PL48366B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 19 IV 1961 Niemiecka Republika Demokratyczna Opublikowano: 29.VI.1964 48366 KI. 12 u i~ mkp coig It9j06 UKD [BlBLlOTtKA, lnauM^lUil tmll«jj Twórca wynalazku: inz. Friedrich Henneberger Wlasciciel patentu: VEB Elektrochemisches Kombinat Bitterfeld, Bitter- feld (Niemiecka Republika Demokratyczna) Sposób wytwarzania wysokogatunkowego tlenku zelaza z siarczanu zelaza Znanych jest wiele sposobów wytwarzania tlenku zelaza. Wiekszosc tych sposobów odnosi sie do wy¬ twarzania tlenków zelaza stosowanych w specjal¬ nej dziedzinie, na przyklad do pigmentów, kataliza¬ torów, magnetogramonosriików, tworzyw ferryto¬ wych itp.Uwodniony tlenek zelaza (a- lub y-FeOOH) jako pigment otrzymuje sie z roztworów soli zelazawych przez dodatek alkalii i wprowadzenia powietrza w podwyzszonej temperaturze.Nastepnie znane jest otrzymywanie magnetyczne¬ go tlenku zelaza, nadajacego sie jako magnetogra- monosnilk, przez stracanie z roztworów soli zelaza¬ wych za pomoca adikalii iprzy dodatku okreslonej ilosci srodków utleniajacych.Katalizatory, które zasadniczo skladaja sie z tlen¬ ku zelaza, otrzymuje sie wedlug innego sposobu przeiz stracanie z roztworów soli zelazawych, za po¬ moca weglanu sodowego lub amonowego, przy czym wytracony weglan zelazawy na powietrzu lub przy ogrzaniu latwo przechodzi w uwodniony tlenek ze¬ lazowy.Wszystkie przytoczone metody straceniowe wy¬ kazuja te niedogodnosc, ze trzeba stosowac rozcien¬ czone roztwory, to znaczy ma sie do czynienia z du¬ zymi objetosciami, potrzebne sa substancje pomoc¬ nicze jako srodki stracajace, a stracane produkty 2 mozna uwolnic od roztworów reakcyjnych czesto tylko z duzym nakladem pracy lub niedokladnie.Wedlug innych znanych sposobów tlenki zelaza otrzymuje sie przez termiczny rozklad zwiazków 5 zelaza. Nadaja sie do tego zwlaszcza sole zelaza kwasów organicznych, na przyklad szczawian zelaza lub mrówczan zelaza, poniewaz rozkladaja sie one calkowicie juz w stosunkowo niskich temperatu¬ rach. Tego rodzaju zwiazki zelaza sa jednakze fcosz- io towne, a stosowanie ich oplaca sie tylko dla specjal¬ nych celów, na przyklad do przeróbki na wysoko przenikliwe pyly zelazne.Dalej wiadomo, ze mozna wytworzyc tlenek zela¬ za nadajacy sie do dalszej przeróbki dla magneto- 15 gramonosników, jezeli sole zelaza zawierajace siar¬ ke ogrzewac w temperaturze 600° do 800° i rozklad przeprowadzic najkorzystniej do okolo 90%.Wedlug tego sposobu ogrzewac nalezy na przy¬ klad w ciagu 8 godzin, aby w temperaturze 650^C 20 uzyskac rozklad siarczanu w 95%. Tego rodzaju sposób pracy jest nieekonomiczny z powodu duzego nakladu energii i potrzebnej duzej aparatury do prowadzenia reakcji. Poza tym tego rodzaju tlenek zelaza zawiera jeszcze 5% siarczanu, co przeszkadza 25 przy wysokich wymaganiach stawianych tlenkom.Wytwarzanie produktów praktycznie Wolnych od siarczanu, droga termicznego rozkladu siarczanuzelazawego, wymaga temperatury powyzej 800°, je¬ zeli ma sie przeprowadzic rozklad w krótkim, tech¬ nicznie dogodnym czasie. Takna przyklad, w cien- v kich warstewkach o maksymalnej grubosci 25 mm, w przestrzeni reakcyjnej ogrzewanej stopniowo do temperatury 600°C—&50PC mozna przeprowadzic roz¬ klad bezwodnego siarczanu zelazawego w ciagu 5 — 20 minut tak dalece, ze powstaje tlenek zelaza o zawartosci siarki ponizej 0,1V». Powstaja przy tym jednak produkty, które wykazijja juz silny wzrost uziarnienia lufo spadek aktywnosci. Po (przeróbce na . n^agsetogramonosniki otrzymuje sie wskutek tego * wyraznie niekorzystne wlasnosci magnetyczne, tak samo zdolnosc o tworzenia ferrytów z 2^warto- sciowymi tlenkami metalu silnie sie zmniejsza.Obecnie stwierdzono, ze wysokowartosciowe tlen¬ ki zelaza mozna otrzymac, przez termiczny rozklad siarczanu zelazawego w stosunkowo krótkim, a tym samym ekonomicznym czasie reakcji, wynoszacym okolo 25 minut, jezeli uzyskany jako produkt od¬ padkowy siarczan zelazawy zawierajacy wode kry- stali^c^InHvC*iedmiowodzian) odwodnic przez osu¬ szenie do zwiazku jednowodnego, zgranulowac i poddac krótkotrwalemu, wynoszacemu okolo 25 minut termicznemu rozkladowi w komorze o tem¬ peraturze 800—90(rX!, prowadzac rozklad do okolo 80-^95ty#, oraz uwalniajac produkt rozkladu do roz¬ puszczalnych skladników przez wylugowanie i wy¬ mywanie woda, Niespodziewanie udalo sie sposobem wedlug wy¬ nalazku ekonomicznie wytworzyc wysokowartoscio¬ we tlenki zelaza, takie jakie dawniej przy calkowi¬ tym i dlugotrwalym rozkladzie w temperaturze 600—700°C, to jest w warunkach zupelnie nieekono¬ micznych.Sposób wedlug wynalazku posiada poza tym inne zalety. Mianowicie okazalo sie, ze niespodziewane dzialanie powoduje proces wylugowywania woda.Nie tylko umozliwia on usuniecie jeszcze nierozlo- zonego siarczanu zelaza, lecz takze wywoluje wy¬ soka aktywnosc i zdolnosc reakcyjna otrzymanego przy tym a tlenku zelaza. Poza tym okazalo sie, ze przez wylugowanie woda nie calkowicie rozlozo¬ nych skladników tlenku zelaza — siarczanu zelaza, osuwa sie dalece inne siarczany metali ciezkich, znajdujace sie w produkcie wyjsciowym jako za¬ nieczyszczenia. Mianowicie w warunkach rozkladu wedlug wynalazku nie rozkladaja sie one, jak siar¬ czan zelaza na tlenek lub rozkladaja sie w bardzo malym stopniu i przy obróbce produktu rozkladu woda — przechodza do roztworu. Dzieki temu uzy¬ skuje sie, ze tlenek zelaza otrzymany wedlug wy¬ nalazku wykazuje wieksza czystosc nizby mozna bylo oczekiwac po produkcie wyjsciowym. Dal¬ sze podniesienie czystosci, jakie na przyklad po¬ trzebne jest dla specyficznych ferrytów mozna uzyskac w sposób prosty przez przekrytetalizowanie wprowadzanego siarczanu zelaca z wody zwyklymi sposobami.Dalej okazalo sie, ze otrzymane sposobem wedlug wynalazku, wysokowartosciowe tlenki zelaza moz¬ na pod wzgledem wlasciwosci fizycznych czesciowo zmodyfikowac i dostosowac je do chwilowych po¬ trzeb, jezeli stopien rozkladu zmienia sie w grani¬ cach od okolo 80 do 95Vi. Na przyklad produkty, 4 które tylko w 80 — 85°/# zastaly rozlozone nadaja sie zwlaszcza do dalszej przeróbki na magnetogra- monosniki, podczas gdy nadajacy sie dla ferrytów a-FezOt uzyskuje sie przez rozklad do okolo 95#/t. s Okolicznosc, ze czesc siarczanu zelazawego pozo¬ staje niewykorzystana nie ma ekonomicznego zna¬ czenia z powodu jego niskiej ceny. Przy stosowaniu sposobu na skale techniczna powstaje poza tym mozliwosc zastosowania do innych procesów che- 10 micznych roztworów siarczanu zelaza otrzymywa¬ nych przy wymywaniu, i produktów tworzacych sie przy termicznym rozpadzie tlenków siarki (lotne bezwodniki kwasu siarkowego i siarkawego).Przyklad I. Siarczan zelazawy siedmiowod- 15 ny, który na przyklad otrzymywany jest jako pro¬ dukt odpadkowy przy wytrawianiu drutów, w sta¬ nie wilgotnym po odsaczeniu wprowadza sie do pieca obrotowego. Wsad prowadzony jest w prze- ciwpradzie goracego powietrza o temperaturze okalo 20 80-^200°C, przy czym z jednej strony nastepuje osuszenie jego zwiazku jednowodnego, a z drugiej strony skladniki pylu ponizej okolo 0,3 mm tloczone sa pradem powietrza z powrotem do wilgotnego wprowadzanego materialu albo do komory pylowej. 25 Produkt wychodzacy z pieca obrotowego przecho¬ dzi przez pare walców, w których ewentualne agre¬ gaty powyzej 3 mm zostaja rozgniecione. Rozklad termiczny tego materialu nastepuje w koncu pieca obrotowego, ogrzewanego elektrycznie z zewnatrz, 30 przy czym do strefy grzejnej o dlugosci okolo 2 m i temperaturze okolo 800° wprowadza sie na godzine 75 kg surowca, a odbiera 40 kg produktu. Czas trwa¬ nia reakcji wynosi okolo 25 minut. Produkt rozlo¬ zony w SS^/t-ach wylugowywuje sie woda ewentual- 35 nie przy ogrzewaniu do okolo 60*C oraz mieszaniu i po kilkakrotnych dekantacjach lugu macierzystego odsacza, przemywa i ewentualnie suszy.Otrzymany w ten sposób tlenek zelaza zawiera 0,05#/» Mn w stosunku do zawartosci zelaza, podczas 40 S&y produkt wyjsciowy zawieral Ó,27*/o Mn w sto¬ sunki! do zawartosci Fe.Otrzymany tlenek nadaje sie zwlaszcza do dalszej przeróbki na magnetogramonosniki, jezeli w tem¬ peraturze 350° do 400*C zredukowac go wilgotnym 45 wodorem do magnetytu i nastepnie w temperaturze 2*0 — 300* utlenic na y-FetOt.Pomiary magnetyczne daly nastepujace wyniki: Pozostalosc magnetyczna przy 900 erstedach: 384 gaus. cm3, g—K Koercja H6:333 erstedy. 50 Przyklad II. Odpady siarczanu zelazawego rozpuszcza sie w wodzie z dodatkiem malej ilosci kwasu siarkowego, w temperaturze 60°. Ten pra¬ wie nasycony roztwór saczy sie na goraco, po czym przy powolnym oziebianiu w ciagu 4 godzin na- 55 stepuje krystalizacja. Przesacz stosuje sie ponow¬ nie do rozpuszczania. Odsaczony, wilgotny siarczan zelazawy siedmiowodny osusza sie wstepnie w spo¬ sób podany w przykladzie I i granuluje. Rozklad termiczny nastepuje jak w przykladzie I, jednakze 60 przy temperaturze pieca okolo 850°, przy czym uzy¬ skuje sie stopien rozkladu = 95°/t. Po wylugowaniu, przemyciu i wysuszeniu otrzymuje sie 99,9°/o-owy tlenek zelaza (FetO% -r- lotne zanieczyszczenia), któ¬ ry nadaje sie zwlaszcza do wytwarzania ferrytów 65 o wysokiej przenikliwosci.48366 5 6 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe w komorze ogrzanej do temperatury 800 — 900°C, znamieny tym, ze odwadnianie prowadzi sie do Sposób wytwarzania wysokogatunkowego tlenku uzyskania zwiazku jednowodnego, a rozklad do zelaza z siarczanu zelazawego zawierajacego wode okolo 80 — 95% i na koniec produkt rozkladu przez krystalizacyjna przez odwodnienie tego siarczanu, 5 wylugowanie i wymywanie woda uwalnia sie od zgranulowanie i krótkotrwaly rozklad termiczny rozpuszczalnych skladników. PL