способ получения марганцевого фосфатирующего концентрата

Формула изобретения

Способ получения марганцевого фосфатирующего концентрата, включающий в себя растворение марганецсодержащего сырья в фосфорной и азотной кислотах и введение соединений никеля, отличающийся тем, что в качестве марганецсодержащего сырья используют металлический марганец, в качестве соединений никеля - никель сернокислый шестиводный, причем металлический марганец перемешивают с фосфорной кислотой, подаваемой порциями, со скоростью подачи 50 - 100 л/мин с последующей выдержкой продукта в течение 12 - 24 ч, затем полученный фосфат марганца смешивают с окисью цинка и никелем сернокислым шестиводным и азотной кислотой в течение 1,5 - 2 ч при следующем соотношении компонентов: Mn : Zn : PO₄ = (0,95 - 1,05) : (0,13 - 0,2) : (3,85 - 4,73).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения фосфатирующих концентратов и может быть использовано в машиностроении для получения фосфатного слоя с противоизносными и антифрикционными свойствами.

Известен способ получения марганцевого фосфатирующего концентрата, согласно которому осуществляют растворение карбоната марганца в смеси фосфорной и азотных кислот. После загрузки компонентов и проведения реакции в реакционную смесь добавляют нитрат никеля, перемешивают и фильтруют от образовавшегося шлама (Физико-химические исследования в области производства фосфора, солей и фосфорных удобрений, Труды Ленниигипрохима, Л., 1984, с. 142).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения марганцевого фосфатирующего концентрата, согласно которому в реактор вводят 188 - 313 в.ч. 88%-ной фосфорной кислоты и 100 в.ч. воды. Затем при перемешивании добавляют 30 - 50 в.ч. карбоната марганца и после 650 - 820 в.ч. 40%-ного водного раствора нитрата марганца. Смесь перемешивают 2 - 3 мин, добавляют 60 - 110 в.ч. 30%-ного водного раствора нитрата никеля, после чего доливают водой до 1200 - 1500 в.ч. (заявка ПНР N 257379, кл. C 23 C 22/00, 1987 г.). К недостаткам вышеуказанных способов относится большое количество шлама, получающегося в процессе растворения.

Задачей данного изобретения является создание такого способа получения марганцевого фосфатирующего концентрата, при котором уменьшается шламообразование при растворении марганецсодержащего сырья.

Поставленная задача достигается тем, что при получении марганцевого фосфатирующего концентрата, включающего в себя растворение марганецсодержащего сырья в фосфорной и азотной кислотах и введение соединений никеля в качестве марганецсодержащего сырья используют металлический марганец, а в качестве соединений никеля используют никель сернокислый шестиводный.

При этом первоначально металлический марганец перемешивают с фосфорной кислотой, подаваемой порциями со скоростью подачи 50 - 100 л/мин, с последующей выдержкой продукта в течение 12 - 24 час, затем полученный фосфат марганца смешивают с окисью цинка, никелем, сернокислым шестиводным и азотной кислотой в течение 1,5 - 2 час при следующем соотношении компонентов:

Mn:Zn:PO₄=(0,95 - 1,05):(0,13 - 0,2):(3,85 - 4,73)

Заявленное техническое решение имеет следующие отличия от прототипа:

1) В качестве марганецсодержащего сырья используют металлический марганец.

2) В качестве соединений никеля используют никель сернокислый шестиводный.

3) Способ включает в себя операцию перемешивания металлического марганца с фосфорной кислотой, подаваемой порциями со скоростью подачи 50 - 100 л/мин, с последующей выдержкой продукта в течение 12 - 24 час.

4) Способ включает в себя дальнейшую операцию смешения фосфата марганца с никелем сернокислым шестиводным, азотной кислотой и окисью цинка в течение 1,5 - 2 ч.

5) Все компоненты перемешивают при следующем соотношении

Mn:Zn:PO₄ = (0,95 - 1,05):(0,13 - 0,2):(3,85 - 4,73)

В просмотренном нами патентном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также решений с указанными отличиями.

Сущность заявляемого изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1. В реактор заливают 3500 л воды, загружают 400 кг металлического марганца и включают перемешивающее устройство. Далее подают 1500 л фосфорной кислоты порциями по 200 л через 2 час. Скорость подачи 50 л/мин. После подачи всей фосфорной кислоты производится выдержка продукта в течение 12 час. Затем фосфат марганца перекачивают в другой реактор, где в него при перемешивании загружают 30 кг никеля сернокислого шестиводного, 60 кг окиси цинка и подают 130 кг азотной кислоты. Продукт перемешивают 1,5 ч.

Соотношение компонентов:

Mn: Zn: PO₄ = 0,95 : 0,13 : 3,85

После проведенных анализов получили следующие результаты:

Внешний вид - жидкость зеленоватого цвета

Масса шлама - 0,09 г/100 г концентрата

Плотность - 1,295 г/см³ (1295 кг/м³)

Соотношение общей и свободной кислотности K_о/K_c=4,5, что соответствует ТУ 2149-089-10964029-98.

Пример 2. В реактор заливают 4000 литров воды, загружают 450 кг металлического марганца и включают перемешивающее устройство. Далее подают 1700 л фосфорной кислоты порциями по 250 л через 2,5 час. Скорость подачи 70 л/мин. После подачи всей фосфорной кислоты производится выдержка продукта в течение 18 час. Затем фосфат марганца перекачивают в другой реактор, где в него при перемешивании загружают 70 кг окиси цинка и 40 кг никеля сернокислого шестиводного и подают 150 л азотной кислоты. Продукт перемешивают 1,8 час.

Соотношение компонентов:

Mn : Zn : PO₄ = 1 : 0,18 : 4,0

Результаты анализа соответствуют ТУ 2149-089-10964029-98:

Внешний вид - жидкость зеленоватого цвета

Плотность - 1,32 г/см³ (1320 кг/м³)

Масса шлама - 0,12 г/100 г концентрата

Соотношение кислотностей K_о/K_c = 5,75.

Пример 3. В реактор заливают 4500 л воды, загружают 500 кг металлического марганца и включают перемешивающее устройство. Далее подают 2000 л фосфорной кислоты порциями по 300 л через 3 ч. Скорость подачи 100 л/мин. После подачи всей фосфорной кислоты производится выдержка продукта в течение 24 ч. Затем фосфат марганца перекачивают в другой реактор, где в него при перемешивании загружают 80 кг окиси цинка и 50 кг никеля сернокислого шестиводного и подают 160 л азотной кислоты. Продукт перемешивают 2 ч и отбирают на анализ.

Соотношение компонентов:

Mn : Zn : PO₄ = 1,05 : 0,2 : 4,73

Результаты анализов соответствуют ТУ 2149-089-10964029-98:

Внешний вид - жидкость зеленоватого цвета

Плотность - 1,348 г/см³ (1348 кг/м³)

Масса шламма - 0,16 г/100 г концентрата

Соотношение кислотностей K_о/K_c=7,5.

Пример по прототипу. В реактор заливают 200 в.ч. 88%-ной фосфорной кислоты и 100 в. ч. воды. Затем при перемешивании добавляют 40 в.ч. карбоната марганца и далее 675 в.ч. 40%-ного водного раствора нитрата марганца. Смесь перемешивают 3 мин, добавляют 65 в.ч. 30%-ного водного раствора нитрата никеля и доводят водой до 1300 в.ч.

Результаты анализов:

Внешний вид - жидкость зеленоватого цвета

Плотность - 1,24 г/см³

Масса шлама - 10,3/100 г концентрата

Соотношение кислотностей K_c/K_c = 4,96.

Из приведенных примеров наглядно видно, что использование предлагаемого способа по сравнению с известными обеспечивает следующие преимущества:

предлагаемый способ значительно уменьшает количество шлама, получающегося при растворении.

Это способствует улучшению экологической ситуации, а также увеличивает коэффициент использования сырья.