Способ получения магнетита

,ф и неона,б Жнет ОП ИСАНИ Союз Советских Социалистических РеспубликИЗОБРЕТЕН ИЯ ТЕНТУ 1 нительный к патенту 40275 (21) 2111055/2 3-22) Заяв 2) 25.02,74З) ИталияБюллетень 22 23) Приорите сударственный комитет СССР о делам изобретений н открытий.2(088.8) бликовано 15,ликования описания 1506 ат 72) Авторы изобретени Иностранцы нджело Гарбери, Агостино Джеддо иЛоренцо Марциан Иностранная фирмаМОНТЭДИСОН С,П,А,ф (Италия) Заявитель 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНЕТИТА,5-0,55, г ния и нагр спензии п и 10 Примериспользуют соедипредставляюшеедукт производстТ 10 а,полученныйствия серной кинит. В качест нение ЕеЯО обой побоч а двуокиси в результа лоты На БО е сырья7 НО,ый протитанае возлейна ильмеИзобретение относится к способу получения магнетита.Известен способ получения магнетита, заключающийся во взаимодействии 2/3 ч. исходного сульфата железа со щелочью с последующим окислением гидроокиси железа воздухом до образования-Ре О(ОН) на первой стадии и обработке образовавшегося на первой стадии шлама углекислым натрием, устанавливая рН равным 6-7. Суспензию нагревают до 80-100 С и выдерживают при этой температуре в течение 1 ч.Осадок отфильтровывают, отмывают, сушат и размалывают (1). Недостатком известного способа является получение продукт а с р азмером частиц, менее 0,1 мкм.Целью изобретения является получение продукта, имеющего равноосную морфологию и размер частиц, равный 0,1-1 мкм.Поставленная цель достигается описываемым способом получения магнетита, заключающимся во взаимодействии 2/3 ч.сульфата железа со шелочью с последуюшим окислением гидроокиси железа воздухом до-Ре О(ОН)- на первой стадии и обработке шлама с отношением количества двухвалентного железа к трехвалентному, равным 0 идроокисью натрия или аммо еванием образовавшейся су р70-100 С,Отличительными признаками способаявляются отношение в шламе Еек ЕеФа +зравное 0,5-0,55, и использование вкачестве щелочного реагента на второйстадии гидроокиси натрия или аммония.Магнетит характеризуется равноосной, в основном кубической морфологией, а также имеет незначительную дисперсию по размерам частиц. Среднечисленный диаметр частиц (т.е. полученный как среднее ариФметическое) изменяется в диапазойе 0,1до 1 мкм,а числовой коэффициент вариациисоставляет менее 50 при среднем значении этого коэффициента около 20-30.Указанные коэффициенты характеризуютстандартное отклонение, выраженноев процентах от среднеГо диаметра.Сульфат. железа имеет следуищийсостав,%:7 НО 8065 11 ОВОНАДБО 0,32 НО 15,33МпБО 4 0,07М(БО2,585А 1 д(БС ) О, 08,т.е. всего 100.После растворения в воде указанной соли производится добавление гидрата окиси натрия ИаОН, Эту операцию 10проводят при комнатной температуредо тех пор, пока величина водородногопоказателя не достигнет значения3,5 ед.рН, в результате этого происходит выпадение в осадок соединений 15титана, далее раствор подвергают фильтрации; полученный таким образомраствор содержит 46 гл ионов двухвалентного железа Ре и практическине содержит титана. 20Раствор, содержащий двухвалентноежелезо, добавляют (причем всегда прикомнатной температуре) к растворугидроокиси натрия концентрации 325 г/лв количестве, рассчитанном на основании стехиометрического соотношенияи необходимом для осаждения в осадок2/3 от общего количества железа, присутствующего в растворе, при комнатной температуре и при перемешивании.Далее при перемешивании в илам,находящийся при комнатной температуреи содержащий гидроокись двухвалентного железа, вдувают воздух, и одновременно производится измерение величины водородного показателя и величи 35ны окислительйо-восстановительногопотенциала.В течение 16 ч величина водородного показателя снижается от начальной величины, равной 7,6 ед. рН, до 40конечной величины, равной 3,6 ед. рНв то время как окислительно"восстановительный потенциал изменяется от-840 до +100 мВ, и оба эти параметрав дальнейшем остаются постоянными в 45том случае, если реакция окисленияпрошла до конца,Шлам, содержащий микрокристаллыС-формы Ре О(ОН), характеризуетсяжелтой окраской и имеет следующийсостав г/л:Ионы двухвалентного железа Ре 12,8,Ионы трехвалентного железа Ре 27,12,Общее, количество ионов железа 39,93,В результате добавления воды к раствору сульфата железа, не содержащего соединений титана и имеющего концентрацию ионов двухвалентногожейеза Ре, равную 81,5 г/л, соотношение между концентрациями ионов двухвалентного железа и трехвалент+зного железа Ре /Рец доводят до величины, равной 0,542, при этом илам характеризуется следующим составом, г)л:Концентрация ионовдвухвалентного железа Рез 14,02 Концентрация ионовтрехвалентного железа РеОбщая концентрацияионов железа 39,88Как следует из данных о составе шлама, приведенных выше, избыточное 25,86 натрия ИаОН (с концентрацией 200 г/л) в количестве, соответствующем стехиометрическому соотношению, определенному по отношению к двухвалентномужелезу, и необходимом для получениямагнетита (избыток раствора указанной щелочи составляет около 4),смешивают вместе с шламом, причемдобавление раствора щелочи производят на холоде до тех пор, пока величина водородного показателя не достигнет значения 7,5 ед.рН, и далее процесс проводят при постоянном значении величины водородного показателя рН и при нагревании осуществляют ввод всего расчетного количества щелочного раствора до тех пор, пока щелочь вся не вступит в реакции.Температуру реакционной массы доводят до 90 С при одновременном перемещивании, что и обеспечивает необхОдимые условия протекания реакции. При этом осуществляется контролирование величины водородного показателя рН и величины окислительно-восстановительного потенциала. После проведения указанного процесса в течение 2 ч 10 мин величина водОродного показателя изменяется от 7,5 ед. рН до 6,45 ед.рН, а величина окислительно- восстановительного потенциала изменяется от -650 до -400 мВ и далее обе эти величины сохраняются постоянными, что свидетельствует об окончании реакции.Далее величина водородного показателя полученного раствора доводится до 4 ед. рН в результате добавления незначительного количества НлВО,что позволяет растворить соединения двухвалентного железа, присутствую" щие в избыточном количестве и представлявшие непрореагировавший осадок Ре(ОН), .Полученный в результате магнетит отфильтровывают, промывают и сушат, и далее подвергают исследованиям с целью определения их морфологических и гранулометрических характеристик,а также с целью определения копичества и типа различных примесей. Эти результаты следующие: морфологическая характеристика - куб; среднечислен" ный диаметр 0,197 мкм; численный коколичество ионов двухвалентного железа по отношении к количеству, рассчитанному из стехиометрического соотношения, составляет около 8.Раствор, содержащий гидроокись668588 12,82 10,4 16,3 эффициент вариации 19,71 Ъ удельная Далее добавляют воду и растворплощадь поверхности 6,14 м /г; содер- сульфата двухвалентного железа, негжание магния 0,061%; содержание мар- содержащего соединений титана, и хаганца 0,13 Ъ; содержание серы 0,52. Ъактериэуемого концентрацгией ионовП р и м е р 2. Раствор сернокис- двухвалентного железа Ге ,равнойлого железа ГеЯО, являющийся побоч,5 г/л и в результате величину соотным продуктом производства двуокиси 5 ноШения между кония между концентрациями ионовтитана Т 10 г через сульфат, и харак- двухвалентного жлентного железа и трехваленттериэуемый концентрацией ионов двух- ного железа Генг/Гвалентного железа Ге , равный 20 г/л Илам полученн й+гжелеза е е доводят до 0,56.ам, полученный в результате провеа также предварительно очищенный от дения этих операций, имеет состав,соединений титана путем его осажде г/л:ния в осадок при величине водородно- Концентрацонцентрация ионов двухго показателя, равной 3,5 ед. рН и валентного железа ГеФг7,19последующей фильтрацией, подвергают Концентраонцентрация ионов трехперемешиванию с гидратом окиси ам- валентного железа Гева нтн г ж Гмония онОн ,характеризуемым концен, - )5 Общая концентрациятрацией аммиака, равной 130 г/л, иколичество которого рассчитано наКак видно иэак видно иэ этих данных, избыточосновании стехиометрического соотно- ное количество ионов двухвалентногощения с учетом необходимости осажде- железа Ге по рния 2/3 от общего количества присуте по сравнению с количеств, вом, рассчитанным иэ стехиометричесствовавших в растворе ионов железа, кого соотношения., составляет околопричем указанную операцию проводятпри комнатной температуре и при пере- Раствор амммешивании,.аствор аммиака с концентрацией200 г/л в количестве, рассчитанномДалее, продолжая операцию переме- из стехиометршивания, в шлам подают поток воздустехиометрического соотношения поотношению к оношению к количеству ионов двухваха, причем указанный шлам содержит лентного железа и необходимом для2/3 от общего количества железа, осаж- образования магнет (зования магнетита (причем иэбыденного в форме гидрата окиси железа ток раствора щелочиок раствора щелочи составлял 5%),е( )г, и одновременно определяют добавляют на холодт на холоде к шламу. Послевлчн водородного показателя и З 0 завершения водавершения ввода раствора гидратаокислительно-восстановительного потенциала.окиси аммония, реакционную массу подвергают нагреванию при перемешиванииПосле проведения процесса в те- до 90 С что и причение 3 чвеличина водородного пока- реакции и в дальн йши, и в дальнейшем в течениезателя снижается до 3,4 ед.рН, в то 35 реакции производипроизводится измерение веливремя как значение окислительно-вос- чины водородного поы водородного показателя и окисстановительного потенциала увеличи- лительно-восстановительного потенцивается до +150 мВ, и в дальнейшемэти параметры остаются постоянными, После проведения процесса в течечто является свидетельством того, 40 ние 2 ч 30 минчмин величина водородногочто реакция окисления прекращается. показателя нкаэателя снижается от 8,35 ед. рППолученный таким образом шлам, со- о , ед. рН, а величина окислитедержаций микрокристаллы-формы льно-восстановительного потенциалаРеО(ОН), окрашенные в желтый цвет,далее используют для получения маг- дальнейшем указ45 шем у а анные последними энанетита. Полученная в результате ком- чения водородное ия водородного показателя и окиспозиция имеет следующий состав, г/л:лительно-восстановительного потенциКонцентрация ионов двухвалеитиого железа Ре+г5,16ала остаются постоянными, что свидеКонцентрация ионов трех-+зВеличина водотельствует об окончании реакции.валентного железа Рееличина водородного показателя,полученного таким, образом раствора,Общая концентрация ионов доводится до значения, рФвного 4 ед.15, 36 рН с помощью добавления в него неэДяя того, чтобы обеспечить во начительного количества серной кисвремя начала второй стадии процесса лоты Н БО с блоты г ч с тем, чтобы растворитьзначение общей концентрации железа М двухвалентное железо нахе железо, находящееся вравной 20 г/л, указанный выше шлам избыточном количестве в виде непроподвергают декантированию, в реэуль- реагировавшей гидроокиси железатате чего получают более густой вяз- Ге(ОН)г находящейся в осакий продукт, имеющий следующий состав, г/л: Полученный в результате магнетитКонцентрация ионов двухотфильтровывают, промывают и подвервалентного железа Ре 8,16 гают сушке, а затем подвергают исслеКонцентрация ионов трех- дованиям с целью определения еговалентного железа Реэ морфологических и гранулометрическихОбщая концентрация свойств, а также с целью определенияионов железа 21,4665количества и типа различных примесей.гг"бб 8588Этн результаты следующие: рой стадии, о т л и ч а ю щ и и с я морфологическая характеристика - куб; тем,.что, с целью получения продукта, среднечисленный диаметр - 0,208 мкм; имеющего равноосную морфологию и раэчисленный коэффициент вариации 19,97; мер частиц, равный 0,1 - 1 мкм, на удельная плошадь поверхности 6,13 ьР/г вторую стадию процесса подают шлам содержание магния 0,02; содержание с отношением количества двухвалентсерк 0,56; содержание марганца 0,09. 5 ного железа к трехвалентному, равным 0,5-0,55, и в качестве щелочногореагента используют гидроокись натрияФормула изобретенияили аммония.1. Способ получения магнетита, 2. Способ по п. 1, о т л и ч а - включающий взаимодействие 2/3 ч, ис" 1 О ю ш и й с я тем, что нагревание обходного сульфата железа со щелочью с разовавшейся суспензии на второй последующим окислением гидроокиси же- стадии ведут при 70-100 С. леза воздухом до -ГеООН) на пер- Источники информации, принятые во вой стадии, обработку шлама первой внимание при экспертизе стадии щелочным реагентом и нагрева- )5 .1. Выложенная заявка ФРГ В 2228555, ние образовавшейся суспензии на вто- кл. 22 Г 1/24 (С 09 С 1/24), 10.01.74.Составитель С.ЛотховаРедактор Л.Новожилова Техред Л, Алферова Корректор В, СиницкаяЗаказ 3328/53 Тираж 590 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд.4/5 Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4