Спосіб одержання гідратованих оксидів заліза

Изобретение относится к области получения гидратированных продуктов, используемых для получения минеральных пигментов, применяемых в лакокрасочной, бумажной, строительной промышленности. Известен способ получения желтого железокальциевого пигмента, включающий окисление раствора сульфата железа (II) кислородом воздуха в присутствии кальцийсодержащего вещества, нагрев раствора и подачу в нее порциями кальцийсодержащего вещества [Патент России № 2013428, кл. С 09 С 1 /24]. Недостатком способа является низкая интенсивность осаждения осадка в растворе, значительное энергопотребление на нагрев всего объема раствора, сложность аппаратурного оформления и низкие пигментные свойства полученного продукта из-за наличия большого количества включений в осадок. Наиболее близким по технической сущности, прототипом является способ получения гидратированных окислов железа [Патент России № 1819379, кл. С 09 G 1/24], предусматривающий выращивание железоокисляющих бактерий Th. ferrox:dass в емкости, внесение их в ферментер с раствором сульфата железа (II), выдержки для бактериального окисления Fe2+ в Fe3+ в аэробных условиях, перекачки раствора в емкость для нагрева до 70°С с образованием в виде осадка фильтрата, подачу последнего в емкость с возможностью контакта с источником элементарного железа, после чего в нее добавляют раствор Fe2SO4 со свежей популяцией бактерий и цикл повторяют. Недостатками прототипа являются: - невозможность обеспечения непрерывности бактериального окисления и в конечном счете всего процесса: каждая стадия фиксирована во времени, обусловлена временем прохождения химических реакций; - необходимость наличия отдельных емкостей для каждой стадии: для выращивания бактерий, для бактериального окисления, нагрева и т.д.; - контакт с источником элементарного железа осуществляется произвольно, не регулируется время контакта, в силу чего количество популяции бактерий уменьшается, прекращается их жизнедеятельность, наращивается количество Fe3+, что не обеспечивает непрерывность процесса; - необходимость нагрева всего раствора до 70°С выявляет высокое энергопотребление. При этом, т.к. часть бактерий погибает, образующиеся гидроокислы имеют много включений, что выявляет низкие цветовые характеристики полученных пигментов. Задача, которую решает настоящее изобретение заключается в создании условий непрерывности техпроцесса, который одновременно обеспечивает максимальную эффективность осаждения гидроокислов за счет сохранения высокой железоокисляющей способности бактерий без их гибели при упрощении процесса и исключении энергозатрат. Технический результат достигается тем, что в способе получения гидратированных окислов железа, используемых для производства красящих пигментов, включающим выращивание бактерий Th. ferrox:dass, окисление раствора сульфата железа (!!) бактериями в аэробных условиях в ферментере, контактирование с источником элементарного железа и осаждения гидроокислов, выращивание бактерий осуществляют непосредственно в ферментере, а контактирование проводят периодически по уровню рН, который .поддерживают в пределах, обеспечивающих жизнедеятельность бактерий. Благодаря тому, что выращивание бактерий проводят непосредственно в ферментере, требуется незначительное время на выращивание необходимой популяции, причем такой прием осуществляют только для запуска техпроцесса и не требуется ни отдельной емкости, ни нагрева. А это в свою очередь обеспечивает высокую жизнедеятельность бактерий и создает условия непрерывности техпроцесса. А благодаря периодическому контактированию с источником элементарного железа причем под контролем рН, обеспечивается равновесие в растворе между ионами Fe2+ и Fe3+, что позволяет осуществлять те хпроцесс длительное время (до нескольких месяцев), практически непрерывно. При этом не требуется ни нагревание (нет потребления электроэнергии), ни подлива свежего раствора в том числе популяции бактерий. А осаждающая на дне ферментера гидроокись может периодически удаляться без остановки процесса, что характеризует высокую эффективность предлагаемого способа. Из уровня техники неизвестно, что окисление раствора бактериями и регенерация обеспечиваются одновременно. Неизвестно также, что при этом не требуется нагревание всего раствора. Неизвестно также, как осуществи ть непрерывность процесса при постоянной поддержке максимальности осаждения гидроокислов. Способ, согласно изобретению, осуществляется следующим образом. Пример 1. В ферментере готовят раствор FeгSО 4 в который заливают среду лабораторной культуры Th. ferrox:dass. Суммарный объем - 3 литра, рН раствора - 2,2. Содержание железа в растворе - 10 г/л, а общее количество железа в растворе 10 г/л x 3 л = 30 г. Проводим выращивание бактерий. В течение 48 часов произошло бактериальное окисление Fe2+ в Fe3+ на 90%. Вносим источник элементарного железа, например в виде стружки, которые помещаем в пластмассовую посуду типа сита. См. таблицу, п. 2. Одновременно в растворе идут реакции: В результате образуется гидроокись, которая оседает на дно ферментера. Химизм происходящих реакций объясняется тем, что в ферментере идет одновременно бактериальное окисление Fe2+ в Fe3+ и осаждение гидроокислов с максимальной интенсивностью. В зависимости от суммарной поверхности внесенного источника железа и от его веса по сравнению с общим объемом раствора устанавливают химическое равновесие между различными формами железа Fe3+ и Fe2+. Т.о. в растворе одновременно идет бактериальное окисление - образование ионов Fe3+ и регенерация раствора, т.к. в растворе находится источник элементарного железа. рН раствора в результате контактирования с железом повысилось - 2,35 (таблица, п. 2). Контакт прекращают до момента, когда рН установится 2,3 (таблица, п. 3). Контактирование осуществляем до уровня рН - 2,4, обеспечивающим жизнедеятельность бактерий. Дальнейшие периоды контактирования см. таблицу, пп. 5-14. Т.о. периодичность контактирования с источником железа обусловлена под контролем рН, обеспечивающим жизнедеятельность бактерий. Как показали эксперименты значение рН устанавливается постоянным в пределах 2,25-2,27 после продолжительной работы ферментера. Присутствие бактерий является источником Fe3+, а источник элементарного железа - Fe2+. Т.к. обеспечивается равновесие между ионами, то техпроцесс идет непрерывно и непрерывно осуществляется бактериальное окисление и регенерация раствора. После накопления на дне ферментера достаточного количества гидратированных окислов железа (в течение 1-2 месяцев), раствор сливают, осадок удаляют. При необходимости непрерывного получения гидроокислов на дне ферментера можно установить затвор и удаление производить непрерывно. В дальнейшем осадок подвергают обработке, например, на гидроакустическом аппарате. Промытый осадок используют в качестве пигмента "синтетической охры" и в качестве "красного синтетического железоокисного пигмента". Πример 2. Приемы проводим аналогично примера 1. Вносим источник элементарного железа. Контактирование осуществляет постоянно. рН увеличивается выше 4. Нарушается равновесие между ионами Fe2+ и Fe3+, жизнедеятельность бактерий прекращается, техпроцесс не может быть осуществлен. Данные опытной проверки предлагаемого изобретения показали высокую интенсивность осаждения гидроокислов при исключении каких-либо затрат электроэнергии (из 3-х литров раствора за 30 дней в одном ферментере получали 1022-557 грамм гидротированных окислов).