RU2292330C1 - Способ получения формиата железа (ii) в водной среде - Google Patents
Способ получения формиата железа (ii) в водной среде Download PDFInfo
- Publication number
- RU2292330C1 RU2292330C1 RU2005131640/04A RU2005131640A RU2292330C1 RU 2292330 C1 RU2292330 C1 RU 2292330C1 RU 2005131640/04 A RU2005131640/04 A RU 2005131640/04A RU 2005131640 A RU2005131640 A RU 2005131640A RU 2292330 C1 RU2292330 C1 RU 2292330C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- liquid phase
- formic acid
- oxide
- salt
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению солей металлов органических кислот, в частности к получению соли двухвалентного железа и муравьиной кислоты. Способ осуществляют прямым взаимодействием водного раствора муравьиной кислоты с железом и/или его сплавами и оксидами железа Fe2О3 и Fe3O4 в бисерной мельнице вертикального типа по всей высоте со стальной обечайкой, с подводом тепла, оборудованной механической мешалкой и обратным конденсатором-холодильником. В аппарат загружают 23-46%-ный водный раствор муравьиной кислоты в качестве жидкой фазы в массовом соотношении со стеклянным бисером 1:1,25, затем вводят оксид Fe3O4 или Fe2О3 в количестве 0,27-0,49 или 0,48-0,64 моль/кг жидкой фазы соответственно, и, кроме того, в количестве 18% от массы жидкой фазы добавляют порошок восстановленного железа и/или битого чугуна, и/или ломаной стальной стружки в любых массовых соотношениях. Включают механическое перемешивание, обогрев и поддерживают температуру в зоне реакции в диапазоне 55-75°С. Процесс прекращают, когда практически полностью израсходован весь загруженный оксид. Суспензию соли отделяют от непрореагировавшего железа, его сплава и бисера и разбавляют водой до содержания муравьиной кислоты в пределах 1-2 моль/кг. Полученную массу при перемешивании медленно нагревают до температуры 85-95°С, контролируя переход твердой фазы в раствор. Полученный раствор подвергают горячему фильтрованию, упаривают, охлаждают и отделяют кристаллы соли. Фильтрат и ранее полученный дистиллят возвращают на повторный процесс. Технический результат - упрощение процесса с использованием доступного сырья.
Description
Изобретение относится к технологии получения соли двухвалентного железа и муравьиной кислоты и может быть использовано в различных областях промышленной и лабораторной химии при получении композиционных материалов и в аналитическом контроле.
Известен способ получения ацетата железа (II) взаимодействием металла с уксусной кислотой в присутствии окислителя, который ведут в два этапа, причем на первом этапе в качестве окислителя используют воздух в режиме барботажа при интенсивном механическом перемешивании порошка железа с уксусной кислотой с добавкой уксусного ангидрида при температуре 17-25°С, во втором - соль железа (III) (продукт первого этапа) при увеличенном содержании уксусного ангидрида и 35-40°С в среде азота до полного расходования всей накопившейся в первом этапе соли железа (III). (Положительное решение по заявке №2004108557/04 (009021) от 03.08.05).
Недостатками данного способа является следующее.
1. Использование и на первом, и на втором этапе практически безводных сред, обеспечиваемых дополнительным вводом в реакционную смесь уксусного ангидрида в качестве обезвоживающего компонента и стимулирующей добавки.
2. Ведение второго этапа процесса в среде азота, что предопределено нестабильностью ацетата железа (II) к кислороду воздуха, даже если основная масса такой соли находится в виде суспензии.
3. Основным источником катиона соли является металл, который, хотя и широко используется в практических целях, к природным соединениям не относится.
4. Данный способ имеет много индивидуальных особенностей, предопределенных анионом соли железа. Поэтому замена аниона уксусной кислоты на анион другой карбоновой кислоты приведет к очень существенным переменам в ассортименте и последовательностях операций, как и в режимах протекания каждой из них.
Наиболее близким к заявляемому является способ получения ацетата железа (II), в соответствии с которым взаимодействие металла с уксусной кислотой проводят в присутствии оксидов железа Fe2O3 или Fe3O4, молекулярного йода и уксусного ангидрида в бисерной мельнице с высокооборотной механической мешалкой при 80°С с периодическим отбором твердой фазы ацетата железа (II) путем фильтрования и возвратом фильтрата на повторный процесс.
Недостатками данного процесса являются высокие требования к поддержанию практически безводной среды, проведение процесса получения и выделения соли в среде азота, а также высокая предопределенность ассортимента и последовательности операций как и режимов их протекания природой получаемой соли-продукта. Вместе с тем в данном способе основными источниками катиона соли является не железо, а оксиды железа, которые относятся к природным ископаемым.
Задачей предлагаемого решения является - получить из аналогичного железосодержащего сырья формиат железа (II), проводя процесс в среде, легко превращаемой в благоприятную жидкую фазу для перекристаллизации продукта при его выделении и очистке.
Поставленная задача достигается тем, что в качестве жидкой фазы для взаимодействия железа и его оксида используют 23-46%-ный водный раствор муравьиной кислоты, который дозируют в массовом соотношении со стеклянным бисером 1:1,25, оксид Fe3O4 или Fe2О3 вводят в количестве 0,27-0,49 или 0,48-0,64 моль/кг жидкой фазы после загрузки последней, железо берут в виде стальной обечайки по всей боковой поверхности реактора с добавлением порошка восстановленного железа, (или) кусков битого серого чугуна и ломаной стальной стружки с наибольшим линейным размером 5 мм в любом соотношении между собой в суммарном количестве 18% от массы жидкой фазы, а сам процесс проводят при 55-75°С до практически полного расходования всего загруженного оксида железа, после чего суспензию реакционной смеси отделяют от бисера и соизмеримых с ним по размерам кусков непрореагировавшего сплава железа, путем добавки воды доводят содержание муравьиной кислоты в суспензии до 1-2 моль/кг, после чего полученную массу при перемешивании медленно нагревают до 85-95°С и подвергают горячему фильтрованию для отделения примесей мелкодисперсного железа, непрореагировавшего оксида и углерода из прореагировавших чугуна и стали, фильтрат частично упаривают и оставляют на естественное охлаждение и кристаллизацию соли, отделяемой от насыщенного формиатом железа (II) водного раствора муравьиной кислоты простым фильтрованием.
Характеристика используемого сырья.
Железо реактивное по ТУ 6-09-2227-81
Сталь 3 по ЧМТУ 1-84-67
Сталь 45 по ГОСТ 1050-74
Чугун серый СЧ 15-32 по ГОСТ 1412-70
Оксиды железа:
магнетит по ГОСТ 26475-85
гематит по ГОСТ 4173-77
сурик по ТУ 113-00-38-160-96
γ-окись по ГОСТ 3540-82
Муравьиная кислота по ГОСТ 5848-73
Проведение процесса заявляемым способом следующее. В бисерную мельницу вертикального типа со вставной стальной обечайкой по всей высоте корпуса, с обратным холодильником-конденсатором, приспособлением для отделения реакционной смеси от стеклянного бисера и соизмеримых с ним по размеру кусков чугуна и стали в сливном патрубке, системой подвода внешнего тепла и поддержания температуры на заданном уровне и пробоотборником для текущего контроля за ходом протекания процесса вводят рассчитанные количества содержащих кислоту жидкой фазы, бисера (если он не остался в мельнице), оксида железа и порошка восстановленного железа, кусков фракции битого чугуна или ломанной стружки. Включают механическое перемешивание, обогрев и выводят температуру на заданный уровень. Стабилизируют температуру. Продолжают перемешивание при этой температуре и ведут контроль за расходованием оксида железа и накоплением соли. Как только оксид железа расходуется практически полностью, перемешивание прекращают и реакционную смесь (суспензию формиата железа (II) в насыщенном им растворе непрореагировавшей кислоты с находящимися в твердой фазе остатками оксида и мелкими частицами раздробленного чугуна и стали, а также углерода из прореагировавшего чугуна) отделяют от бисера и крупных частиц чугуна и стали и путем дополнительного ввода воды превращают в суспензию с содержанием муравьиной кислоты 1-2 моль/кг. Последнюю нагревают до 85-95°С при перемешивании для перехода основной массы формиата железа (II) в раствор, после чего направляют на горячее фильтрование для отделения не перешедшей в раствор твердой фазы. Фильтрат частично упаривают и оставляют на естественное охлаждение и кристаллизацию соли. Твердую соль фильтруют и сушат без всяких ограничений доступа воздуха. Фильтрат возвращают в стадию перекристаллизации.
Пример №1
В бисерную мельницу вертикального типа с корпусом из нержавеющей стали (внутренний диаметр 80 мм, высота 250 мм, стальная обечайка по всей высоте), снабженную высокооборотной (1440 об/мин) лопастной мешалкой с толщиной лопасти ~5 мм, выносным обратным холодильником-конденсатором, загрузочным люком, карманом для термопары, пробоотборником и сливным патрубком, позволяющим отделять суспензию реакционной смеси от бисера и крупных частиц железа, чугуна или стали, загружают 625 г стеклянного бисера с диаметром частиц 1,5-2,5 мм, 500 г жидкой фазы в виде 46%-ной водной муравьиной кислоты, 55,65 г оксида Fe3O4 и 90 г порошкообразного восстановленного железа. Включают механическое перемешивание и обогрев жидкостной баней, выводят в течение 27 мин температуру на 60°С, стабилизируют на этом уровне и ведут процесс до практически полного расходования всего загруженного оксида железа. Содержание соли железа в суспензии в этот момент составило 1,69 моль/кг. Длительность процесса 105 мин. Контроль ведут методом отбора проб суспензии по ходу процесса и определением в них содержания формиата железа (II) и оксида железа.
По истечении указанного времени перемешивание прекращают, дают 1-2 мин для осаждения тяжелых частиц железа, чугуна и стали, после чего суспензию со взвешенной легкой твердой фазой отделяют от бисера и прочих частиц больших размеров, сливая через сетку в сливном патрубке с размером ячеек 0,5×0,5 мм. Поскольку процесс повторяется несколько раз и мертвые зоны реактора заполнены реакционной массой, заметных потерь суспензии по указанной причине во втором и последующих повторениях практически нет.
Суспензию собирают в емкость-реактор с перемешивающим устройством и подводом внешнего тепла для нагревания. Объем этой емкости должен предусматривать необходимое разбавление суспензии водой. В данном примере в емкость поступило 570 г суспензии. Добавляют 970 г дистиллированной воды и получают суспензию с содержанием муравьиной кислоты в ней 2 моль/кг. Включают механическое перемешивание и обогрев и доводят температуру до 95°С. На это потребовалось 87 мин. При этом основная масса твердой фазы суспензии перешла в раствор. Последний направляют на горячее фильтрование и отделяют от оставшихся механических примесей. Их оказалось 0,87 г. Фильтрат подвергают частичному выпариванию с отбором дистиллята в виде раствора муравьиной кислоты, который возвращают на повторный процесс приготовления жидкой фазы для процесса. Дистиллята получено 1090 г. Оставшийся куб оставляют на естественное охлаждение в течение 12 час. За это время основная масса формиата железа (II) кристаллизуется в виде легко фильтруемой твердой фазы. Последнюю отделяют и сушат. В итоге получено 127,4 г соли. 23 г в расчете на безводную соль осталось в фильтрате (по результатам анализа). Последний накапливают, затем подвергают частичному выпариванию, естественному охлаждению и получению дополнительных количеств формиата железа (II).
Пример №2-10
Используемый реакционный аппарат, загрузки бисера и жидкой фазы, последовательности операций при загрузке, проведении процесса, выделении и очистке готового продукта аналогичны описанным в примере 1. Отличаются концентрацией кислоты в жидкой фазе, природой и дозировкой оксида железа и самого железа, температурой проведения стационарной фазы процесса, а также концентрацией муравьиной кислоты в растворе на перекристаллизацию, температурой завершения растворения основной массы суспензии твердой фазы при перекристаллизации. Полученные результаты сведены в таблицу
Характеристики загрузки, проведения процесса и выделения продукта | Пример № | ||||||||
2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
Концентрация муравьиной кислоты в жидкой фазе | 23 | 37 | 37 | 37 | 37 | 41 | 41 | 41 | 41 |
Оксид железа: | |||||||||
Природа | Fe3O4 | Fe3O4 | Fe3O4 | Fe3O4 | Fe2O3 гематит | Fe2O3 гематит | Fe2O3 сурик | Fe2О3 γ-окись | Fe3O4 |
загрузка, г | 55,50 | 56,77 | 49,84 | 31,32 | 47,31 | 50,13 | 38,31 | 51,13 | 75,07 |
Восстановленное железо, г | 0 | 0 | 10 | 20 | 90 | 0 | 90 | 90 | 0 |
Фракция битого чугуна, г | 90 | 0 | 40 | 35 | 0 | 45 | 0 | 0 | 15 |
Фракция ломаной стальной стружки, г | 0 | 90 | 40 | 35 | 0 | 45 | 0 | 0 | 75 |
Температура проведения стационарной фазы процесса, °С | 61 | 63 | 65 | 55 | 58 | 60 | 75 | 63 | 68 |
Длительность, мин: выхода на рабочую температуру | 23 | 25 | 37 | 28 | 26 | 32 | 39 | 31 | 28 |
процесса в целом | 257 | 111 | 84 | 153 | 97 | 105 | 174 | 111 | 87 |
Содержание соли в конечной реакционной смеси, моль/кг | 1,58 | 1,75 | 1,54 | 1,03 | 1,64 | 1,65 | 1,63 | 1,66 | 2,07 |
Количество суспензии реакционной смеси, г | 571 | 577 | 558 | 542 | 555 | 568 | 547 | 569 | паста* |
Добавка воды в суспензию, г | 0 | 627 | 700 | 925 | 750 | 585 | 540 | 685 | |
Концентрация кислоты после разбавления, моль/кг | 1,01 | 1,75 | 1,83 | 1,98 | 1,65 | 1,88 | 1,92 | 1,73 | |
Длительность нагревания и растворения, мин | 92 | 104 | 86 | 68 | 115 | 131 | 165 | 123 | |
Температура завершения растворения, °С | 95 | 93 | 91 | 85 | 95 | 95 | 95 | 94 | |
Масса отфильтрованных примесей, г | 2,62 | 0,57 | 0,98 | 0,59 | 0,41 | 1,14 | 2,37 | 0,53 | |
Отобрано дистиллята, г | 231 | 704 | 808 | 1025 | 853 | 676 | 692 | 797 | |
Длительность естественного охлаждения и кристаллизации, ч | 14 | 13 | 15 | 12 | 14 | 12 | 15 | 16 | |
Получение в г: твердой сухой соли | 132,1 | 129,2 | 115,4 | 73,8 | 123,1 | 126,4 | 120,6 | 122,7 | 164,9 |
формиата железа (II) в насыщенном растворе фильтрата | 15,3 | 14,7 | 10,8 | 7,1 | 14,1 | 12,7 | 18,1 | 15,8 | |
*При остывании до 35°С практически не перемешиваемая масса с плененным бисером и непрореагировавшим оксидом, чугуном и сталью; разрушение при многократном вымывании соли разбавленным раствором муравьиной кислоты в совокупности с механическими воздействиями. |
Положительный эффект предлагаемого решения заключается в следующем.
1. Основным поставщиком катионов для целевой соли являются оксиды железа, т.е. природные соединения.
2. В качестве железа могут быть использованы отходы чугуна и стали, что практически не сказывается на качестве получаемого после перекристаллизации продукта.
3. Температурный режим процесса довольно мягкий и легко достижим множеством используемых на практике вариантов.
4. Аппаратурное оформление процесса простое, не требует использования аппаратов под давлением, протока газа. Возможна совместная компоновка реактора с узлом фильтрования и перекристаллизации.
5. Процесс может быть повторен многократно в одном и том же реакционном аппарате с любыми промежутками времени между отдельными исполнениями. Накопление вредных для протекания процесса продуктов не отмечено. Это исключает необходимость в частых опорожнениях от бисера, избытка железа, чугуна и стали, тем более тщательного вымывания, и дает возможность держать мертвые зоны заполненными реакционной смесью и избежать существенных потерь по этой причине.
6. Непрореагировавшее за один проход сырье может быть легко возвращено в повторный процесс, что дает возможность использовать избытки реагентов в целях управления скоростью, длительностью к другим характеристикам процесса.
Claims (1)
- Способ получения формиата железа (II) путем прямого взаимодействия содержащей кислоту жидкой фазы с железом или(и) железосодержащими материалами и оксидами железа Fe2О3 и Fe3О4 в бисерной мельнице с обратным холодильником-конденсатором, высокоскоростной механической мешалкой и стеклянным бисером как перетирающим агентом, отличающийся тем, что в качестве жидкой фазы для взаимодействия с железом и его оксидом используют 23-46%-ный водный раствор муравьиной кислоты, дозируемый в массовом соотношении со стеклянным бисером 1:1,25, оксид Fe2О3 или Fe3O4 вводят в количестве 0,27-0,49 или 0,48-0,64 моль/кг жидкой фазы после последней, железо берут в виде стальной обечайки по всей боковой поверхности реактора с добавлением порошка восстановленного железа, (или) кусков битого серого чугуна и (или) ломаной стальной стружки с наибольшим линейным размером 5 мм в любом соотношении между собой в суммарном количестве 18% от массы жидкой фазы, а сам процесс проводят при 55-75°С до практически полного расходования всего загруженного оксида железа, после чего суспензию реакционной смеси отделяют от бисера и соизмеримых с ним по размерам кусков непрореагировавшего сплава железа, путем добавки воды доводят содержание муравьиной кислоты в суспензии до 1-2 моль/кг, после чего полученную массу при перемешивании медленно нагревают до 85-95°С и подвергают горячему фильтрованию для отделения от мелкодисперсного железа, непрореагировавшего оксида и углерода из железосодержащих сплавов, фильтрат частично упаривают и оставляют на естественное охлаждение и кристаллизацию соли, отделяемой от насыщенного раствора формиата железа (II) в водном растворе муравьиной кислоты простым фильтрованием.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005131640/04A RU2292330C1 (ru) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Способ получения формиата железа (ii) в водной среде |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005131640/04A RU2292330C1 (ru) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Способ получения формиата железа (ii) в водной среде |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2292330C1 true RU2292330C1 (ru) | 2007-01-27 |
Family
ID=37773427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005131640/04A RU2292330C1 (ru) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Способ получения формиата железа (ii) в водной среде |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2292330C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014030523A1 (ja) * | 2012-08-24 | 2014-02-27 | 三菱レイヨン株式会社 | カルボン酸鉄の製造方法 |
-
2005
- 2005-10-12 RU RU2005131640/04A patent/RU2292330C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014030523A1 (ja) * | 2012-08-24 | 2014-02-27 | 三菱レイヨン株式会社 | カルボン酸鉄の製造方法 |
CN104583171A (zh) * | 2012-08-24 | 2015-04-29 | 三菱丽阳株式会社 | 羧酸铁的制造方法 |
US20150218080A1 (en) * | 2012-08-24 | 2015-08-06 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Method for producing iron carboxylate |
CN104583171B (zh) * | 2012-08-24 | 2016-12-07 | 三菱丽阳株式会社 | 羧酸铁的制造方法 |
US9540308B2 (en) * | 2012-08-24 | 2017-01-10 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Method for producing iron carboxylate |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2013299456B2 (en) | Process for converting FGD gypsum to ammonium sulfate and calcium carbonate | |
CN104310444B (zh) | 从化学刚化玻璃生产的废硝酸钾原料中提取硝酸钾的方法 | |
JP2014530160A (ja) | 硫酸マグネシウム | |
CN110451532A (zh) | 一种钠法脱硫灰资源化处理方法 | |
CN102329212A (zh) | 长链二元酸的精制方法 | |
CN101892125A (zh) | 一种茶油高效冬化设备及冬化方法 | |
RU2350564C2 (ru) | Способ получения алюмокалиевых квасцов | |
RU2292330C1 (ru) | Способ получения формиата железа (ii) в водной среде | |
US2204777A (en) | Apparatus for the recovery of salts from aqueous solutions | |
US2118272A (en) | Recovery of salts from aqueous solutions | |
RU2326861C1 (ru) | Способ получения бензоата железа (iii) | |
RU2307118C1 (ru) | Способ получения комплекса железа (iii) с одним анионом салициловой кислоты | |
CN1075469C (zh) | 食品添加剂硫酸锰生产工艺 | |
RU2692544C1 (ru) | Способ получения диоксида титана из железотитанового сырья | |
Gerasimova et al. | The technology of sphene concentrate treatment to obtain titanium salts | |
RU2296745C1 (ru) | Способ получения формиата железа (iii) в присутствии пероксида водорода как окислителя | |
RU2373186C2 (ru) | Способ получения основного фталата железа (iii) | |
EP1302441A2 (en) | An improved method for making lithium borohydride | |
EP2452921A1 (en) | Process for producing a modified grade of iron sulphate heptahydrate | |
RU2376278C1 (ru) | Способ получения фумарата марганца (ii) | |
JPH02117641A (ja) | カルボン酸エーテル混合物の製造法 | |
RU2331629C1 (ru) | Способ получения салицилата марганца (ii) | |
RU2748796C1 (ru) | Способ получения цитрата магния и производных на его основе | |
RU2747666C1 (ru) | Способ утилизации отработанного раствора травления металлов | |
RU2109831C1 (ru) | Способ переработки ванадийсодержащего шлака |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071013 |