Способ перекристаллизации ортофосфата алюминия

1. СПОСОБ ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ ОРТОФОСФАТА АЛЮМИНИЯ в водном растворе минеральной кислоты при повышенных температуре и давлении, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения выхода кристаллического ортофосфата алюминия, перекристаллизацию ведут в водном растворе серной кислоты. 2.Способ по п. 1, о т J и ч а ю щ и и с я тем, что перекристаллизацию ведут при концентрации водно-. го раствора серной кислоты 7-12 мас.% температуре 120-140 С, температурном градиенте 0,6-0,9 град/см и давлении 20-50 атм. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что исходный ортофосфат алюминия используют в виде алюмофосфатного стекла.

05

ел

САЭ 00 Изобретение относится к гидротермальному способу перекристаплиэа ции ортофосфата алюминия (А)РО(|) и может быть использовано в различных областях неорганической химии, например , как исходное сырье для создания композиционных материалов, в jCOCTae котЬрых входил бы , в пьезотехнике, в частности в резонаторах и фильтрах различного назначения . Известен способ выращивания монокристаллов А1Р04На затравку Гидротермальным методом из водных раст воров фосфорной кислоты при 300iSO C . Согласно этому способу кристаплы выращивают на участке обратной растворимости вследствие отрицательного температурного коэффициента растворимости AlPO, либ:О повышением температуры раствора, либо созданием обратного обычному перепада температур ij . Недостатками зтого способа являются требование применения высоких температур и давлений, а также невозможность получить кристаллический ортофосфат алюминия с кристаллами практически одинакового размер Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения AIPO/1 в автоклаве путем спонтанной крисааллизации из водног раствора фосфорной кислоты, насыщен ного фосфатом алюминия, при 150 и при обратном пе..епаде. При Этом скорость поднятия температуры .от 150 до 325°С составляет 10°С в день, а давление изменяется от .10 до 13000 атм 2 . Недостатками способа являются высокие температуры и давление процесса и малы{1 выход спонтанных моно кристаллов (,50% от веса загрузки) . Цель изобретения - снижение энер гозатрат и повышение выхода кристал лического ортофосфата алюминия. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу перекрис таллизации ортофосфата алюминия, з ключaющe 1ycя в том, что перекристал лизацию ведут в водном растворе ми неральной кислоты при повышенных температуре и давлении, причем в I качестве минеральной кислоты используют серную кислоту. Причем, перекристаллизацию ведут при концентрации водного раствора серной :кислоты1 7-12 мас.%, при температуре 120-140 С, температурном градиенте 0,6-0,9 град/см, давлении 20-50 атм. При зтом в качестве исходного ортофосфата алюминия используют алю мофосфатное стекло. Сущность способа заключается в следующем. Вследствие достаточной абсолютной величины растворимости алкмофосфатного стекла в водном растворе серной кислоты, применение последней позволяет использовать метод прямого температурного градиента, создавая его равным 0,6-0,9 град/см, и проводить процесс перекристаллизации ортофосфата алюминия при- 12014о С . Дпя осуществления перекристаллизации А1РО( при такой температуре необходима концентрация водного раствора серной кислоты, равная 7-12 мас.%. При более низкой концентрации кислоты уменьшается растворимость AIPO , а при более высокой увеличивается вязкость раствора, что приводит к снижению выхода кристаллического продукта. Давление среды при 120-140 С составляет 20 50 атм. Технология способа состоит в следующем. В стандартный автоклав перирдического действия, футерованный фторопластом , загружают в виде пластины алюмофосфатное стекло с составом, отвечанндим , cyNOna примесей в котором не превышает , заливают водным раствором Н/jSO/j с таким расчетом, чтобы отнсяяение твердой и жидкой фаз было постоянным, затем автоклав герметизируют и помещают в печь сопротивления с двумя нагревателями, с помощью которых его нагревают до заданной температуры с температурным градиентом, необходимым для создания перенасыщения в зоне кристаллизации. Прим ер 1. В стандартный автоклав, футерованный фторопластом, емкостью 200 мл загружают 44 г алюмофосфатного стекла в виде пластин , затем заливают водный раствор серной кислоты концентрацией 7 мас.%, при этом соотнесение твердой и жидкой фаз составляет 1:4,5, Автоклав герметически закрывают и помещают в печь сопротивления-.с двумя нагревателями , с помощью которых нагревают до , вследствие чего в нем создается давление порядка -20 . Температурный градиент поддерживают равным 0,6 град/см, время вьвдержки в стандартном режиме 6 сут. Исходное стекло равномерно растворяется с поверхности и переходит в раствор с последующей кристаллизацией ортофосфата алюминия в зоне пересыщения. При этом вследствие растворения алюмофосфатного стекла с поверхности обеспечивается равномерность процесса, поэтому пересыщение в каждой точке объема раствора постоянно/ что и обеспечивает получение мелкокристаллического ортофосфата алюминия с зернами одиракового размера. Выход кристаллическог ортофосфата алюминия 43,1 г, что составляет 98% от веса исходной загрузки . Спектральный анализ показйвает , что сумма примесей в полученных кристаллах составляет что свидетельствует о их хорошей чистоте. Размер кристаллов находится в пределах 0,3-0,4 мм.

Пример 2. Процесс получения кристаллического ортофосфата алюминия осуществляют аналогично примеру 1. Рабочие параметры кристаллизации: температура , температурный Градиент О,9 град/см, концентрация водного раствора серной кислоты 12 мас.%, соотношение твердой и жидкой фаз 1,4:5,5. Время выдержки в режиме 5 сут. В оезультате описанного технологического процесса происходит образование кристаллического Выход кристаллов ортофосфата алюминия от всей исходной шихты практически 100%. Чистота кристсшлов А1Р04 аналогична той, что в примере 1. Размер зерен 0,4 мм.

В таблице представлены основные технологические параметры получения кристаллического ортофосфата алюминия .