CS251746B1 - Preparation method of the alfa iron trioxide - Google Patents

Abstract

Způsob přípravy alfa-kysličníku železitého bezodpadovou technologii, při které se jako výchozí suroviny využívá chlorid železitý, který odpovídá v řadě metalurgických a chemických procesů jako vedlejší produkty. Tento se hydrolyzuje při teplotě 60 az 100 °C roztokem alkalického hydroxidu při pH 2,5 až 7 za přídavku železnaté soli či alkalického siřičitanu, pyrosiřičitanu nebo hydrosiřičitanu z množství nejméně 0,5 % mol na nasazený chlorid železitý, směs se zahřívá na 100 °C po bodu výhodně 30 minut. Produkt se dále zpracuje podle uvažovaného způsobu aplikace.Process for the preparation of alpha-ferric oxide wasteless technology which is used as starting material ferric chloride, which is in line metallurgical and chemical processes as by-products. This is hydrolyzed at 60 to 100 ° C with an alkaline solution hydroxide at pH 2.5 to 7 with addition ferrous salts or alkaline sulfites, bisulfite or bisulfite from at least 0.5 mol% per seed ferric chloride, the mixture is heated at 100 ° C for a point of preferably 30 minutes. Product is further processed according to the contemplated method of application.

Description

Vynález se týká způsobu přípravy alfa-kysličníku železitého bezodpadovou technologií z chloridu železitého.The present invention relates to a process for the preparation of alpha-iron oxide by a waste-free technology from ferric chloride.

Kysličník železitý, který se vyskytuje v různých modifikacích, se ve velkém množství zpracovává jako pigment a používá se při přípravě gumy, papíru, v keramickém průmyslu a při přípravě nátěrových hmot. V poslední době se užívá speciální krystalické modifikace do antikorosních nátěrů, hlavně pro konstrukční materiály. V různě upravené kvalitě nachází široké uplatnění i v elektronice. Slouží rovněž jako výchozí surovina k přípravě organoželezitých sloučenin. Všechny aplikace vyžadují kysličník železitý o daných specifických vlastnostech, odpovídajících určitému zpracování a tyto vlastnosti jsou závislé na použité technologii výroby.The ferric oxide, which is present in various modifications, is processed in large quantities as a pigment and is used in the preparation of rubber, paper, in the ceramic industry and in the preparation of paints. Recently, special crystalline modifications have been used in anticorrosive coatings, mainly for construction materials. It is widely used in electronics in various quality adjustments. It also serves as a starting material for the preparation of organo-ferric compounds. All applications require iron (III) oxide with specific processing characteristics and depend on the production technology used.

Z velkého rozsahu použití vyplývají vysoké nároky na objem produkce výroby, jejíž surovinová základna je zajišťována jednak z přírodních zdrojů, jednak se ve velké míře využívá druhotných surovin, příkladem jsou železnaté soli, jako síran nebo chlorid, odpadající při výrobě titanové běloby nebo v metalurgickém průmyslu. V případě, že výchzí sloučeninou jsou hydratované formy kysličníku železitého, většinou přírodní materiály, je bezvodá formě získávána žíháním při různých teplotách. Proces je značně energeticky náročný. Synteticky se kysličník železitý vyrábí upravenou oxidací sirníku železnatého nebo termickým štěpením síranu železnatého či jiných železnatých případně železitých solí. Je známa rovněž metoda přípravy kysličníku železitého ze síranu železnatého mokrou cestou, na příklad oxidačním srážením síranu železnatého s použitím hematitových zárodků, jakto krystalizačních center, nebo přeměnou některých modifikací hydroxidu železitého za tlaku a teploty vyšší než 100° C. Jako další je možno uvést způsob, podle kterého gama-oxidhydroxid železitý přechází na kysličník železitý v alkalickém prostředí za přítomnosti síranu železnatého o koncentraci větší než 0,05 mol/1. K popisované sloučenině vede rovněž redukce aromatických nitrolátek, používající práškového železa nebo síranu železnatého jako redukčního činidla. Nevýhodou těchto způsobů je, že poskytují většinou směs kysličníkuThe wide range of applications implies high production volumes, the raw material base of which is sourced from both natural resources and a wide range of secondary raw materials, such as ferrous salts, such as sulphate or chloride, falling off in the titanium dioxide industry or in the metallurgical industry. . When hydrated forms of ferric oxide, mostly natural materials, are the starting compound, the anhydrous form is obtained by annealing at different temperatures. The process is very energy intensive. Synthetically, ferric oxide is produced by modified oxidation of ferrous sulfide or by thermal cleavage of ferrous sulfate or other ferrous or ferric salts. Also known is a method of preparing ferric oxide from ferrous sulfate by the wet process, for example, by oxidative precipitation of ferrous sulfate using hematite nuclei as crystallization centers, or by converting some modifications of ferric hydroxide at a pressure and temperature above 100 ° C. wherein gamma ferric oxide is converted to ferric oxide in an alkaline medium in the presence of ferrous sulfate at a concentration greater than 0.05 mol / l. Reduction of aromatic nitro compounds using powdered iron or ferrous sulfate as reducing agent also leads to the present compound. The disadvantage of these methods is that they usually provide a mixture of oxide

-2251 746 železitého a kysličníku železnato-železitého, přičemž lze těžko zaručit jejich stálé složení a reprodukovatelnou kvalitu.It is difficult to guarantee their stable composition and reproducible quality.

Hlavní důraz při velkotonážních výrobách kysličníku železitého, vycházejících ze železitých či železnatých solí, je v současné době kladen na vyřešení zpracování značného množství odhadů z výroby v podobě vodných roztoků anorganických solí. Tato skutečnost má velký význam při výběru určité varianty přípravy současně s uvažovaným způsobem aplikace, nebo? všechny druhy v úvahu přicházejících syntéz neposkytují výsledný materiál ve stejné kvalitě, t.j, co do fysikálních vlastností jako barva, distribuce částic a podobně, tak chemických vlastností, na příklad rozpustnost v kyselinách, Termipké zpracování příslušných surovin poskytuje produkty určené pro aplikaci jako pigment, nehodí se však vzhledem k možnému znečištění dalšími prvky, jako surovina pro zpracování na organoželezité sloučeniny. Důvodem je i to, že podle známých údajů se žíháním získává forma špatně rozpustná v kyselinách. Postupy, psočívající na příklad v oxidačním srážení síranu železnatého jsou nevýhodné vzhledem k zdlouhavému procesu oxidace a potřebě speciálních zařízení, přičemž zůstává nedořešena otázka vhodného zpracování vznikajících odpadů.The main emphasis in large-scale production of ferric oxide based on ferric or ferrous salts is currently aimed at solving the processing of a large number of production estimates in the form of aqueous solutions of inorganic salts. This is of great importance when selecting a particular preparation variant at the same time as the intended method of application, or? not all types of candidate syntheses provide the resulting material in the same quality, ie in terms of physical properties such as color, particle distribution and the like, as well as chemical properties, such as acid solubility. However, due to possible contamination with other elements, as a raw material for processing into organo-ferric compounds. This is also because, according to known data, the acid-soluble form is obtained by annealing. Processes involving, for example, the oxidative precipitation of ferrous sulfate are disadvantageous due to the lengthy oxidation process and the need for special equipment, while the question of the appropriate treatment of the generated waste remains unresolved.

Nyní byl nalezen nový způsob přípravy alfa- kysličníku železitého bezodpadovou technologií z chloridu železitého, jehož podstata spočívá v tom, že se vodný roztok chloridu železitého hydrolyzuje při teplotě 60 až 100° C roztokem alkalického hydroxidu při pH suspenze 2,5 až 7, s výhodou 4,5, ze přídavku železnaté soli či alkalického siřičitanu, pyrosiřičitanu nebo hydrosiřičitanu v množství větším než 0,5 % mol na nasazený chlorid zelezitý, přičemž reakční směs se zahřívá na teplotu 100° C po dobu delší než 15 minut, s výhodou 30 minut a vyloučený produkt se dále zpracuje běžnými separačními metodami podle uvažovaného způsobu aplikace.We have now found a novel process for the preparation of ferric alpha-oxide by a waste-free technology from ferric chloride, which comprises the step of hydrolyzing an aqueous ferric chloride solution at 60 to 100 ° C with an alkaline hydroxide solution at a suspension pH of 2.5 to 7, preferably 4.5, by the addition of an iron (III) salt or an alkali sulphite, pyrosulphite or hydrosulphite in an amount of more than 0.5 mol% per annum of ferrous trichloride, the reaction mixture being heated to 100 ° C for more than 15 minutes, preferably 30 minutes and the precipitated product is further processed by conventional separation methods according to the intended mode of application.

Výsledkem technologického procesu je červenohnědá sraženina, která vlivem svých fysikálních vlastností i chemických vlastností může být aplikována jako pigment nebo pro přípravu organoželežitých sloučenin.The result of the technological process is a reddish-brown precipitate which, due to its physical properties and chemical properties, can be applied as a pigment or for the preparation of organo-iron compounds.

Výhodou postupu podle vynálezu je, že využívá jako výchozí surovinu chlorid železitý, který odpadá v řadě metalurgických i chemických procesů jako vedlejší produkt. Vlivem optimalizace reakčních podmínek probíhá syntéza v koncentrovaném roztoku , což mé výhodu v možnosti použití maloobjemových aparátů s velkým specifickým výkonem.An advantage of the process according to the invention is that it uses ferric chloride as the starting material, which is eliminated as a by-product in a number of metallurgical and chemical processes. Due to the optimization of the reaction conditions, the synthesis proceeds in a concentrated solution, which has the advantage of the possibility of using small-volume apparatuses with high specific performance.

-3251 748-3251 748

Následkem výše uvedené skutečnosti se získá.rovněž koncentrovaný roztok odpadajícího alkalického chloridu, který v případě hydrolyzy hydroxidem sodným, může být zpracován na příklad elektrolýzou zpět na chlor pro přípravu chloridu železitého a hydroxid sodný na hydrolýzu<> Tímto způsobem lze vyřešit problematiku bezodpadové technologie. Další výhodou uvedeného postupu je, že vzniká sraženina s takovou distribucí částic, které rychle sedimentují na malý objem. Této skutečnosti lze s výhodou využít při následném zpracování kysličníku železitého v další reakci. S výhodou je tedy možné odstranění anorganických solí dekantačním způsobem promývání. V důsledku toho je ušetřeno filtrační zařízení s nepříjemnou manipulací s materiálem včetně další nádoby na reakci , jenž může být uskutečněna v téže nádobě, ve které byl připravován kysličník železitý. V případě filtrace produktu je výsledná pasta asi 70% a tudíž na své vysušení nespotřebuje tolik energie jako u jiných postupů. Spotřeba energie na výrobu kysličníku železitého podle vynálezu je nižší než při termických procesech. Positivně z tohoto hlediska působí i využití reakčního tepla z procesu hydrolýzy.Consequently, a concentrated solution of the waste alkaline chloride which, in the case of hydrolysis with sodium hydroxide, can be processed, for example, by electrolysis back to chlorine for the preparation of ferric chloride and sodium hydroxide for hydrolysis. A further advantage of the process is that a precipitate is formed with a particle distribution that rapidly settles to a small volume. This fact can be advantageously used in the subsequent treatment of ferric oxide in a further reaction. Thus, it is advantageously possible to remove the inorganic salts by a decantation washing method. As a result, a filtration device with unpleasant material handling, including an additional reaction vessel, which can be carried out in the same vessel in which the ferric oxide was prepared, is spared. In the case of product filtration, the resulting paste is about 70% and therefore does not consume as much energy to dry as other processes. The energy consumption for producing the iron (III) oxide according to the invention is lower than in thermal processes. The use of reaction heat from the hydrolysis process also has a positive effect.

Příklad 1Example 1

Do reaktoru, opatřeného míchadlem, se předloží 200 1 vody a 115 kg krystalického chloridu železitého. Po rozpuštění se přidá 0,5 kg siřičitanu sodného , roztok se vyhřeje na 80° C a hydrclyzuje 108 1 10 mol/1 hydroxidu sodného. Vytvořená suspenze o pH 5 se zahřeje na 100° C a udržuje po dobu 30 minut. Za tepla se zfiltruje, promyje do ztráty chloridů a vysuší. Získá se 33,9 kg červenohnědého prášku alfa-kysličníku železitého.200 L of water and 115 kg of crystalline ferric chloride are charged into a reactor equipped with a stirrer. After dissolution, 0.5 kg of sodium sulfite is added, the solution is heated to 80 DEG C. and hydrolysed with 108 l of 10 mol / l sodium hydroxide. The resulting suspension of pH 5 is heated to 100 ° C and held for 30 minutes. It is filtered while hot, washed to a loss of chloride and dried. 33.9 kg of a reddish-brown alpha-iron oxide powder are obtained.

Příklad 2Example 2

Do 80 1 vody se odměří 40 1 40% roztoku chloridu železitého, který se po přídavku 0,28 kg síranu železnato-amonného hydrolyzuje 45 1 10 mol/1 hydroxidu sodného. Suspenze se zahřívá dále na 100° C po dobu 30 minut a potom zpracuje běžným postupem. Získá se 11,1 kg červenohnědého prášku alfa- kysličníku železitého.40 l of a 40% solution of ferric chloride are metered into 80 l of water and hydrolyzed with 45 l of 10 mol / l sodium hydroxide after addition of 0.28 kg of ammonium sulfate. The suspension is heated further at 100 ° C for 30 minutes and then worked up in a conventional manner. 11.1 kg of reddish-brown iron (III) -oxide powder are obtained.

Claims (1)

Způsob přípravy alfa-kysličníku Železitého bezodpadovou technologií z chloridu železitého*vyznačený tím, že se vodný roztok chloridu železitého hydrolyzuje při teplotě 60 až 100° C roztokem alkalic kého hydroxidu při pH suspenze 2,5 až 7, s výhodou 4,5,za přídavku železnaté soli či alkalického siřičitanů, pyrosiřičitanu nebo hydrosiřičitanu v množství větším než 0,5 % mol na nasazený chlorid železitý, přičemž reakční směs se zahřívá na teplotu 100° C po dobu delší než 15 minut, s výhodou 30 minut a vyloučený produkt se déle zpracuje běžnými separačními metodami podle uvažovaného způsobu aplikace.A process for the preparation of ferric alpha-oxide by a waste-free ferric chloride technology, characterized in that the aqueous ferric chloride solution is hydrolyzed at 60 to 100 ° C with an alkaline hydroxide solution at a suspension pH of 2.5 to 7, preferably 4.5, with iron (III) salt or alkali sulphite, pyrosulphite or hydrosulphite in an amount of more than 0.5 mol per mol of ferric chloride used, the reaction mixture is heated to 100 ° C for more than 15 minutes, preferably 30 minutes, and the precipitated product is worked up longer by conventional separation methods according to the intended method of application.