CC BY
26Scientific Journal Impact Factor
УДК 661.846
ПОЛУЧЕНИЕ СУЛЬФАТА НАТРИЯ И ЖЕЛЕЗООКСИДНОГО ПИГМЕНТА НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗНОГО КУПОРОСА
Шаматов Сирожиддин Абдижалил угли Ассистент кафедры «Технология силикатных материалов, редких и
благородных металлов» Ташкентского химико-технологического института. sirojiddinshamatov@gmail. com Рахманов Илхом Уралбай угли Ассистент кафедры «металлургии» Алмалыкского филиала Ташкентского государственного технического университета ilhomr 95@gmail. com
Аннотация: В данной работе представлены исследование и разработка способа получения сульфата натрия и железооксидного пигмента на основе железного купороса.
Разработан процесс переработки, железного купороса путем щелочной конверсии с механоактивацией реакционной смеси, образующейся в системе FeSO4-H2SO4-NaOH-H2O-O2 и получением a-Fe2O3 и Na2SO4.
Изложены экспериментальные данные исследования процесса извлечение сульфата натрия из продуктов конверсии железного купороса.
Представлена разработанная функциональная схема комплексная переработки железного купороса на a-Fe2O3 и Na2SO4.
Приведены расходные коэффициенты компонентов на единицу продукта частности сульфата натрия.
Ключевые слова: Сульфат натрия, железооксидный пигмент, железный купорос, гидроксид натрия, механоактивация, конверсия, фильтрация, термообработка, кристаллизация.
Abstract: This paper presents the research and development of a method for the production of sodium sulfate and iron oxide pigment based on iron vitriol. A process for processing iron vitriol by alkaline conversion with mechanical activation of the reaction mixture formed in the FeSO4-H2SO4-NaOH-H2O-O2 system and the production of a-Fe2O3 and Na2SO4 has been developed. Experimental data on the process of extracting sodium sulfate from the products of iron vitriol conversion are presented. The developed functional scheme of complex processing of iron vitriol on
Scientific Journal Impact Factor
a-Fe2O3 and Na2SO4 is presented. The consumption coefficients of the components per unit product of sodium sulfate are given.
Key words: sodium sulfate, iron oxide pigment, iron vitriol, sodium hydroxide, mechanical activation, conversion, filtration, heat treatment, crystallization.
В мировой практике применяют ряд способов получения железооксидного пигмента, представлявшего собой мелкодисперсный а-Бе2О3, широко применяемый в ряде отраслей для окраски изделий и материалов. Известные технологии базируются на использовании чаще всего солей железа (II), среди которых наибольшее распространение получил сульфат железа (II), т.е. железный купорос Ее8О4-7Н2О отход металлургических, металлообрабатывающих предприятий.
При переработке железного купороса на а-БегОз образуются побочные сульфата содержащие продукты, применение которых определяется их составом и свойствами. Исходя из анализа известных данных следует отметить, что основное внимание как исследователей, так и производителей направлено на получение целевого продукта как лессирующего, кроющего пигмента заданных дисперсности и цветовых характеристик. Образующиеся при этом побочные продукты, в виде разбавленных растворов сульфатсодержащих солей, в частности, сульфата аммония, калия не находят практического применения, являются отходами. В последнее время появляются работы российских исследователей, направленных на комплексную переработку железного купороса с целью получения хроматического неорганического пигмента а-Бе2О3, сульфата аммония [(МН4)2ЗО4], и сульфата калия (К2ЗО4), как технических продуктов для использования в качестве минерального удобрения.
Поэтому, создание технологии переработки железного купороса с получением двух целевых продуктов: железосодержащих в виде пигментного оксида железа и сульфатасодержавшего соединения, является важной и актуальной задачей как с научной, так и практической значимости.
Исходя из этого, целю данной работы явилось исследование процесса переработки железного купороса путем щелочной конверсии с механоактивацией реакционной смеси, образующейся в системе Ее8О4-Н28О4-№ОН-Н2О-О2 и получением а-Бе2О3 и №28О4.
Известен ряд способов переработки железного купороса с целью получения кислородсодержащих соединений железа, используемых как
ВСТУПЛЕНИЕ
ОБСУЖДЕНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ
Oriental Renaissance: Innovative, R VOLUME 1 | ISSUE 4
educational, natural and social sciences О ISSN 2181-1784
Scientific Journal Impact Factor SJIF 2021: 5.423
пигментных, магнитных материалов[1]. Побочными продуктами при этом являются серосодержащие газы или растворы солей, в частности, сульфат калия или аммония. Авторами [2,3] предложен способ получения гематита, как красного пигмента, с использованием железного купороса, водного раствора сульфата калия, с образованием в качестве побочного продукта калийсодержащего концентрированного жидкого удобрение.
В данной работе исследован процесс конверсии железного купороса в присутствии щелочного реагента NaOH с целью получения гематита как красного пигмента и побочного продукта - сульфата натрия.
При исследовании использовали железный купорос который имел следующий состав мас.%: FeSO4 - 52,0, H2O - 46,97. свободная H2SO4 - 0,98, н.о. - 0,05; и 50%-ный раствор гидроксида натрия. Мольное соотношение между реагентами составляло FeSO4:NaOH = 1:2, содержание H2O в реакционной смеси - 62,0мас.%. Процесс переработки железного купороса на оксид железа и Na2SO4 состоял из стадий, представленных на рисунке 1.
H2O i
1
NaOH
воздух
FeSO4
суспензия
Na2SO4
2 3 -▼- 4 5 7
-W —W
t
NaOH
Fe2O3
Рисунок 1. Схема стадий переработки железного купороса
на Fe2Oз и Na2SO4
1-Приготовление раствора №ОИ 2-Смешение реагентов 3-Механоак-тивация 4-Окисление соединений 5- Фильтрация и отмывка осадка от сульфата калия 6-Кристаллизация сульфата калия 7-Термообработка твердой фазы.
Механоактивацию проводили в планетарной мельнице в течение 7-10 минут при числе оборотов 500/мин. При окисление соединений железа (II) в продуктах конверсии температура составляла 40-600С. Твердую фазу отделяли на вакуум-фильтре, отмывку от Ка2БО4 осуществляли И2О с температурой 40-450С. Кристаллизацию Ка2БО4 производили политермическим способом в интервале температур 10-300С. Твердую фазу термообрабатывали в интервале температур 200-6000С.
6
Oriental Renaissance: Innovative, R VOLUME 1 | ISSUE 4
educational, natural and social sciences О ISSN 2181-1784
Scientific Journal Impact Factor SJIF 2021: 5.423
Независимо от условий щелочной конверсии FeSO4 и окисления образующихся соединений, на стадии термообработки образуется гематит в результате ряда фазовых превращений: дегидратации гидратированных оксидов железа FeOOH, ферригидрита 5Fe2O39H2O, термического разложения солей типа Fe8O8(OH)6SO4, которые протекают в температурном интервале 200-7500С.
В процессе проведения экспериментальных исследований было установлено, что состав жидкой фазы, образующейся в процессе переработки железного купороса на a-Fe2O3 в присутствии NaOH зависит от ряда факторов, влияющих как на степень конверсии FeSO4, так и окисление соединений Fe2+. Установлено, что при степени окисления Fe2+ менее 80,0% в жидкой фазе присутствуют растворимые соли железа (III), которые кристаллизуются совместно с Na2SO4 после отделения твердой фазы и охлаждения жидкой. При степени окисления соединений Fe2+ 95,0% и выше достигаемой введением в продукты конверсии FeSO4 окислителей и нагреванием до 70-800С, жидкая фаза представляет собой раствор сульфата натрия, концентрация которого находится на уровне 38,0%, что приближается к насыщенному раствору при температуре 300С, по таблице1.
Таблица 1
Растворимость Na2SÜ4 в воде
Na2SO4 в 100 г воды при данной температуре, г
Температура, 0С
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
4,9 9,1 19,5 40,8 48,8 47 45,3 44 43,7 42,7 42,5
Показано влияние температуры на степень и скорость отмывки твердой фазы от растворимой соли Na2SO4.
Рассчитана степень использования сульфата железа и NaOH в процессе щелочной переработки железного купороса на а- Fe2O3 и Na2SO4. Согласно стехиометрическому уравнению:
2FeSO4+4NaOH+0,5O2 ^ 2FeOOH+2Na2SO4+H2O Теоретический расходный коэффициент для получения Na2SO4 по FeSO4, NaOH составляет 1,1кг/кг и 0,56кг/кг, соответственно. Практический расходный коэффициент, с учетом выхода Na2SO4, равен 1,6кг/кг по FeSO4 и 0,78кг/кг по NaOH.
Scientific Journal Impact Factor
Следовательно, степень использования сульфата железа для получение на его основе Ка2БО4 составляет 68,75%, №ОИ - 71,79%. Степень использования сырьевых компонентов может быть увеличена, с учетом промывной воды, образующейся на стадии отмывки.
1. Получение на основе железного купороса ферроферриоксидов как магнитных порошков
ЛС Ещенко, РА Воронцов, ИУ Рахманов - 2020
2. Получение сульфата калия на основе железного купороса ИУ Рахманов - 2020
3. Исследование состава и свойств промежуточных и конечных продуктов в системе FeSO Г41-И Г2] БО Г41-КОИ-И Г2] О
ИУ Рахманов, ВВ Климович, ДВ Гайдук - 2020
ЛИТЕРАТУРА (REFERENCES)
