RU1806095C - Способ получени безводного хлорного железа - Google Patents

Abstract

Безводное хлорное железо получают хлорированием отходов обогащени  железных руд газообразным хлором при 350- 400°С в присутствии 5-7% углеродистого восстановител . 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к области получени  безводных хлоридов металлов, в частности к способам получени  безводного хлорного железа.

Целью изобретени   вл етс  удешевление процесса при одновременном повышении содержани  хлорного железа в продукте.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе получени  безводного хлорного железа, включающем хлорирование железосодержащего сырь  при температурах 350-400°С, в качестве железосодержащего сырь  используют хвосты - отходы обогащени  железных руд.

Поставленна  цель достигаетс  также и тем. что хлорирование железосодержащего сырь  ведут в присутствии 5-7% углеродистого восстановител .

Химический состав отходов, %: Fe 12- 17), СаО (10-15), Slp2 (27-32), (7-11), МдО (5-12), МпО (0.35-0,4), Р20з (0,19-0,3), S (1.9-4,17). Со (0,02-0,04), Си (0,1-0,15). Zn (0,19-0.2).

Влажность отходов 10-20% (в зависимости от глубины залегани ). Хран тс  на открытом воздухе.

Отходы обогащени  железных руд (хвосты ) имеют сложный минералогический состав и содержат 15-18% железа в составе силикатов, алюминатов, алюмосиликатов, сульфидов и т.д. (халькопират - CuFeS2. ан- драдит - ЗСаО РеаОз 3S102. пирит - FeS2, пирротин - FeS, гетит - FeOOH и др.). В результате хлорировани  отходов обогащени  образуетс  хлорное железо.

CuFeS2+C+2Cl2 FeCl3+CuCI+CS2

CuFeS2+4Cl2 FeCl3+CuC +2SCl2

3CaOFe2033Si02+3C+6Cl2 2FeCl3+3CaCl2 +3S102+3C02

FeS2+7/2Cl2 FeCl3+2SCl2 FeS2+1 /2C+5/2C 2 FeCl3-M /2CS2+SCl2 FeS+1 /4C+2Cl2 FeC 3+1 /4CS2+1 /2SCI2 FeS+5/2Cl2 FeCl3+SCI2. :.. F.eOOH+3/4C+3/2Ci2 FeCI3+1 /2HiO+ :+3/4C02 Г

Все указанные процессы термодинамически возможны.

ел

G

о о о о ел

со

Последующа  возгонка и сублимаци  хлорного железа позвол ет выделить его в чистом виде.

Нижний температурный предел хлорировани  равный 350°С позвол ет перевести образующеес  хлорное железо в газообразное состо ние, верхний 400°С позвол ет достичь необходимой степени хлорировани  шихты, способствует отделению хлорного железа в виде газа. Кроме того, при повышении температуры процесса 400°С снижаетс  степень хлорировани  железа за счет образовани  легкоплавких хлоридов, которые обволакивают твердые частицы шихты и снижают доступ хлора. Необходимо отметить активизирующее действие углерода на процесс хлорировани , что св зано со значительным уменьшением свободной энергии в суммарном процессе

FeOOH+C+2CI2 FeCl3-H-ICI+C07 в сравнении с реакцией с вытеснением кислорода .

4FeOOH+6Cl2 4FeCl3+302+3H20.

Оптимальное содержание тонкоизмельченного углеродистого восстановител , например, нефтекокса, составл ет 5-7% (см. таблицу). При содержании нефтекокса менее 5% увеличиваетс  врем  хлорировани  и низка степень хлорировани . Более высокое содержание восстановител  (7%) увеличивает соответстиенно его расход без существенного увеличени  степени хлорировани .

При м е р. Шихту, содержащую отходы обогащени , содержащие 15-18% железа (размер частиц 0,001-0,5 мм) и (5-7)% тонко- измельченного углеродистого восстановител  (нефтекокс) по ГОСТ 4.110-84, засыпают в хлоратор. Количество шихты дл  каждого из опытов, результаты которых представлены в таблице, составл ло 50 грамм. При достижении температур хлорировани  (300-450°С) в результате нагрева печи включают подачу хлора, расход которого 3,0 л/ч. В результате хлорировани  образуетс  хлорное железо, которое при температуре хлорировани  переходит в газовую фазу и сублимируетс  на стенках конденсатора при температуре ниже, чем температура сублимации хлорного железа. Оптимальное врем  хлорировани , как показывают данные опытов, составл ет 1 ч, Так, по данным опытов 6 и 7 (см. таблицу) следует, что при увеличении времени хлорировани  до 2 ч (опыт 7) при одном и том же расходе хлора степень хлорировани  соединений железа и выход сублимированного хлорного железа существенно не увеличиваетс ,

По окончании процесса хлорировани 

хлоратор продувают аргоном дл  удалени  из системы остаточного хлора и других газов . Резиновую пробку отдел ют вместе с хлоратором от конденсатора. Безводное хлорное железо (гигроскопическое вещество ), сублимированное на стенках конденсатора , загружают в герметические емкости. Сублимированное хлорное железо содержит 98,7-99,6% , остальное хлориды алюмини , кремни , серы. Степень хлорировани  отходов обогащени  не превышает 30%, что св зано с трудност ми вскрыти  природных материалов. Однако и эти результаты показывают, что из 1 т. исходной шихты получаетс  около 100 кг безводного

хлорного железа. Установлены оптимальные услови  дл  получени  хлорного железа: температура 350-400°С, содержание углеродистого восстановител  - 5-7%, расход хлора Зл /ч, что позвол ет достичь определенной степени хлорировани  и создать газовый поток дл  транспортировки газообразного хлорного железа в зону конденсации .

По сравнению с прототипом, предлагаемый способ обеспечивает получение более дешевого безводного хлорного железа ввиду использовани  отходов при обогащении руд. Использование хвостов расшир ет также сырьевую базу производства хлорного железа.

Оставша с  часть шихты, отмыта  водой от нелетучих хлоридов (Са. Мд, Мп, Си, Со и т.д.) может быть использована в каче- стве мелкого наполнител  при производстве строительных растворов и бетонов.

о

Формул а изо бретени  

Способ получени  безводного хлорного железа, включающий хлорирование железосодержащего сырь  .газообразным хлором при 350-400°С с отделением готового продукта , отличающийс  тем, что, с целью

удешевлени  процесса при одновременном повышении содержани  хлорного железа в продукте, в качестве железжосодержащего сырь  используют отходы обогащени  железных руд и хлорирование ведут в присутствии 5-7%-ного углеродистого восстановител .

Результаты опытов по хлорированию отходов обогащени  железосодержащих руд