Способ получения ферритных порошков

(19) П 1) 1 6 49/00 51) ПИСАНИ ЗОБРЕТ ЕИ легк ции ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1386584, кл. С 02 Р 1/62, 1986.Патент ЯпонииМ 52-124465, кл. С 01 О 49/00, 1977,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРИТНЫХПОРОШКОВ(57) Изобретение относится к химическойпромышленности и может быть использоваИзобретение относится к химической промышленности, в частности к способам получения ферритовых порошков из сточных вод, которые используются в цветной металлургии, металлургической и радиоэлектронной промышленности.Известен способ очистки сточных вод от соединений тяжелых металлов, заключающийся в обработке неорганическим коагулянтом в щелочной среде с последующим введением полиакриламида в качестве неорганического коагулянта, Используют сточные воды гальванического производства, содержащие водорастворимые соли Ре, Еп, Сц, % в количестве 0,5 - 5% от количества обрабатываемых сточных вод в пересчете на сухие вещества.Известен способ извлечения смесей металлов путем введения в сточные воды коагулянта РеСз или алюминиевых квасцов. рН регулируют подачей МаОН, затем вводят но при утилизации сточных вод, содержащих тяжелые металлы в различных растворах, Целью изобретения является повышение степени извлечения металлов и создание безотходной технологии гальванического производства. В сточные воды вводят соединения Ре(11) и ( 1) до рН = 6 - 7, а затем щелочной агент дб 10,5 - 12, осадок отделяют, промывают, сушат, маточник соединяют с промывными водами, нейтрализуют по крайней мере одной из кислот(НЗР 04, Н 2304, Н 1 чОз, НС и т.д.) и выпаривают, конденсат используют для нужд технологии. а полученную соль сушат при 70 - 80 С в течение 2 - 3 ч с последующим возвратом промывных вод и конденсата в процесс. 1 табл,ПАВ. которое делает флокулянт гидрофобным, после чего флокулянт с адсорбированным металлом флотируется воздухом.Наиболее близок к предлагаемому способ извлечения тяжелых металлов из сточных вод в виде ферритов, основанный на образовании ферромагнитных осадков непосредственно в очищаемых сточных водах, В сточные воды, содержащие ионы тяжелых металлов, вводят ионы железа (11) в и-кратном избытке (и = 1,5 - 50,0) по отношению к ионам тяжелых металлов и едкую щелочь в 1,Лф количестве 0,9 - 1,2 эквивалента на эквива-д лент аниона. Образующуюся суспензию гидроксидов металлов обрабатывают реагентом-окислителем (как правило. кислородом или воздухом) при 60 . - 80 С, В результате образуется осадок, состоящий из крупных частиц с высокой плотностью,о отделяемый путем магнитной сепара 1740319-Ге-о-Ме-О- Ге 55 К недостаткам прототипа следует отнести низкое качество ферритного порошка, обусловленное сложностью технологического процесса, включающего нагрев раствора, наличие окислителя, применение щелочи в виде растворов, что приводит к укрупнению размеров частиц и неоднородности осадка; технология способа не безотходна, так как фильтрат (образующийся после фильтрации сточных вод) и промывные воды (образующиеся после промывки осадка) не утилизируются и сбрасываются; способ не обеспечивает замкнутого водоснабжения предприятия и не позволяет извлечь сульфат натрия, содержащийся в фильтрате,Цель изобретения - повышение качества ферритного порошка, создание безотходной технологии получения ферритных порошков из сточных вод любого состава и извлечение сульфата натрия,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения ферритных порошков, включающему введение ионов железаи осаждение гидроокисью натрия, в сточную воду вводят ионы железа (1 ) или () до рН б(если рН исходной воды б) при соотношении ТМ: Ее(11, 1) =1:(0,1 - 1,0), перемешивают и постепенно прибавляют сухую КаОН до рН 10,5 - 12, раствор перемешивают в течение 30 - 40 мин и фильтруют, осадок промывают водой, нагретой до 40 - 50 С, до отрицательной реакции на 304 и ОН - ионы2 и сушат при 130 - 200 С в течение 2 - 4 ч. В маточник добавляют по крайней мере одну из кислот: НзР 04, НИОз, НС 1, Н 2304, до рН б - 7 и выпаривают. Полученный водяной конденсат используют для технологических нужд гал ьваники, а соль натрия отнейтрализовывают от остаточной кислотности едким натром до рН б - 7, сушат при 70 - 80 С в течение 2 - 3 ч и используют как товарный продукт,Промывные воды используют троекратно для промывки новых порций порошка, а затем обрабатывают как маточник и полученный конденсат используютдля промывки других порций ферритного порошка,Таким образом. в результате реализации предлагаемой технологии получается два продукта - порошок оксидов тяжелых металлов (сложный ферритный порошок). содержащихся в сточной воде, и соль натрия, Процесс безотходен и обеспечивает замкнутое водоснабжение.В сточных водах гальванических производств присутствуют ионы различных тяже 2 2- 2+ лых металлов, нап 2 оимер: 2 п и, М . Ее Сгб+, Сг +, Сб, РЬ . СО 2 и т.д., и различные анионы: Р 04 . МОз. 504 . С и др. При3- - 2 введении в сточную воду соли железа (2+) и 3+) образуются ассоциаты соаеи Ее(Н 20)б, Ю(Н 20)б , М +(Н 20)б . Ассоциаты Ее(2+) и (3), обладая в отличие от прото типа сильно развитой поверхностью,способны захватывать ассоциаты других ионов тяжелых металлов по схеме: 2 Ге(Нр 1,Ю(Н,О)," ГМ(Н,О 1 б З=,Н,О) б Ге" О=(НО)б-Ее-О-Нт-О-Ие-О-Ге (Идо). 15В процессе добавления щелочи, т.е, впроцессе соосаждения, происходит следующее; при рН 4,5 процесс идет по схеме илиГс а-О-Н,-О-Ге+ 2 ОН =Ге-О-ят-О-ГеОн он 25 при рН 7 формируется значительное количество гидроксида железаили , которое может вступать в реакцию с оксигидроксидом железа (1) с формированием магнетита.30 В то же время происходит процесс коагуляции всех гидроксидных соединений металлов на сильно развитой поверхности гидроксида железа, Образуется химически и физически устойчивый конгломерат соеди нений гидроксидных комплексов,Дальнейшее повышение рН вплоть до10,5 - 12 ведет к ускорению старения осадка за счет реакции нейтрализации между соосажденными гидроксидом железа (1) и гид роксидом железаи гидроксидамиметаллов, что обусловливает появление магнитных свойств, присущих сильномагнитным соединениям. Схема процесса При дальнейшей сушке продукта при130 - 200 С происходит дальнейшее старе ние осадка; закрепление и усиление магнитных свойств полученного соединения по схеме: Полученные в результате зксперименгов образцы порошков были исследованы1740319 5 10 15 20 55 методами рентгенофазового и рентгеноструктурного анализов, из которых видно, что порошок имеет структуру шпинели, представляет собой сумму оксидных материалов, т.е. содержит те оксиды металлов, которые были в сточных водах,При действии МаОН на сточную воду содержащиеся в ней анионы реагируют с образованием различных солей йа, например: ИаС, КагРО 4, КайОз, йаг 304 в соотношениях, пропорциональных исходным содержаниям анионов в сточной воде, В процессе соосаждения 5 - 10 от суммы солей адсорбируется на поверхности гидроксокомплексов (затем с целью отмывки полученного ферритного порошка от этих солей и гидроксида натрия проводится отмывка порошка). Таким образом, нейтрализуя солевой раствор любой из кислот(НзРО 4, НС, НИОз, Н 2304), получают раствор одной из солей натрия, который выпаривают, пульпу сушат и выделяют одну из солей натрия и конденсат, Воду возвращают в технологический цикл, а соль нейтрализуют от остаточной кислотности едким натром, сушат и используют как товарный продукт,Таким образом, повышается качество получаемого порошка. Предлагаемый способ применим для получения ферритных порошков из сточной воды любого состава,П р и м е р 1, В 1000 мл сточной воды с содержанием, мг/л; Лп 5; Ю 80; Ре 30; Сгобщ 75 мг/л, рН 1 вводят 0,2 г Ре 304 до рН 6 и перемешивают. Затем постепенно в раствор добавляют 0,25 г МаОН до рН 10,5, раствор перемешивают 30 мин, Образовавшийсяя осадок отфил ьтровы вают. Осадок промывают 160 мл воды, нагретой до 40 С. Осадок сушат при 130 С в течение 4 ч. Промывные воды собирают и используют в следующем опыте. В маточник добавляют 0,08 г 96 -ной Н 2304 до рН 6 и выпаривают, получают 0,9 кг конденсата. Соль нейтрализуют до рН и сушат пзи 70 С в течение 3 ч. По данным рентгенофазового анализа содержание Иаг 304 в полученном продукте 92По данным рентгенофазового анализа полученный металлический порошок представляет сумму оксидов КОпОСГОзР 304 со структурой шпи 25 30 35 40 45 50 нели. Полученный продукт может быть использован в цветной промышленности, радиоэлектронной и др.П р и м е р 2. В 1000 мл сточной воды с тем же содержанием металлов вводят 0,3 г Ее 304 до рН 7 и перемешивают, Затем постепенно в раствор добавляют 0,5 г МаОН до рН 12, раствор перемешивают в течение 40 мин. Образовавшийся осадок отфильтровывают и промывают промывными водами, нагретыми до 50 С, затем сушат при 200 С в течение 2 ч. Маточник проверяют на содержание тяжелых металлов качественными реакциями и констатируют их отсутствие. В маточни к добавляют 0,1 г 96 ной НЯО 4 до рН 7 и выпаривают, получают 0,98 кг конденсата. Соль нейтрализуют едкой щелочью до рН 7 и сушат при 80 С в течение 2 ч.получают соль йа 2304, порошок представляет сумму оксидов металлов (ферритный порошок).В таблице приведены экспериментальные данные по параметрам процесса,Формула изобретения Способ получения ферритных порошков из сточных вод. содержащих примеси металлов, включающий введение соли железа в исходную воду, осаждение гидроксидов соответствующих металлов обработкой гидроксидом натрия, отделение осадка фильтрацией, промывку и сушку его, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения степени извлечения металлов и создания безотходной технологии гальванического производства, в сточную воду соль железаиливводят до обеспечения рН 6 - 7, обработку гидроксидом натрия ведут до рН 10,5 - 12,0 с последующим перемешиванием реакционной смеси в течение 30 - 40 мин, промывку осадка ведут водой, нагретой до 40 - 50 С, сушку - при 130 - 200 С в течение 2 - 4 ч, а маточный раствор после отделения осадка нейтрализуют до рН 6 - 7 минеральной кислотой. выбранной из группы, содержащей азотную, серную, соляную, ортофосфорную, и выпаривают, полученную соль натрия нейтрализуют одноименной кислотой, сушат при 70 - 80 С в течение 2 - 3 ч, промывные воды и конденсат возвращают в процесс,М а Сл М.Сл л , , С Л ОО ОСО СО СО О О СО м О О- С Ол л Г 3 Сл ММСЧО С Ю О 1 СО О ОСОл л оооо ООООО аю мо счслс г 3 а м- а сл М С оооо