Спосіб одержання залізооксидного пігменту

Реферат: Винахід належить до хімічної галузі промисловості. Спосіб одержання залізооксидного пігменту включає осадження FeOOH, яке проводять з розчину заліза нітрату (III) або заліза сульфату (III) карбамідом. Застосування винаходу забезпечує збільшення продуктивності за рахунок скорочення часу технологічного циклу. UA 108772 C2 (12) UA 108772 C2 UA 108772 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Винахід належить до технології одержання мінеральних пігментів і може бути використаний в хімічній та інших галузях промисловості. Відомий спосіб одержання жовтого пігменту з розчину заліза (II) сульфату, заснований на двостадійному осадженні (FeOOH) [Шабанова Н.А., Попов В.В., Саркисов П.Д. Химия и технология нанодисперсных оксидов - М.: ИКЦ "Академкнига", 2006. - 309 с]. На першій стадії процесу проводять осадження з наступним окисненням сполук заліза(ІІ) з метою одержання кристалічних частинок сполук заліза(Ш), які використовують далі як затравку для другої стадії процесу: 4FeAn2+8КtOН + О2 → 4FeOOH + 8KtAn + 2Н2О, (1) 2+ + + де An - аніони СІ , 1/2SO4 ; Kt - катіони NH4 , Na , K . На другій стадії проводять осадження карбамідом за рівнянням (2) та окиснення осаду киснем повітря (процес проходить протягом 36 годин): 2FeSO4+2(NH2)2CO + 5Н2О + 0,5О2 → 2FeOOH + 2(NH4)2SO4 + 2СО2. (2) Після цього проводять фільтрацію, сушіння та утилізацію маточного розчину. За технологічними показниками цього процесу у випадку використання вихідної сировини . FeSO4 7H2O одержують з 4 т купоросу 1,1 т жовтого залізооксидного пігменту -FeOOH. Недоліками цього процесу є низька продуктивність, обумовлена значним часом технологічного циклу (36 годин), та високий рН осадження гідроксиду заліза з двовалентного розчину (5,5), що веде за собою застосування великої кількості осадника. Задачею винаходу є підвищення продуктивності за рахунок зменшення часу технологічного циклу та зниження витрат за рахунок використання солі тривалентного заліза. Для вирішення завдання пропонується проводити процес осадження протягом 2 годин з нітрату або сульфату заліза(III) за реакціями: Fe2(SO4)3+3(NH2)2CO+7Н2О → 2FeOOH+3(NH4)2SO4+3СО2. (3) 2Fe(NO3)4+3(NH2)2CO+7H2O → 2FeOOH+6NH4NO3+3CO2. (4) Такий крок дозволяє знизити рН осадження оксигідроксиду заліза -FeOOH, a також дозволить зменшити кількість осадника, необхідного для процесу, а також скоротити час процесу осадження. Для одержання солі заліза (III) пропонується проводити процес окиснення солі заліза (II) пероксидом водню протягом 1 години. В існуючих технологіях як вихідний розчин використовують зазвичай розчин залізного 2+ купоросу, а потім одержаний осад окиснюють. рН осадження Fe з розчину складає 5,5, а рН 3+ осадження Fe складає 2,0 [Гольбрайх З.Е. Практикум по неорганической химии - М. Высшая школа, 1986. - 350 с]. Тобто використання як вихідного розчину двовалентної солі заліза підвищує витрати осадника та знижує продуктивність. Приклад 1 Для визначення кількості пероксиду водню і сульфатної кислоти, необхідної для повного 2+ 3+ окиснення Fe у Fe за реакцією (3) було проведено дослідження: 2FeSO4+H2SO4+H2O2=Fe2(SO4)3+2H2O. (5) Для експериментів використовувався заліза (ІІ) сульфат, пероксид водню (С=32,5 % мас.) і концентрована сульфатна кислота для створення необхідного для окиснення кислого середовища. Приготовлений розчин концентрацією (CFeSO4=180 г/л) розділяли на 5 рівних частин, додавали розрахункову кількість пероксиду водню (С=32,5 % мас.) для кожної частини. Кожна частина окиснювалася протягом різної кількості часу з інтервалом 10 хвилин. Після закінчення заданих проміжків часу порції розчину кип'ятили для руйнування залишкового пероксиду водню, 2+ 3+ остуджували, проводили аналіз на Fe і Fe . Необхідний рН розчину створювали додаванням розрахованої кількості сульфатної кислоти. Результати досліджень представлено у табл. 1. Таблиця 1 Окиснення Fe Час витримки, хв. 10 20 50 30 40 50 2+ пероксидом водню Початковий рН розчину 0,1-0,3 0,3-0,7 1 , % 66,3 71,7 98,0 48,8 46,6 53,1 UA 108772 C2 5 Приклад 2 Як осаджувач пропонується використовувати карбамід, який дозволяє реалізувати м'який режим процесу осадження, необхідний для проведення процесу без місцевих перевищень величини рН. Перевага використання розчинів солей заліза (III) в нижчому значенні рН (2 проти 5,5 для осадження з розчинів солей заліза(II)). Проводити процес осадження пропонується в умовах надлишку осадника. Результати вивчення процесу осадження в умовах різного надлишку осадника представлено у табл. 2. Таблиця 2 Осадження оксигідроксиду заліза розчином карбаміду Розчин Сульфатний Нітратний Надлишок карбаміду 1,6 1,0 2,0 1,6 Ступінь осадження, % 23,7 57,9 43,39 53,1 10 15 20 Приклад 3 Маточні розчини та промивні води пропонується утилізувати відповідно до способузапропонованого в (Патент України №79564 СПОСІБ ЗНЕЗАЛІЗНЕННЯ ВОДИ// О.М. Корчуганова, С.П. Бикова, К.Р. Абузарова, Заявл. 1.11.12, Опубл. 25.04.13 в бюл. № 8). Середній ступінь осадження заліза ~85 %. Осади, що одержані в результаті утилізації, являють собою суміш оксидів та гідроксидів заліза повертають в технологічну схему на стадію приготування розчинів солей заліза. Приклад 4 Було проведено незалежні випробовування одержаних залізооксидних пігментів. Вивчалися такі показники: масова частка сполук заліза, маслоємність, дисперсність, укривистість за [ГОСТ 18172-80. Пигмент желтый железоокисный. Технические условия]. Одержані результати представлені в таблиці 3. Таблиця 3 Результати випробувань якості пігментів Найменування показника 2. Масова частка сполук заліза в перерахунку на Fe2O3, % 7. Маслоємність, г/100 г пігмента 8. Укривистість, г/м 10. Залишок після мокрого просіювання на ситі з сіткою 0063, % 25 30 Результати випробувань Вимоги до Продукт Експериментальний марки Ж-1 "Сумихімпром" зразок 85 86 88 35-60 не більш 20 38 20 50 15 не більш 0,2 0,2 0,01 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб одержання залізооксидного пігменту, що включає одержання осаду FeOOH, який відрізняється тим, що осадження проводять з розчину заліза нітрату (III) або заліза сульфату (III) карбамідом. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що розчин заліза сульфату (III) готують з розчину заліза сульфату (II) окисненням пероксидом водню. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що маточні розчини та промивні води осадження оброблюють з використанням біохімічного, одержаний осад повертають для приготування розчинів нітрату або сульфату заліза. 2 UA 108772 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3