Способ получения оксида железа

 

Изобретение относится к химической промышленности с получением железного сурика, используемого в лакокрасочной промышленности в качестве пигмента. Целью изобретения является получение железного сурика высокого качества из отходов травильного производства, создание безотходной технологии травления стал-ей, утилизация отработанных травильных растворов и создание замкнутого водоснабжения Поставленная цель достигается тем, что солянокислые или сернокислые травильные растворы смешивают с промывными водами и шламами травления и нейтрализуют гидроксидом натрия до рН 11 - 12 при перемешивании в течение 30 - 40 мин, полученный осадок Ре(ОН)з промывают водой, нагретой до 50 - 80°С до отрицательной реакции на S04 или СГионы и обжигают при 500 - 600°С в течение 2 - 2,5 ч, промывные воды соединяют с фильтратом, нейтрализуют серной кислотой до рН 6 - 7 и выпаривают. Полученную соль сушат при 70 - 30°С в течение 2 - 3 ч. Получают продукт содержащий 70 - 90% NaaSO и 10 - 30% №С.2табл. Чвют.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>5 С 01 G 49/06

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! ! Ъ ф

С)

1(, Д

"М ,C) (21) 4834292/26 (22) 04.06.90 (46) 15.06.92, Бюл.¹22 (71) Д неп ро петро вский химико-технологический институт им.Ф.Э.Дзержинского (72) Б,А.Бовыкин, Н.С.Тишкина и P.Â.Êoñòÿнец (53) 661.872,25 (088,8) (56) Заявка Японии №62-59532, кл. С 01 G 49/02, 1987.

Авторское свидетельство СССР

¹ 131,3805, кл. С 01 G 49/02, 1985, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДАЖЕЛЕ3А (57) Изобретение относится к химической промышленности с получением железного сурика, .используемого в лакокрасочной промышленности в качестве пигмента;

Целью изобретения является получение железного сурика высокого качества из отхоИзобретение относится к химической промышленности, в астности к способам получения железного сурика из отходов травильного производства.

Образующиеся при травлении углеродистых и малоуглеродистых сталей серной или соляной кислотами жидкие отходы (промывные воды и отработанный травильный раствор), содержащие свободную серную или соляную кислоту и соли, а также твердые отходы (травильный шлам), направляются в шламонакопители или сливаются в канализацию.

Известен способ получения оксида железа высокой чистоты, заключающийся в том, что отбросной солянокислый травильный раствор подают в верхнюю часть промывной башни. в ее нижнюю часть

БЫ 1740320 А1 дов травильного производства, создание безотходной технологии травления сталей, утилизация отработанных травильных растворов и создание замкнутого водоснабжения. Поставленная цель достигается тем, что солянокислые или сернокислые травильные растворы смешивают с промывными водами и шламами травления и нейтрализуют гидроксидом натрия до рН 11 — 12 при перемешивании в течение 30 — 40 мин, полученный осадок Ре(ОН)з промывают водой, нагретой до 50 — 80 С до отрицательной реакции на $04 или С! ионы и обжигают при 500 — 600 С в течение 2 - 2,5 ч, промывные воды соединяют с фильтратом, нейтрализуют серной кислотой до рН 6 — 7 и . выпаривают. Полученную соль сушат при.70—

80 С в течение 2 — 3 ч. Получают продукт, содержащий 70 — 90% Ка2304 и 10 -- 30%

NaCl. табл. поступают газообразные продукты сгорания из прокалочной печи, внутри промывной башни горячие газы двигаются противотоком тр.;вильному раствору, который концентрируется и содержание железа

s нем возрастает до 200 г/мл. Концентрированный раствор отбирают из нижней части промывной башни в резервуар-сборник, а оттуда в кристаллизатор, В кристаллизаторе раствор охлаждак>т до 20 — 30 С, в результате чего в осадок выделяются кристаллы

Ре2(504)з и РеС!з, маточный раствор, в котором остается большая часть примесей, возвращается в верхнюю часть промывной башни. Кристаллы Ее(304)з и !=еС!з загружают в реактор, гд» их растворяют в воде. получая чистый раствор солей железа. Этот раствор распыляк>т в верхней части прока1740320 лочной печи при температуре 600 — 630 С, из нижней части печи выгружают или РеОз или Fe04.

К йедостаткам способа относятся сло>кность технологического процесса и аппаратурного оформления; накопление примесей в маточном растворе от цикла к циклу, которые не выводятся из процесса и приводят к снижению качества оксида железа; для процесса используются только лишь солянокислые травильные растворы; процесс не предусматривает переработки всех отходов травильного производства, а именно шламов и и ромы вн ых вод.

Наиболее близким к предложенномуявляется способ получения оксида железа, заключающийся в том, что водный раствор соли железа обрабатывают щелочным агентом при нагревании до 70 — 100" С. отделяют образующийся осадок фильтрацией, промывают его водой до полного отсутствия сульфатов-ионов и подвергают термообработке.

Целью изобретения является создание безотходной технологии при переработке травильных растворов, Поставленная цель достигается тем, что солянокислые и сернокислые растворы травления смешивают с промывными водами и шламами травления и нейтрализуют гидроксидом натрия до рН 11 -- 12 при перемешивании в течение 30 — 40 мин. полученный осадок Ре(ОН)з отфильтровывают. промывают нагретой до 50 — 80 С водой до отрицательной реакции на SO4 и С! ионы и

-г обжигают при 500 — 600 С в течение 2 — 2,5 ч, промывные воды соединяют с фильтратом, нейтрализуют до рН 6 — 7 и выпаривают, конденсат используют для промывки осадка или приготовления свежих травильных растворов, а соль сушат при 70 — 80 С в течение 2 — 3 и получают товарный продукт, содержащий 70 — 90 / Na2S04 и 10—

307О NaCI.

Полученный железный сурик содержит

95 — 98ь основного вещества, представляет собой мелкодисперсный порошок краснокоричневого цвета плотностью 5.25 г/см и соответствует ГОСТ 8135-74.

Получение железного сурика происходит в многокомпонентной системе, содержащей соли; FeCI,", РеС}2, FeSO4. Ее(504)з, железную окалину FeO, Ре>03, HCI u Н2504.

При добавлении в раствор NaOH происходит образование суммы гидроокисей

Fe(OH)2 и Ее(ОН)з и нейтрализация кисло

HCI и H2SO4 с образованием солей NaCI u

Na2SO4, Образовавшийся в момент осаждения гидроксид железа (III). обладая высокораз(4) ои он

1 ( ге-О-Fe-О ! I он он

О- Fe-О-Fe-O-Ге=042Н,О

40 что дает возможность получить Ре20з или

Еез04 высокого качес гва.

Пример 1. К 100 см смеси сернокисз лых и солянокислых растворов (56 см промывных вод, 40 см травильных растворов

45 им 2 r шлама) добавляют б г NaCI до рН 12 и перемешивают в течение 30 мин. Полученный осадок отфильтровывают и промывают до отсутствия сульфат- и хлорид-ионов 150 мл подогретой до 50 С водой, Отмытый оса50 док прокаливают до 500 С. Полученный фильтрат соединяют с проMûвными водами (общий объем смеси промывных вод и маточного раствора составляет 215 мл), нейтрализуют до рН б необходимым коли55 чеством 96%-ной серной кислоты и выпаривают. Полученныл конденсат используют для промывки осадка, а соль сушат при 70" С в течение 2 ч.

Результаты других опытов приведены s таблице 1. витой поверхностью, адсорбирует на своей поверхности }=е(ОН)г„за счет чего происходит ее быстрое окисление кислородом воздуха с образованием }=е(ОН)з, благодаря

5 чему система приходит к двухфазному состоянию Ре(ОН)з. Кроме того, твердые частицы окалины захватываются гелеобразным

Ее(ОН)з и остаются на ее поверхности, что ускоряет реакцию взаимодействия FeO u

10 Ре20з с NaOH и кислородом воздуха, Химизм реакций, одновременно происходящих на поверхности коллоида Fe(OH)3, можно выразить схемой;

FeeB> 3HaOH Ге(ОН} +Зйа СР;

15 Fe(5o4}>+6HaOH 2Ге(оч) +3}4о,504 гге5О,+6}4ООн 2Ге(он}, 3яа,5о„()

FecB +2Na0H Ге(он),+2насР

Fe {он}г Fe(QH)q;

0 (2)

20 Fea+ 5ОН 2Ге(он),+Н О, Геа+ 3OH Ге(Он) 44- !}г0 ) (3)

Н; Е+ НаОН Чаем+ Н.„О, II 5o44йаон — М,504 Н О.

25 Таким образом. все реакции идут на поверхности гидроксида железа (ill), происходит быстрое окисление всех продуктов реакции с получением гидроксида Fe и его концентрирование, за счет чего возможно

30 формирование уже непосредственно в ходе реакции соединения с оксидной структурой

ЕегОз за счет перегруппировки молекул по схеме;

1740320

Т а бл и ц а 1

Результаты опытов по предлагаемому способу

Состав раствора

Содержание

Нв ОО, КоличеПродел жительность перемеживания, рН среды

Температура . промывной soды, С

Объем смеси

Температура обжига, С

Продолжительность обжига, ч

Количество

962-ной

0,НОВ для нейтрализации, мл

Колнчестао

Количество

Содержание

Fe O в продукте, 2

-Количество соли г

Степень безотходности,2 стао

НзОН, г промывным вод и Онльтрата,мл конденсата, мл сурика, г

89, 02

91,1

92,2

90,3

84,5

400 1 22 280

500 2 3. 250

550 2,3 24 230 боо 2,5 27 2оо

650 3 30 190

98

99,0

99,1

99,2

Промывные воды,. илам травильный раствор, РеС1

0so2, Рес1„

Fe т(ЯОч )з, Й тзОв, НС1

5,12 10

5,20 11

5,30 11.5

5,40 12

5,50 12,5

271

268

253

40,5 . 88,2

50,6 99,3

52,3 99,4

53,4 99,8

38,6 82,5

2,3

3,2

3,5

3,4

5,2

Таблица2

Результаты опытов по прототипу

Температура охлаждения, с

Количество сурика, г

Температура обжига, С

Соде ржание Fe203 в продукте, Состав раствора

Продолжительность контакта с горячими газами, Ч

Степень безотходности

Снижение качества в ходе процесса после

2-х циклов (б содержание Ре209) 20 . 30,5

30 30,8

FeS00

Н,З0+ и

600

98>1

98,2 б0

70,2

72,3

П р и м е ч а н и е. Для прототипа необходим вывод из процесса маточника через некоторое количество циклов, так как в маточнике накапливаются примеси, которые снижают качест о сурика

Составитель Н.Тишкина

Редактор Л.Пчолинская Техред М,Моргентал Корректор Т.Малец

Заказ 2046 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

При использовании предлагаемого способа получают железный сурик высокого качества из суммы всех отходов травильного производства и создают безотходную технологию травильного производства и замкнутое водоснабжение.

Формула изобретения

Способ получения оксида железа из водного раствора солей железа, включающий обработку его щелочнымагентом, отделение образующегося осадка фильтрацией, промывку его нагретой водой до полного отсутствия сульфат-ионов и термообработку, отличающийся тем, что,сцелью создания безотходной технологии при переработке травильных растворов; обработку

5 последних щелочным агентом ведут до рН

11 — 12 с последующим перемешиванием в течение 30 — 40 мин, термообработку осуществляют при 500 — 600 С в течение 2 — 2,5 ч, а промывные воды смешивают с фильтра10 том, смесь нейтрализуют серной кислотой до рН 6 — 7, выпаривают и полученную соль сушат при 70 — 80оС в течение 2 — 3 ч.