компонента зубной пасты.

Известен способ получения дикальцийфосфата путем обработки нитратно-фосфатного раствора карбонатом кальция в присутствии алифатических спиртов с последующей аммонизацией смеси и выделением целевого продукта, содержащего около 2% связанного азота [1]. Недостаток способа состоит в загрязнении продукта соединениями азота.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и эффективности является способ получения дикальцийфосфата путем нейтрализации нитратно-фосфатного раствора аммиаком до рН 2,9-3,2, отделения осадка примесей, обработки очищенного раствора соединением кальция (оксидом или карбонатом) либо аммиаком с получением продукта [2].

Недостаток известного способа заключается в неудовлетворительном качестве целевого продукта: содержание примесей по отношению к Р₂О₅ составляет, %: фтора 0,12, железа 0,087, алюминия 0,035. Кроме того важнейшей характеристикой дикальцийфосфата, используемого в качестве компонента зубных паст, является значение рН 20%-ной водной суспензии дикальцийфосфата. Этот показатель очень чувствителен к наличию микропримесей в дикальцийфосфате и является своеобразным суммирующим показателем качества продукта. В соответствии с требованиями ВНИИСНДВ значение рН 20%-ной водной суспензии должно находиться в пределах 6,5-8,0. Дикальцийфосфат, полученный в соответствии с прототипом, имеет рН 20%-ной водной суспензии всего 6,1.

Целью изобретения является повышение качества продукта.

Цель достигается тем, что в известном способе получения дикальцийфосфата, включающем обработку нитратно-фосфатного раствора аммиаком, отделение образовавшегося примесного осадка, обработку очищенного раствора кальцийсодержащим реагентом с получением продукта, обработку раствора аммиаком ведут в две ступени, на первой ступени до рН 2,5-4,0, на второй до рН 5,5-7,0 с отделением примесного осадка на каждой ступени. В качестве кальцийсодержащего реагента берут нитрат кальция.

П р и м е р 1. Опыты проводят с нитратно-фосфатным раствором, полученным в промышленных условиях в процессе азотнокислой переработки апатита. Состав раствора, г/л: пятиокись фосфора 132; кальций 28,1; фтор 1,6; алюминий 1,5; железо 0,85; азотная кислота 82. Порцию указанного раствора нейтрализуют 20%-ным водным раствором аммиака до рН 2,5-4,0, полученную суспензию перемешивают при 50^оС в течение 30 мин, фильтруют на вакуумной воронке. Удельная производительность фильтрования составляет 2000-5000 л/м²˙ч по фильтрату. Фильтрат дополнительно нейтрализуют 20%-ным водным раствором аммиака до рН 5,5-7,0, суспензию перемешивают при 50^оС в течение 30 мин и фильтруют на вакуумной воронке. Полученный при этом очищенный раствор обрабатывают водным раствором нитрата кальция с концентрацией 412 г/л при температуре 30^оС в течение 30 мин, осадок продукта отделяют фильтрованием, промывают водой и высушивают на воздухе.

Состав полученного дикальцийфосфата и конкретные значения рН при осаждении примесей для каждого опыта приведены в таблице (опыты I-II).

П р и м е р 2. Проводят аналогичные опыты, в которых для обоснования заявленных пределов рН выходят за указанные пределы (таблица, опыты 12-21).

В опыте, когда рН суспензии на первой ступени осаждения примесей составлял 2,2, полученная суспензия фильтровалась очень медленно: удельная производительность фильтрования составила 200 л/м²˙ ч. Опыт был прекращен (опыт 12).

Кроме того проводят опыты с нейтрализацией нитратно-фосфатного раствора и отделением осадка примесей в одну ступень. При этом в одном из опытов рН суспензии поддерживают равным 6,0, а в другом опыте - в соответствии с прототипом, т.е. 3,0. Результаты этих опытов представлены в той же таблице под номерами 22 и 23.

Приведенные в таблице данные показывают, что предлагаемый способ обеспечивает получение продукта, содержащего примеси фтора, железа и алюминия в количестве существенно меньшем, чем в продукте, полученном по прототипу. Содержание примесей по предлагаемому способу составляет (по отношению к Р₂О₅): фтора 0,0024-0,0066; железа 0,00055-0,0012; алюминия 0,0069-0,019, что ниже, чем в прототипе, соответственно в 18-50 раз по фтору, 72-158 раз по железу и 2-5 раз по алюминию.

Значение рН 20%-ной водной суспензии продукта, полученного по предлагаемому способу, находится в пределах 6,9-7,2, т.е. удовлетворяет требованиям ВНИИСНДВ по этому показателю. Продукт, полученный по прототипу, имеет рН водной вытяжки 6,1, т.е. не соответствует требованиям ВНИСНДВ.

Таким образом предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет снизить содержание примесей в продукте, повысить его качество. Это в свою очередь делает возможным использование полученного продукта в качестве компонента зубных паст.

Предлагаемый способ эффективен только при проведении процессов осаждения и отделения примесей в две ступени с соблюдением заявленных интервалов рН на обеих ступенях. Так, при осаждении примесей в одну ступень при рН 6 получаемый продукт не удовлетворяет требованиям ВНИСНДВ по показателю рН (опыт 22). При выходе за заявленные пределы по рН положительный эффект также не достигается.

Допустимый интервал рН осаждения примесей на первой ступени 2,5-4,0, на второй 5,5-7,0. При рН на первой ступени менее 2,5 удельная производительность фильтрования образующейся суспензии уменьшается более чем на порядок, что делает способ неприемлемым для использования в промышленном производстве. При рН на первой ступени более 4,0 готовый продукт не удовлетворяет требованиям ВНИСНДВ по показателю рН его водной суспензии (опыты 19-21). То же происходит в случаях, когда рН на второй ступени осаждения примесей ниже 5,5 (см. оп. 13, 15, 17). Если же рН на второй ступени осаждения примесей выше 7,0, то при последующем осаждении целевого продукта частично образуется трикальцийфосфат и содержание СаО в продукте превышаете требования ВНИСНДВ по этому показателю (опыты 14, 16, 18).

Заявленные пределы рН на каждой ступени, при которых обеспечивается достижение цели, не зависят друг от друга, что видно из представленных результатов опытов.

Достоинством предлагаемого способа является возможность использования в качестве сырья нитратно-фосфатных растворов, получаемых в широких масштабах в промышленности минеральных удобрений при азотно-кислотной переработке апатита, то есть используются реагенты, не являющиеся дефицитными. При этом осадки, получаемые на ступенях нейтрализации исходного раствора и представляющие собой в основном фосфат кальция, возвращаются в производство удобрений, т.е. утилизируются. Другие же известные способы получения дикальцийфосфата для зубных паст предполагают применение дефицитной термической фосфорной кислоты.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИКАЛЬЦИЙФОСФАТА, включающий обработку нитратно-фосфатного раствора аммиаком, отделение образовавшегося примесного осадка, обработку очищенного раствора кальцийсодержащим реагентом с осаждением осадка продукта и его выделение, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продукта, обработку раствора аммиаком ведут в две ступени, на первой ступени до рН 2,5 - 4,0, на второй - до рН 5,5 - 7,0, с отделением примесного осадка на каждой ступени.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего реагента берут нитрат кальция.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2