СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОГО ПОРОШКА ИЗ СОЛЯНОКИСЛОГО ТРАВИЛЬНОГО РАСТВОРА Российский патент 1995 года по МПК B22F9/20 

Описание патента на изобретение RU2038195C1

Изобретение относится к способам получения порошка металлического железа путем переработки отработанных травильных растворов.

Известен способ получения железного порошка, в частности из соляно-кислых травильных растворов, включающий введение в раствор соединения бария, нейтрализацию до рН 5, окисление кислородом до рН 3, фильтрацию раствора, кристаллизацию хлористого железа, которое затем перерабатывают в железный порошок [1]
Недостатками способа являются его многостадийность, трудоемкость, получение крупного порошка.

Известен способ получения железного порошка из соляно-кислых травильных растворов, включающий осаждение гидроксида железа гидроксидом натрия или кальция, его сушку и последующее восстановление образовавшегося оксида железа.

Недостатками способа являются значительный расход гидроксида натрия, загрязнение продукта примесями, осаждающимися совместно с гидроксидом железа, а также низкая дисперсность получаемого порошка.

Известен способ [3] получения железного порошка с более высокой дисперсностью. Способ заключается в том, что в водный раствор соли двухвалентного железа добавляют водный раствор щелочи, получая при этом раствор с рН 11, содержащий Fe(OH)2, к которому добавляют водорастворимую соль кремниевой кислоты. В результате окисления получаются частицы гематита. Полученный продукт обжигают при 350-700оС в атмосфере, содержащей нагретый водяной пар и невосстановительный газ, получая частицы гематита с высокой плотностью и Sуд 10-30 м2/г, которые восстанавливают при 350-600оС в атмосфере водорода, получая магнитные частицы металлического железа со средним объемом частицы, равным 331˙ 103 нм3 (средняя длина большей оси 0,30 мкм, отношение осей составляет 8:1).

Однако известный способ имеет следующие недостатки.

Одновременное смешение всего объема реагентов не позволяет обеспечить постоянство рН, что приводит к росту первоначально образовавшихся зародышей и обуславливает получение порошкового продукта с крупными частицами. Известный способ включает стадию обезвоживания получаемого гидроксида, что удлиняет процесс получения металлического железа, а также приводит к увеличению размера частиц в результате спекания.

Кроме того, введение водорастворимой соли кремниевой кислоты приводит к наличию в конечном железном порошке частиц кремния в количестве Si/Fe 0,5-1,5.

Целью изобретения является повышение дисперсности железного порошка.

Цель достигается тем, что в способе получения железного порошка путем осаждения из соляно-кислого травильного раствора раствором щелочи, включающем осаждение гидроксида железа в реакторе с непрерывным перемешиванием, обезвоживание получаемого продукта и его восстановление до железного порошка при нагреве, подачу указанных растворов ведут раздельно и дозированно, обеспечивая постоянство рН при различном соотношении скоростей подачи, а обезжиривание и восстановление полученного гидроксида железа осуществляют одновременно в восстановительной среде.

Скорости подачи раствора аммиака и соляно-кислого травильного раствора V1 и V2, соответственно, связаны соотношением 1,1 ≅ V1/V2 ≅2,4.

Обезвоживание и восстановление полученного гидроксида железа осуществляют одновременно в восстановительной среде водорода при 350-400оС.

Сущность изобретения заключается в том, что в результате предложенной раздельной и дозированной подачи с заданным соотношением скоростей при постоянном рН обеспечивается получение высокодисперсного гидроксида железа (измеренная по методу БЭТ, Sуд 150-350 м2/г) с повышенной реакционной способностью, что позволяет совместить стадии дегидратации и восстановления и проводить процесс металлизации в восстановительной атмосфере, например, водорода, при 350-400оС, получая ультрадисперсный железный порошок со средним размером частиц 30-65 нм, или средним объемом частицы 17-148˙ 103 нм3.

П р и м е р. Отработанный соляно-кислый травильный раствор нейтрализуют 6% -ным водным раствором аммиака. Процесс ведут при комнатной температуре в реакторе с непрерывным перемешиванием путем раздельной дозированной подачи реагентов с различными скоростями V2 для травильного раствора и V1 для раствора аммиака, причем рН поддерживается постоянным при заданном соотношении скоростей 1,1 ≅ V1/V2 ≅ 2,4. Полученный гидроксид железа фильтруют, промывают, сушат на воздухе, а затем нагревают в токе водорода при 350-400оС. Получают железный порошок с Sуд 10-30 м2/г и средним объемом частицы (17-148)˙ 103 нм3. Конкретные режимы процесса и средний объем получаемых частиц железного порошка для предлагаемого способа и прототипа приведены в таблице.

При V1/V2 > 2,4 предлагаемый способ неосуществим вследствие растворения свежеобразовавшихся частиц гидроксида железа в избытке щелочи (NH4OH).

При V1/V2 < 1,1 продукт получается менее дисперсным из-за того, что при этих условиях во время осаждения образуется коллоидная взвесь, препятствующая отделению порошкового продукта, для осаждения которой требуется 10-80 сут, и специальным образом организованная сушка, приводящие к укрупнению частиц.

Восстановление порошка гидроксида железа при температурах свыше 400оС приводит к укрупнению частиц вследствие спекания.

Предлагаемый способ позволяет увеличить дисперсность получаемого порошка в 2-20 раз по сравнению с прототипом. Кроме того предлагаемый способ характеризуется высокой скоростью, позволяет отказаться от двустадийной переработки гидроксида железа и получать чистые по примесям порошки металлического железа.

Похожие патенты RU2038195C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА СПЛАВА ЖЕЛЕЗО - КОБАЛЬТ 1993
  • Рыжонков Д.И.
  • Левина В.В.
  • Самсонова Т.В.
  • Люшинский А.В.
RU2035263C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ МЕТАЛЛОВ И ИХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ НА ПОРИСТОМ ТОКОПРОВОДЯЩЕМ НОСИТЕЛЕ 1992
  • Астахов М.В.
  • Борисова Е.П.
RU2037385C1
Способ получения металлизованного продукта из железосодержащих отходов 1979
  • Борисов Валерий Михайлович
  • Казьмин Александр Александрович
  • Бойко Михаил Гаврилович
SU891791A1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ АНЖ1 1992
  • Белов Н.А.
  • Золоторевский В.С.
  • Лузгин Д.В.
RU2039114C1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ АЦРЖ1 1992
  • Белов Н.А.
  • Золоторевский В.С.
  • Лузгин Д.В.
RU2039115C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ 1993
  • Николаев А.Г.
  • Левашов Е.А.
  • Поварова К.Б.
  • Черняков С.В.
  • Егорычев К.Н.
RU2032496C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО КАРБИДА ВОЛЬФРАМА ИЛИ СМЕСИ КАРБИДА ВОЛЬФРАМА И КОБАЛЬТА 2002
  • Ермилов А.Г.
  • Ракова Н.Н.
  • Башуров Ю.П.
  • Сафонов В.В.
RU2207320C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПОРОШКОВ ТВЕРДОГО РАСТВОРА ЖЕЛЕЗО-КОБАЛЬТ 2010
  • Попова Анна Николаевна
  • Захаров Юрий Александрович
RU2432232C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ КИСЛЫХ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ДРЕНАЖНЫХ РАСТВОРОВ ОТ МЕДИ И СОПУТСТВУЮЩИХ ИОНОВ ТОКСИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ 2010
  • Саева Ольга Петровна
  • Юркевич Наталья Викторовна
  • Кабанник Василина Геннадьевна
  • Бортникова Светлана Борисовна
  • Гаськова Ольга Лукинична
RU2465215C2
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СОЕДИНЕНИЙ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА 2014
  • Кисель Алексей Альфредович
  • Юдаков Александр Алексеевич
  • Ксеник Татьяна Витальевна
  • Цыбульская Оксана Николаевна
RU2550890C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 038 195 C1

Реферат патента 1995 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОГО ПОРОШКА ИЗ СОЛЯНОКИСЛОГО ТРАВИЛЬНОГО РАСТВОРА

Использование: в порошковой металлургии, для получения порошка металлического железа из отработанных травильных растворов. Сущность изобретения: отработанный соляно-кислый раствор нейтрализуют 6%-ным водным раствором аммиака при комнатной температуре в реакторе с непрерывным перемешиванием путем раздельной дозированной подачи реагентов с различными скоростями V1 для раствора аммиака, V2 для травильного раствора, причем рН поддерживают постоянным при заданном соотношении скоростей 1,1 ≅ V1/V2≅ 2,4. Полученный гидроксид железа фильтруют, промывают, сушат на воздухе, а затем нагревают в токе водорода при 350 - 400°С. Получают железный порошок с Sуд. = 10-30 м2/г и средним объемом частицы (17-148)103 нм3. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 038 195 C1

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОГО ПОРОШКА ИЗ СОЛЯНОКИСЛОГО ТРАВИЛЬНОГО РАСТВОРА, включающий осаждение гидроксида железа из солянокислого травильного раствора раствором щелочи в реакторе с непрерыным перемешиванием, обезвоживание осадка и его восстановление при нагреве, отличающийся тем, что подачу растворов в реактор ведут раздельно и дозированно при заданном соотношении скоростей подачи, обеспечивающем постоянство рН раствора, а обезвоживание и восстановление полученного гидроксида железа осуществляют одновременно в восстановительной среде. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве раствора щелочи используют раствор аммиака, при этом скорости подачи раствора аммиака (v1) и солянокислого травильного раствора (v2) связаны соотношением 1,1 ≅ v1 / v2 ≅ 2,4. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление проводят при 350
400oС.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2038195C1

Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Способ окисления боковых цепей ароматических углеводородов и их производных в кислоты и альдегиды 1921
  • Каминский П.И.
SU58A1
Машина для добывания торфа и т.п. 1922
  • Панкратов(-А?) В.И.
  • Панкратов(-А?) И.И.
  • Панкратов(-А?) И.С.
SU22A1

RU 2 038 195 C1

Авторы

Рыжонков Д.И.

Левина В.В.

Самсонова Т.В.

Дроздова Е.В.

Даты

1995-06-27Публикация

1993-06-11Подача