Быстрый способ получения сульфата железа из удобрения

Быстрый способ получения сульфата железа из удобрения

Предпоследним этапом на пути получения благородного металла из радиодеталей является восстановление последнего из соответствующего хлорида. Для этих целей отлично подходит сульфат железа (II). Рассмотрим уравнение данной реакции:

HAuCl4 — тетрахлораурат (III) водорода — соединение, которое образуется при растворении золота в царской водке. Углубляться в этот процесс пока не будем, так как он заслуживает отдельной статьи.

Итак, сульфат (здесь и далее подразумевается сульфат железа (II) ) является одним из дешёвых и легкодоступных восстановителей. В магазинах его можно встретить под названием «железный купорос», это удобрение. Но это не чистое вещество, доля сульфата в нём составляет около 50%, остальное — примеси. И прежде чем восстанавливать золото, необходимо очистить наш сульфат.

Понадобится

Для этого понадобится:

    Железный купорос (продаётся в магазинах по типу «всё для дачи»; я купил килограмм, чтоб с головой хватило) ;

Раствор серной кислоты, он же кислотный электролит для аккумуляторов (в автомагазинах) ;

Спирт, я использовал 95%;

  • Химическая, либо одноразовая посуда (стаканчики, ложки для размешивания).
  • Получаем сульфат железа из удобрения

    Для приготовления раствора я использую стеклянную банку. Внутри 500мл горячей воды, можно чуть меньше.

    Теперь отмеряем около половины стакана удобрения:

    Как видно, вещество жёлто-коричневого цвета, использовать такой грязный «сульфат» можно разве что по назначению — опрыскивать растительность. У нас же другие цели.

    Засыпаем его в банку:

    Раствор приобрёл неприятный коричневый цвет. Окрашивание произошло за счёт реакции удобрения с водой:

    Железо в сульфате окисляется до трёхвалентного, и в осадок выпадает гидроксид железа (III), собственно из-за него такой цвет.

    Чтобы из образовавшихся соединений получить интересующий нас сульфат, необходимо раствор подкислить серной кислотой. Добавляем мелкими порциями, пока раствор не посветлеет.

    При этом протекают следующие реакции:

    Гидроксид взаимодействует с кислотой, и при этом образуется сульфат железа (III) (реакция ионного обмена). Он в свою очередь реагирует с атомарным водородом, который образуется при диссоциации серной кислоты. Последняя реакция окислительно-восстановительная.

    Теперь в растворе находится именно нужный нам сульфат, но сам раствор по-прежнему мутный. Даём ему отстояться и фильтруем его, я использовал химический фильтр.

    На дне банки остались нерастворимые примеси:

    Промываем её и переливаем туда отфильтрованный раствор. Он гораздо светлее и чище изначального.

    Этиловый спирт вытесняет соли двухосновных кислот из их растворов. Этим свойством мы и воспользуемся для получения твёрдого сульфата. Приливаем к раствору спирт, я залил 200мл, что по объему равно чуть больше половины от изначального объёма удобрения.

    На дне появились кристаллики нашего сульфата.

    Я оставил раствор на двое суток, чтобы весь сульфат успел выпасть в осадок.

    Можно изначально залить больше спирта, чтобы этот процесс проходил быстрее.

    Сливаем жидкость, при помощи постукиваний по дну и несильного нагревания отделяем сульфат от банки и высыпаем его на бумажное полотенце для просушки.

    Через несколько часов пересыпаем сульфат в стеклянную банку, подписываем вещество, и в таком виде его можно хранить длительное время.

    Так как в осадок выпали кристаллогидраты, формула вещества как на картинке. Но это никак не мешает нам использовать его для своих целей, всё равно растворять в воде.

    Заключение

    Техника безопасности и соблюдение правил обращения с кислотами — само собой разумеющееся. Ни в коем случае не забываем о них.

    ПОЛУЧЕНИЕ ЖЕЛЕЗНОГО КУПОРОСА ИЗ ТРАВИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

    Способ получения железного купороса специальным растворе­нием железа в серной кислоте в настоящее время утратил свое значение в связи с тем, что на металлообрабатывающих заводах в числе отходов производства имеются большие количества травиль­ных растворов, которые легко могут быть переработаны на желез­ный купорос. Травильные растворы получают при обработке (тра­влении) серной кислотой стальных изделий с целью удаления с них окалины (окислов железа) перед дальнейшей обработкой по­верхности. Для травления применяют разбавленную 20—25%-ную серную кислоту. Отбросные травильные растворы содержат глав­ным образом железный купорос (15—20% FeS04) и несколько процентов свободной серной кислоты (2—10%).

    С развитием металлургии и металлообработки до современных масштабов проблема утилизации отбросных травильных растворов стала очень острой. Удаление больших количеств кислых жидко­стей в естественные водоемы невозможно. Очистка сточных тра­вильных растворов нейтрализацией их известью представляет боль­шие трудности вследствие образования объемистых трудно отстаи­вающихся осадков. Объем осадка сульфата кальция и гидрата закиси железа в 20—25 раз превышает объем расходуемой на травление металла серной кислоты (в расчете на моногидрат). В связи с этим на многих заводах утилизируют травильные рас­творы, выделяя из них сульфат железа кристаллизацией с получе­нием товарного продукта — железного купороса, при одновремен­ном возврате остающейся маточной жидкости — серной кислоты в — травильные ванны. Однако потребность в железном купоросе пока значительно меньше, чем количество его, которое можно получить при полной утилизации травильных растворов, поэтому эта проб­лема остается нерешенной. Эти трудности однако постепенно пре­одолеваются. Описан способ обработки отбросного травильного раствора водной суспензией Са(ОН)2 при 90°, позволяющей полу­чить быстро отстаивающийся осадок, состоящий из смеси Fej04 и гипса, которую разделяют магнитной сепарацией 4I-42.

    Железный купорос является также побочным продуктом при . производстве двуокиси титана из титановых руд. На некоторых заводах за рубежом железный купорос используют в качестве вторичного сырья для получения серной кислоты, примешивая его (

    20%) к поступающему на обжиг серному колчедану.-

    Сульфат железа содержится и в сточных жидкостях некоторых Других производств, например в отработанных красящих раство­Рах, из которых он также может быть регенерирован43.

    • Кристаллический железный купорос может быть выделен из травильных растворов при охлаждении их до —5°, —10° или вы­паркой с последующей кристаллизацией при охлаждении до 20— 25°. Можно также производить высаливание железного купороса из травильной жидкости серной кислотой (см. рис. 194) и после отделения кристаллического осадка возвращать маточный раствор на травление железа.

    Обычно выделение железного купороса из травильных раство­ров производят охлаждением их воздухом или водой, или в ваку­ум-кристаллизационных установках. Предназначенную для трав­ления металла серную кислоту часто используют при этом предва­рительно в качестве высаливающего средства. Вымораживание железного купороса при охлаждении травильного раствора холо­дильным рассолом или выпаривание его с последующим вымора­живанием 44 являются менее экономичными способами.

    Высаливание железного купороса можно также производить ацетоном и бутиловым спиртом. При смешении 1 л ацетона с 1 л Травильного раствора можно выкристаллизовать до 85% желез­ного купороса 45’46.

    Заслуживает внимания предложение47 регенерировать травиль­ные растворы их нагреванием. При этом сульфат железа, раство­римость которого с повышением температуры выше 64° умень­шается, выделяется в виде FeS04-H20, а маточный раствор воз­вращается на травление. Из раствора, насыщенного FeS04-H20, можно выделять это соединение в твердую фазу высаливанием, добавляя при 65—85° FeS04 • 7Н2048.

    Если выделение железного купороса производится охлажде­нием отработанного травильного раствора, содержащего а% FeS04, а в остающемся маточном растворе b% FeS04, то из 1000 кг травильного раствора будет получено 1,83Х кг FeS04-7H20 или х кг FeS04, причем

    А степень извлечения FeS04 из травильного раствора будет—%.

    Если производить охлаждение отработанного травильного рас­твора с одновременным введением в кристаллизатор серной кис­лоты в количестве т кг на 1000 кг травильного раствора, то:

    Т. ак; если отработанный травильный раствор, имеющий плот­ность 1,275 г/см3, содержащий 300 г/л или 23,5% FeS04 и 1—2%

    30°, он станет насыщенным (см. рис. 194, табл. 46). При дальнейшем охлаждении до 3—4° концентрация маточного раствора станет равной 14% FeS04. При этом из 1 г травильного раствора будет получено 234 кг FeS04-7H20, а сте­пень извлечения FeS04 составит 54%. Если же охладить раствор только до 30°, но с одновременной добавкой в кристаллизатор 0,25 т 75%-ной серной кислоты на 1 т отработанного травильного раствора для повышения кислотности маточного раствора до

    16% (200Г/л H2S04), то из 1 г травильного раствора будет полу­чено 75 кг FeS04-7H20, а степень извлечения FeS04 составит в од­ном цикле 17,5%. Но при высаливании серной кислотой с одно­временным охлаждением до 3—4° выхрд железного купороса из 1 т травильного раствора составит –

    290 кг, а степень извлечения FeS04 в одном цикле –

    67%. При работе на замкнутом цикле, т. е. с возвратом всего маточного раствора на травление, весь об­разующийся сульфат железа может быть выделен в виде желез-, ного купороса.

    Растворимость FeS04 В водных растворах серной кислоты

    способ получения комплексных гуминовых удобрений

    Изобретение относится к области получения комплексных гуминовых удобрений и может быть использовано для производства хелатных комплексов микроэлементов с гуминовыми кислотами. Способ включает смешивание гуматов щелочных металлов с сульфатами железа, меди, марганца, цинка и кобальта, а также борной кислотой и солями молибденовой кислоты. Смешивание солей микроэлементов с гуматами щелочных металлов производят в виде их водных растворов при значении рН в интервале 7,0-7,8. Суммарное количество миллиграмм-эквивалентов металлов, добавляемых в виде сульфатов, не должно превышать 30% от величины обменной емкости раствора гумата щелочного металла и определяется по формуле С=(4100-С 0 )0,3 Сг, где С – максимально допустимое число суммы миллиграмм-эквивалентов металлов, добавляемых в раствор гумата щелочного металла, мг-экв/кг, С 0 – число миллиграмм-эквивалентов многовалентных металлов, содержащихся в исходном растворе гумата щелочного металла, мг-экв/кг, Сг – концентрация гумата щелочного металла в исходном растворе. При этом растворы сульфатов микроэлементов, а также при необходимости борной кислоты вводят в раствор гумата натрия постепенно при постоянном перемешивании и контроле рН, для поддержания которого в смесь добавляют карбонат калия в количестве, позволяющем удержать значение рН в указанном интервале в момент приближения рН к нижнему из указанных пределов. Изобретение позволяет получать водорастворимые хелатные комплексы гуминовых кислот с многовалентными металлами, которые можно эффективно использовать в качестве удобрений. 2 з.п. ф-лы.

    Изобретение относится к области производства удобрений, в частности хелатных комплексов гуминовых кислот с микроэлементами.

    Известен способ получения торфяного удобрения по патенту РФ № 2102362, кл. С 05 F 11/02, согласно которому удобрение получают путем смешивания гуминосодержащего торфа с водным раствором минеральных солей и последующим гранулированием и сушкой. При этом на первом этапе в смесь вводят растворы компонентов, дающих кислую реакцию, а на втором – щелочной агент – карбонат калия (поташ).

    Недостатком способа является то, что в результате такого порядка смешивания конечный продукт представляет механическую смесь органических и минеральных компонентов, так как содержащиеся в торфе гуминовые кислоты не способны растворяться и реагировать с водными растворами микроэлементов в кислой среде.

    Известен способ по патенту РФ № 2181113, кл. 6 C 05 F 11/02, по которому удобрение получают путем совместной обработки гуматов щелочных металлов и солей микроэлементов в твердой фазе с последующей механо-химической активацией полученной смеси в присутствии окислителя (перманганат калия) и щелочного агента (поташ). Этот способ позволяет получать хелатные комплексы гуминовых кислот с микроэлементами.

    Недостатками способа являются неполная растворимость продукта в воде, сложность технологии и потребность в дорогостоящем оборудовании.

    Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ получения комплексного гуминового удобрения по патенту США № 4786307, кл. 6 C 05 F 11/02, путем экстракции из бурых углей водорастворимой фракции гуминовых кислот (фульвокислот,) смешивания полученного экстракта с растворами нитратов и сульфатов железа, цинка, меди, марганца, магния и кобальта в присутствии оксикарбоновых кислот типа лимонной, яблочной, аскорбиновой и других и последующей обработки полученной смеси безводным аммиаком до значений рН 7.7-9.0 с целью стабилизации водорастворимых хелатных комплексов.

    Основным недостатком способа является использование в качестве хелатирующих агентов индивидуальных оксикарбоновых кислот, что существенно удорожает продукт, и фульвокислот, которыми представлена лишь небольшая часть гуминовых кислот. Это делает данный способ дорогим и технически трудноосуществимым.

    Целью изобретения является создание способа получения водорастворимых хелатных комплексов многовалентных металлов непосредственно с гуминовыми кислотами без использования индивидуальных оксикарбоновых кислот.

    Сложность решения этой задачи связана с тем, что хелаты гуминовых кислот и многовалентных металлов, как правило, не растворимы в воде. Обычно при смешивании растворов гумата щелочного металла и многовалентного металла происходит обмен иона натрия гумата на этот металл с выпадением осадка хелатного комплекса. При этом гуминовая кислота ведет себя как амфотерный ионообменник, у которого величина обменной емкости по катионам составляет около 4100 миллиграмм-эквивалентов на кг и по анионам 1500 миллиграмм-эквивалентов на кг. В этом случае все карбоксильные группы гуминовой кислоты связаны с металлом, и комплекс в целом нерастворим. Однако, как нами установлено, если использовать не более 25-30% обменной емкости гуминовой кислоты, т.е. порядка 1200-1500 миллиграмм-эквивалентов по катионам, а остальные валентные вакансии оставить свободными, то такой хелатный комплекс не теряет растворимости.

    Анионные комплексы типа ВО 3 (-) И Мо 7 О 24 (6-) не вызывают проблем с растворимостью конечного продукта.

    Поставленная цель достигается тем, что водные растворы гумата щелочного металла и соли, например сульфаты многовалентного металла (или металлов), смешивают в таком соотношении, чтобы число миллиграмм-эквивалентов металла (или металлов) не превышало 30% от величины обменной емкости по катионам. При этом необходимо иметь в виду, что растворы гумата щелочного металла, как правило, уже содержат определенное количество хелатов металлов, особенно кальция и магния, перешедших в раствор во время выщелачивания исходного сырья (угля, торфа или сапропеля). Это количество необходимо учитывать при расчете состава получаемого продукта, используя уравнение (I)

    С=(4100-С 0 ) 0.3 Сг, (1)

    где С – максимально допустимое число суммы миллиграмм-эквивалентов металлов, добавляемых в раствор гумата щелочного металла, мг-экв/кг;

    С 0 – число миллиграмм-эквивалентов многовалентных металлов, содержащихся в исходном растворе гумата щелочного металла, мг-экв/кг;

    Сг – концентрация гумата щелочного металла в исходном растворе.

    Другим условием достижения поставленной цели является поддержание рН среды в период процесса хелатирования в диапазоне 7.0-7.8. Это связано с тем, что сульфаты многовалентных металлов при растворении в воде дают кислую реакцию, в то время как исходный раствор гумата натрия имеет щелочную реакцию (рН 8-9). При подкислении раствора до рН ниже 4 гуминовые кислоты осаждаются, и этот процесс имеет необратимый характер. В то же самое время ионы многовалентных металллов при рН выше 8 также выпадают в осадок в виде гидроксидов. Поскольку кислотность раствора сульфатов многовалентных металлов (рН 2-3) существенно выше, чем щелочность раствора гумата натрия (рН 8-9), при смешивании этих растворов рН среды будет быстро смещаться в кислую сторону. Поэтому необходимо постоянно вводить в смесь щелочной агент с таким расчетом, чтобы значение рН не выходило из границ указанного выше диапазона (7-7.8). В качестве такого щелочного агента выбран поташ (К 2 СО 3 ).

    Таким образом, предлагаемый способ отвечает критерию “изобретательский уровень”, так как позволяет достичь нового качественного эффекта – получение водорастворимых хелатных комплексов микроэлементов с гуминовыми кислотами.

    Способ осуществляется следующим образом. Любым из известных способов приготавливается раствор гумата щелочного металла, как правило, натрия или калия с концентрацией от 6 до 15% (предпочтительно) и рН не выше 9. В растворе определяют С 0 – содержание металлов с валентностью 2 и выше (Са, Mg, Fe, Сu и т.д.). Рассчитывают по формуле (I) значение С – максимально допустимую сумму миллиграмм-эквивалентов металлов, хелаты которых необходимо получить. Растворяют в воде сульфаты этих металлов с учетом растворимости каждого. Полученный раствор при интенсивном перемешивании медленно вливают в раствор гумата щелочного металла, постоянно контролируя значение рН. Как только значение рН приближается к нижней границе указанного выше предела (рН 7), добавляют кристаллический поташ до достижения значения рН в середине указанного диапазона, повторяя эту операцию до полного смешивания обоих растворов.

    Заявляемый способ иллюстрируется следующими примерами.

    Раствор гуматов натрия и калия концентрацией 12.1% по данным атомно-адсорбционного анализа содержал следующие металлы, мг/л: Са 1400; Mg 360; Fe 530; Mn 11; Zn 4.7; Сu 2.2. Суммарное содержание миллиграмм-эквивалентов в 1 л составило 128. Максимально допустимое количество миллиграмм-эквивалентов металлов составило: С=(4100-128) 0.3 0.121=144.2. Для получения хелата меди приготовлен раствор 180 г сульфата меди CuSO 4 7 Н 2 O (1440 миллиграмм-эквивалента Сu) в 1 л воды. Этот раствор со скоростью 20 мл в минуту при перемешивании вливали в 10 л раствора гуматов натрия и калия, добавляя небольшими порциями (около 5 г) поташ в момент, когда значение рН становилось меньше 7.1. В результате получено 11 л раствора хелата меди и гуминовых кислот со следующей характеристикой:

    Содержание хелата меди, % 11.4

    Содержание меди, % 0.42

    Растворимость в воде, % 100

    Для получения раствора хелата цинка аналогично примеру 1 к 10 л раствора гуматов натрия и калия добавляли 0.75 л раствора, содержащего 220 г ZnSO 4 7Н 2 О (1530 миллиграмм-эквивалентов цинка). В результате получено 10.75 л раствора хелата цинка со следующей характеристикой:

    Содержание хелата цинка, % 11.7

    Содержание цинка, % 0.47

    Растворимость в воде, % 96

    Для получения раствора хелата железа аналогично примерам 1-2 к 10 л раствора гуматов натрия и калия добавляли 0.5 л раствора, содержащего 135 г Fe 2 (SO 4 ) 3 9H 2 O (1440 миллиграмм-эквивалентов железа (+3)). В результате получено 10.5 л раствора хелата железа со следующей характеристикой:

    Содержание хелата железа, % 11.8

    Содержание железа, % 0.31

    Растворимость в воде, % 100

    Для получения раствора хелата марганца аналогично примерам 1-3 к 10 л раствора гуматов натрия и калия добавляли 0.5 л раствора, содержащего 174 г MnSO 4 5H 2 O (1440 миллиграмм-эквивалентов марганца). В результате получено 10.5 л раствора хелата марганца со следующей характеристикой:

    Содержание хелата марганца, % 11.9

    Содержание марганца, % 0.37

    Растворимость в воде, % 100

    Раствор гуматов натрия и калия концентрацией 10.8% по данным атомно-адсорбционного анализа содержал следующие металлы, мг/л: Са – 830, Mg – 350, Fe – 350, Mn – 12, Zn – 5, Сu – 2. Суммарное содержание миллиграмм-эквивалентов в 1 л составляет 90. Максимально допустимое количество миллиграмм-эквивалентов металлов в 1 л раствора составило: С=(4100-90) 0.3 0.108=130. Для получения растворов комплексного удобрения хелатов микроэлементов приготовлен 1 л раствора, содержащего 45 г Fe 2 (SO 4 ) 3 9H 2 O (476 мг-экв железа), 25 г CuSO 4 7Н 2 O (200 мг-экв меди), 26 г ZnSO 4 7H 2 O (181 мг-экв цинка), 40 г MnSO 4 5H 2 O (332 мг-экв марганца) и 2.4 г CoSO 4 7H 2 O (80 мг-экв кобальта). Всего 1269 мг-эквивалентов на 1 л. В результате получено 11 л раствора комплексного удобрения из хелатов микроэлементов и гуминовых кислот со следующими характеристиками:

    Общее содержание хелатов микроэлементов, % 10.1

    Содержание микроэлементов, % 0.29

    Растворимость в воде, % 100

    Получение комплексного удобрения проводили аналогично примеру 5, но дополнительно вводили 70 л раствора, содержащего 320 г борной кислоты НВО 3 (57 г бора) и 0.3 л раствора, содержащего 2.5 г молибдата аммония (NH 4 ) 6 Мо 7 O 24 4Н 2 O (1.36 г молибдена). В результате получено 12 л раствора комплексного удобрения из хелатов микроэлементов и гуминовых кислот со следующими характеристиками:

    Общее содержание хелатов микроэлементов, % 11.9

    Содержание микроэлементов, % 0.27

    Растворимость в воде, % 100

    Примеры показывают, что при выполнении указанных выше условий – соответствии количества вводимых металлов уравнению (1) и проведении процесса хелатирования в диапазоне рН 7-7.8 поставленная цель достигается полностью: предлагаемое техническое решение позволяет получать водорастворимые хелатные комплексы с гуминовыми кислотами всех необходимых растению микроэлементов простым, дешевым и надежным способом. Известные технические решения либо не обеспечивают полной растворимости хелатных комплексов, либо требуют значительных затрат на приобретение индивидуальных оксикарбоновых кислот.

    ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

    1. Способ получения комплексных гуминовых удобрений, включающий смешивание гуматов щелочных металлов с сульфатами железа, меди, марганца, цинка и кобальта, а также борной кислотой и солями молибденовой кислоты, отличающийся тем, что смешивание указанных компонентов производят в виде их водных растворов при значении рН 7,0-7,8, при этом суммарное количество миллиграмм-эквивалентов металлов, добавляемых в виде сульфатов, не должно превышать 30% от величины обменной емкости раствора гумата щелочного металла и определяется по формуле

    С=(4100-Со)0,3 Сг,

    где С – максимально допустимое число суммы миллиграмм-эквивалентов металлов, добавляемых в раствор гумата щелочного металла, мг-экв/кг;

    Со – число миллиграмм-эквивалентов многовалентных металлов, содержащихся в исходном растворе гумата щелочного металла, мг-экв/кг;

    Сг – концентрация гумата щелочного металла в исходном растворе.

    2. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор сульфатов указанных металлов и борной кислоты вводят в раствор гумата натрия постепенно при постоянном перемешивании и постоянном контроле рН среды.

    3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для поддержания значения рН в указанном интервале в момент приближения рН к нижнему из указанных пределов в смесь добавляют карбонат калия.

    Железа сульфат (железный купорос)

    Железный купорос (Железа сульфат, Железо сернокислое, железа сульфат гептагидрат, сульфат железа семиводный) – железная соль серной кислоты.

    Физико-химические свойства.

    Химическая формула FeSO4×7H2O. Растворим в воде (21% при 20°С), глицирине. Не растворим в этиловом спирте. Плотность 1,898 г/см 3 . Железный купорос имеет вид голубовато-зеленых призматических моноклинных кристаллов металлического вкуса. Зеленый цвет указывает на содержание Fe 3+ , совершенно свободное от Fe 3+ вещество имеет голубой цвет. Зеленые кристаллы притягивают из воздуха влагу, переходя в желтую основную соль. При температуре 64°С FeSO4×7H2О белеет переходя в FeSO4×H2О, выше 250°С теряет последнюю молекулу воды и начинает разлагаться с выделением SO3. Плотность безводного FeSO4 3,4 г/см 3 .

    Железный купорос купить

    Цена, которая указана ниже, является ориентировочной. Возможность купить товар по этой цене уточняйте.

    Классы МПК:C05F11/02 из торфа, бурого угля и подобных растительных отложений
    Автор(ы):Левинский Б.В. (RU)
    Патентообладатель(и):Левинский Борис Владимирович (RU)
    Приоритеты:
    ПроизводительФасовкаЖелезный купорос цена
    УкраинаМешки по 50 кг5 грн/кг
    УкраинаБиг-беги по 1000 кг4500 грн/тн

    Применение.

    Применение железного купороса в качестве коагулянта.

    Железный купорос применяют при очистке сточных вод. Точнее сказать, железный купорос применяют на одном из технологических этапов очистки – коагуляции. Так как технология очистки многоэтапная и на других этапах очистки таких как просеивание, удаление песка, удаление масел – железный купорос не используется.

    Коагуляция представляет собой процесс образования хлопьев размером 0,3-4 мкм из частиц размером от 0,001 мкм. Этот технологический этап позволяет очистить сточные воды от большого количества мелких включений.

    Возможность применения железного купороса в качестве коагулянта при водоподготовке объясняется его химическими свойствами. При растворении железного купороса в воде образуется трехвалентный гидроксид железа, который и является в этом истинным коагулянтом. Применение железного купороса целесообразно при одновременном введении извести или активного хлора, либо обоих реагентов вместе. Процесс еще быстрее протекает при добавлении в воду хлора до или после подачи железного купороса, но до ввода извести. Теоретически наиболее выгодным соотношением хлор/железный купорос является соотношение 1/7,8. На практике железного купороса добавляется в воду 30-60 мг/л.

    Железный купорос используется также в процессах обогащения медно-цинковых руд. Наиболее оптимальным считается применение железного купороса в количестве 20-100 грамм на тонну руды. В этой технологии вместе с железным купоросом может использоваться сульфат натрия. По 20 грамм каждого на тонну руды.

    Применение железного купороса для защиты древесины от гниения.

    Железный купорос применяют для защиты деревянных домов и заборов. В сельской местности скандинавских стран вместо масляной краски деревянные конструкции красят (без грунтовки) краской следующего состава: вода 9 кг; железный купорос 1,56 кг; сухой известковый пигмент 1,56 кг; мука 0,72 кг; соль 0,36 кг. Чтобы эта краска имела нужный цвет – в нее добавляют пигменты. Эту краску можно использовать и без пигментирующих добавок. Краска защищает дерево до 20 лет. Расход краски 0,3 кг/м 2 . Краску наносят в два слоя.

    Технология приготовления: в муку добавляют 3 кг холодной воды; полученный клейстер процеживают и нагревают; нагревание производят с постоянным помешиванием; добавляют соль, железный купорос, известковый пигмент, 6 кг горячей воды.

    Применение железного купороса для воронения стали.

    Воронение стали – процесс получения защитной оксидной пленки на поверхности стали. Воронение может происходить в щелочных или кислотных растворах. Железный купорос входит в состав кислотных растворов.

    Раствор №1. Цвет оксидной пленки – голубой. В состав входят компоненты: вода 120 кг; соляная кислота 30 кг; этиловый спирт 120 кг; азотно-кислая ртуть 30 кг; железный купорос 30 кг. Температура раствора 20 град.С. Время обработки детали 20 мин. Обработку производят погружением детали в раствор.

    Раствор №2. Цвет оксидной пленки – темно-красный. В состав входят компоненты: вода 100 кг; этиловый спирт 3 кг; азотно-кислая медь 1,2 кг; железный купорос 3 кг. Температура раствора 20-25 °С. В раствор деталь не погружают, а мягкой кистью смачивают всю ее поверхность и дают высохнуть. Так повторяют несколько раз, пока поверхность не приобретет желаемый красный цвет. Если при этом появятся ржавые пятна, их осторожно снимают влажной кисточкой и снова наносят раствор.

    Детали обработанные раствором №1 и №2 подвергают обработке после оксидирования одним из двух способов:

    Способ №1. Длительное промывание в проточной воде с последующим кипячением (3-5 мин) в растворе хозяйственного мыла (2-3 кг на 100 кг воды).

    Способ №2. Промывание в горячей воде с последующим погружением в раствор натрия бихромата (10-12 кг на 100 кг воды) на 1-2 мин. Температура раствора натрия бихромата должна быть 60-70 °С.

    Заключительная обработка деталей. Детали высушивают на воздухе, смазывают машинным маслом, насухо вытирают.

    Применение железного купороса для окраски овечьей шерсти.

    При крашении овечьей шерсти железный купорос используется в качестве протравы. Протравами называют химические соединения, которые закрепляют цвет окрашенной шерсти так, что она не линяет после стирки. Железный купорос оказывает влияние на цвет окрашиваемой шерсти – придает желтый оттенок.

    Применение железного купороса в гальванопластике при изготовлении матриц и пресс форм.

    Гальванопластика – технология получения точных металлических копий, путем осаждения металла на модели, которые после окончания процесса отделяются. Точности рабочих размеров и шероховатости поверхностей, получаемых гальванопластических копий, всецело зависят от точности размеров и шероховатости поверхности модели, на которую происходит осаждение металла.

    Важную роль в процессе гальванопластического формирования изделия играет подготовка поверхности используемой формы и создание на ней токопроводящего слоя.

    Перед нанесением токопроводящего слоя, поверхность модели должна быть вымыта и обезжирена. Качество обезжиривание контролируется визуально.

    Железный купорос входит в состав сернокислых электролитов для нанесения толстых слоев железа.

    Состав и режим работы сернокислых электролитов железнения:

    Состав электролита (г/л)и режим работыЭлектролит №1Электролит №2Электролит №3Электролит №4Железа сульфат FeSO4180-200400350120Магния сульфат MgSO440–25020-25Натрий карбонат Na2CO325-30––5-10Натрий хлористый NaCl–200––Катодная плотность тока, А/дм 20,1-0,1510-2010-203-4Температура, °С18-2090-10010275-80

    Гальванопластика является очень тонким процессом и требует постоянного контроля над изделием. Процессы гальванопластического осаждения толстых слоев могут быть достаточно длительными по времени, в зависимости от необходимой толщины осаждаемого слоя, и могут длиться от нескольких часов до нескольких недель.

    Применение железного купороса для окрашивания древесины.

    Железный купорос применяется как протрава при окрашивании древесины:

    – для дуба – железный купорос 0,5-2%-ный (черный);

    – для бука – железный купорос 2-4%-ный (коричневый);

    – для березы – железный купорос 4%-ный (коричнево-желтый);

    – для сосны – железный купорос 2-4%-ный (коричнево-серый).

    Применение железного купороса для уничтожения вредителей.

    Для лечения ран на деревьях и дезинфекции дупел 100 граммов купороса разводят в одном литре воды. Такие же пропорции используют и при побелке стволов.

    При появлении хлороза газонных трав необходимо газон опрыснуть раствором железного купороса из расчета 80 г на 10 л воды (можно добавить 20 – 30 г мочевины) или внести препарат в сухом виде.

    Чтобы устранить черную пятнистость, появляющуюся на розах, их опрыскивают раствором железного купороса в концентрации 0,3%. А вот для профилактики семечковых культур он черного рака, септориоза и парши применяют уже пятипроцентный раствор. Обработка против лишайников, мха и серой гнили требует использования 30 г вещества на литр чистой воды. Для лечения кустов малины или смородины потребуется немного меньше – 25 г на литр.

    Опрыскивание против вредителей производят два раза. Во время вегетации можно использовать только однопроцентный раствор купороса, а когда листья уже опадут – пятипроцентный.

    В виноградарстве купорос применяют против пятнистого некроза, бактериального рака, антракноза и других заболеваний. Лозы обрабатывают пятипроцентным раствором, как весной, так и поздней осенью. Следующую обработку делают таким же составом, но спустя 14 дней. Более высокая концентрация способна серьезно обжечь листья и зеленые побеги.

    Для уничтожения домового грибка разводят 1,5 кг сульфата железа на ведро воды. Стены подвалов и овощехранилищ белят раствором, приготовленным из расчета 60 граммов препарата на литр воды.

    Сульфат железа довольно эффективно применяется в садоводстве как инсектицид, что позволяет уничтожать не только самих насекомых и личинки, но даже их яйца. Например, при тщательной обработке деревьев погибает от 30 до 50 % яиц яблонной медяницы – злейшего врага многих плодовых деревьев. Опрыскивают растения весной, пока почки еще не распустились, захватывая не только ветви и стволы, но и почву приствольных кругов.

    Очень важно правильно определить не только концентрацию, но и сроки обработки железным купоросом. В средней полосе опрыскивание обычно начинают в середине апреля – от 10 до 20 числа. В это время погибает до половины всех отложенных яиц.

    Если провести обработку раньше, есть риск только напрасно потерять время – насекомые еще не проснутся и не успеют отложить яйца. А уничтожить зимующих вредителей сульфат железа не может. Более позднее препарата способно нанести вред, как самому дереву, так и будущему урожаю.

    Применение железного купороса в качестве удобрения.

    Но железный купорос – это не только популярное инсектицидное и фунгицидное средство, а также хорошее удобрение. Железо, входящее в него, находится в растворимой, и потому легко доступной для растений форме. Без него никакие культуры не могут нормально существовать – желтеют листья, отмирают побеги деревьев, ухудшается окраска цветов.

    Особенно страдают при нехватке этого микроэлемента плодовые деревья: яблоня, вишня, слива. Он является составной частью окислительных ферментов, играет важную роль в системе дыхания. Хлороз листьев, медленный рост новых побегов, недоразвитие плодов – все это, как правило, бывает следствием нехватки именно железа.

    Как удобрение, железный купорос применяют в садоводстве при внекорневых подкормках картофеля, томатов, всех видов капусты. В стеклянной или пластиковой посуде растворяют от 5 до 10 г препарата и доливают объем жидкости до 10 литров. Но следует помнить, что это вещество ни в коем случае нельзя смешивать с известью – даже воду для раствора лучше брать мягкую. Контактируя с кальцием, железо образует нерастворимые соединения, становясь недоступным для растений.

    Сульфат железа можно вносить под перекопку совместно с компостом: 100 граммов купороса на каждые 10 кг органики. Опытные садоводы давно научились получать из железного купороса хелат железа – удобрение высокоэффективное и сравнительно дорогое. Для этого в 10-литровом ведре воды сначала разводят пару ложек лимонной кислоты. После полного растворения туда же добавляют сульфат железа – не более одной столовой ложки.

    Применение железного купороса в производстве пигментов.

    Железный купорос применяют для изготовления синтетических железооксидных пигментов в производстве красок. Железооксидные пигменты имеют основу с химической формулой Fe2O3 с различными примесями.

    Пигмент “марс желтый”.

    Желтый железооксидный пигмент “марс желтый” применяют главным образом в художественных красках, а также в красках для отделки древесины. Этот пигмент может ипользоваться с наполнителем в соотношении 1:8 и тогда продукт носит название “синтетическая охра”. Пигмент “марс желтый” применяют для получения красного железооксидного пигмента “марс красный”.

    “Марс желтый” получают следующим образом.

    Проводят осаждение карбоната железа из реакции железного купороса с кальцинированной содой:

    Затем производят окисление полученного осадка кислородом воздуха с температурой 50-60°С:

    В некоторых случаях вместо кислорода воздуха используют бертолетовую соль. Тогда пигмент имеет более чистый цвет. В некоторых случаях к раствору железного купороса добавляют раствор сульфата алюминия или алюмокалиевых квасцов.

    Пигмент “марс красный”.

    Пигмент “марс красный” относится к красным железооксидным пигментам, используется для приготовления самых разнообразных красок и эмалей, для окраски пластмасс, линолеума, бумаги и др. Лессирующий “марс красный” применяют в художественных красках. Пигмент свето-, атмосферо-, и термостойкий. Имеет чрезвычайно высокую укрывистость (4-6 г/м 2 ).

    Пигмент “марс красный” представляет собой почти чистый (95-98%) оксид железа Fe2O3. Оттенки “марса красного” зависят от технологии изготовления и могут быть от оранжево-красного до малинового и пурпурного и от розового до сиреневого. Оттенок связан с формой и размером кристаллов частиц пигмента. В пигментах светлых тонов разер частиц 0,35-0,45 мкм, у темных 2,5 мкм. Форма частиц светлых пигментов игольчатая или пластинчатая, у темных – зернистая.

    Пигмент “марс красный” может быть получен термическим способом из железного купороса или из пигмента “марс желтый”.

    В перво случае процесс проводят в две стадии: вначале железный купорос обезвоживают при 350-400°С до образования моногидрата сульфата железа, а затем его прокаливают при 700-825°С для образования оксида железа:

    Обезвоживание железного купороса сопровождается значительным спеканием его частиц, что приводит к получению пигмента низкого качества. Поэтому после обезвоживания продукт подвергают измельчению. Процесс прокаливания обычно длителен. Его проводят до содержания остаточного сульфата железа 5-10%. В результате длительной выдержки оксида железа при высокой температуре происходит укрупнение его частиц , что приводит к получению грубодисперсного пигмента с плохии качествами. Цвет пигмента зависит от температуры прокаливания. Так, при температуре 700-725°С получают пигмент с желтоватым оттенком, а при 725-825°С – с синеватым. Введение в железный купорос специальных добавок дает возможность изменять оттенок пигмента. Например, введение хлорида натрия приводит к образованию пигмента с фиолетовым оттенком.

    Обезвоживание и прокаливание железного купороса обычно проводят во вращающихся печах.

    Второй способ получения из пигмента “желтый марс” заключается в прокаливании пигмента при 600-650°С:

    К достоинствам этого способа можно отнести простоту и высокие качества получаемого пигмента, к недостатку – высокую стоимость сырья. Обычно желтый железооксидный пигмент и красный железооксидный пигмент получают в одном цехе.

    Пигмент “марс коричневый”.

    Пигмент “марс коричневый” получают из железного купороса осаждением его аммиаком в присутствии сульфата марганца. Полученный при этом осадок окисляют воздухом в щелочной среде, отмывают, сушат и прокаливают при 180-200°С.

    По своим свойствам пигмент “марс коричневый” подобен другим железооксидным пигментам.

    Опасность железного купороса для здоровья.

    При длительной работе с раствором железного купороса на коже рук или на лице могут появляться небольшие желтые пятна. При работе с сухим железным купоросом для защиты от пыли рекомендуется надевать противопылевой респиратор, комбинезоны из плотной ткани и защитные очки.

    Получение.

    Железный купорос изготавливают из отходов металлургического производства путем реакции отходов с разбавленной серной кислотой.

    Правильное применение железного купороса в садоводстве весной и осенью

    Железный купорос в домашнем хозяйстве нередко применяют для лечения грибковых заболеваний и подкармливания растений железом. Таким образом, он может быть фунгицидом и микроудобрением. Рассмотрим особенности применения железного купороса в садоводстве, как нужно готовить препарат и как правильно и безошибочно использовать его под различные культуры.

    Что собой представляет железный купорос

    Его также называют сульфатом железа или железом сернокислым. Купорос — это зеленоватые кристаллы, непрозрачные, не имеющие запаха. Если попробовать их на вкус, то окажется, что он металлический и сильно вяжущий. Сернокислое железо гигроскопично, хорошо растворимо в теплой воде. В препарате, выпускаемом промышленностью для использования в садоводстве FeSO4 не менее 54%.

    Предназначение железного купороса

    У вещества есть антисептические и фунгицидные свойства, поэтому железный купорос применяют в садоводстве для опрыскивания и побелки деревьев от грибка, растущих на стволе и ветках мхов и лишайников, лечат раны на коре.

    Обрабатывают виноград и ягодные кусты, деревья от вредителей, используют как микроудобрение, содержащее железо, для профилактики и лечения хлороза.

    Кроме применения железного купороса в садах и огороде, его еще используют для обработки помещений, деревянных конструкций от плесени или грибков.

    Как правильно разводить препарат

    Для получения раствора можно использовать тару только пластиковую или керамическую, но не металлическую. На ее стенках не должно быть следов каких-либо веществ. Чтобы правильно развести железный купорос, сначала всыпают его в теплую воду, перемешивают. Затем, через 20 мин, когда он настоится, перемешивают заново.

    Концентрация будет зависеть от цели применения. Удобно отмерять количество спичечным коробком, столовой или чайной ложкой. В спичечном коробке содержится 22 г вещества, 16 грамм в столовой ложке, 5 г — в чайной ложке.

    Для обработок готовят 5 и 3 процентный раствор (берут 500 г и 300 г на 10 л соответственно).

    Важные правила работы с железным купоросом

    Перед началом нужно прочитать инструкцию, где указано как с ним работать. Обязательно применение резиновых перчаток. Железный купорос нельзя мешать с известью, как это часто делается с медным купоросом. Разводят раствор перед самым использованием.

    Инструкция по применению

    В инструкции по применению железного купороса, находящейся в упаковке, всегда указано, в какой пропорции его разводить и для чего, а также норма расхода.

    Против вредителей

    Железным купоросом травят некоторых вредителей деревьев, прячущихся зимой под корой. Для этого весной, когда еще не стали распускаться почки, деревья опрыскивают или обливают их стволы, ветки раствором вещества. Попадая под кору, он уничтожает насекомых, спящих личинок, яйца. Жидкость, способная справиться с вредителями, должна быть 5%-й (500 г на 10 л). То же самое можно сделать и осенью, когда весь урожай будет собран.

    Обработку яблони и прочих деревьев железным купоросом нельзя проводить по распустившимся почками и листьям, препарат вызовет ожоги.

    Борьба со мхами и лишайниками

    На деревьях косточкового и семечкового семейства, плодовых кустарниках сернокислым железом уничтожают мхи и лишайники, повреждающие кору. Для обработки сада железным купоросом выбирают время рано весной, до старта распускания почек. Опрыскивают сами растения и грунт около них.

    Для деревьев повторную обработку от лишайников проводят еще через 2 недели, кусты опрыскивают еще раз осенью. Обработку деревьев выполняют 5%-м раствором, то есть в 10 л растворяют 500 г вещества. Если же к сульфату железа добавить зольную вытяжку (взять 1 ст. золы, залить 3 л кипятка и настоять 3 дня), то получится смесь, которой можно побелить стволы деревьев.

    Применяется сернокислое железо и от мха на газоне. Он может разрастаться на кислых почвах, в затененных местах. Такие делянки обрабатывают 5% раствором с добавлением 1% бордосской жидкости. Лучшее время для обработки газона — сухой, нежаркий день.

    Лечение грибковых заболеваний

    Лечению железным купоросом поддаются парша, мучнистая роса, черный рак, гнили, клястероспориоз, септоспориоз. От этих заболеваний деревья опрыскивают 3% (косточковые) или 5% (семечковые) раствором.

    Обработка клубники этим веществом поможет от серой гнили, пятнистостей, мучнистой росы, гнили и фитофторозного увядания. Для этого подходит 3% жидкость. Ею опрыскивают кусты во время подготовки к зиме — после того как убирают с них листья осенью. Обработку роз железным купоросом проводят тоже осенью, в процессе подготовки их к зимовке. 3% раствором поливают побеги, 5% — почву вокруг кустов.

    Обработка против хлороза

    При недостатке железа в почвах растения болеют хлорозом. У них осветляются, желтеют листья, жилки при этом остаются зелеными. Из железного купороса в домашних условиях можно приготовить хелат железа — ценное микроудобрение, использующееся для профилактики и лечения этого явления. В хелатной форме железо более всего доступно для растений. Удобрением можно поливать или брызгать растения по листу.

    Как готовить: в 3 л всыпать лимонную кислоту 1 ч. л., добавить 1 ст. л. сернокислого железа. Смесью надо воспользоваться в течение 1-2 ч после приготовления, иначе она потеряет свои свойства.

    Опрыскивание виноградной лозы

    Виноград железным купоросом можно обработать от милдью, бактериального рака, антракноза, пятнистого некроза. Готовят 3-5% раствор. Им же опрыскивают от вредителей. Кроме защитного средства, сернокислое железо может быть удобрением, которое вносят под корень или по листу. Определить недостаток этого элемента можно по плохому росту поросли, небольшому размеру молодой листвы, ее светло-зеленому цвету, тонким побегам, задержке созревания урожая. Это говорит о том, что растению срочно нужна подкормка железом. Корневое внесение совмещают с поливом, раствор делают из 15 г на 10 л. Для листовой подкормки железным купоросом для винограда разводят 5-10 г на 10 л.

    Вещество используют еще и для того чтобы весной задержать распускание виноградных почек, если ожидаются заморозки. После снятия укрытия, лозу опрыскивают 0,5-1%-й жидкостью. Это тормозит раскрытие почек приблизительно на 2 недели. Применение железного купороса в садоводстве осенью справедливо и для винограда. Сразу после опадения листвы само растение и землю около него брызгают раствором 3-5% для уничтожения патогенов и различных вредителей.

    Обработку винограда весной проводят и при укоренении черенков. Их оставляют в 0,5% жидкости для замачивания. Это замедляет развитие почек и ускоряет рост корешков. Такой материал быстрее и лучше приживается и укореняется. Эта обработка винограда железным купоросом еще предупреждает заражение черенков и развитие грибков, лишайников, филлоксеры.

    Опрыскивание ягодных кустарников и деревьев

    Для смородины подходит 3 или 1% раствор. Время обработки — ранняя весна, до сокодвижения и осень, после полного опадания листвы, обрезки лишних и поврежденных побегов, уборки растительного сора. Обработку малины железным купоросом проводят так же.

    Обработка срезов и ран на ветвях деревьев

    Трещинки на коре для дезинфекции смачивают 1% раствором. Для усиления эффекта железный купорос рекомендуется чередовать с медным. Раны и дупла, особенно если в них хорошо заметны признаки заболевания, дезинфицируют 10% жидкостью. Инструмент также промывают в этой жидкости после каждого растения.

    Применение в качестве удобрения

    Сульфат железа — удобрение, из него растения получают элемент в хорошо усвояемой форме и в нужном количестве.

    Внекорневая обработка

    Требуется 0,05% жидкость (растворяют 5 г на 10 л). Опрыскивания железным купоросом делают 1 раз в неделю до исчезновения признаков хлороза.

    Корневая подкормка

    Для поливов садовых растений готовят 0,1% раствор, поливают сначала просто водой, затем сернокислым железом.

    Обработка подвалов и овощехранилищ

    В большой концентрации сульфат железа останавливает развитие грибков и плесени, благодаря этому его свойству он используется для дезинфекции помещений, теплиц, хранилищ овощей. Для обработки теплиц и прочих помещений, деревянных поверхностей готовят 4-6% раствор (400-600 г на 10 л), для бетонных и асфальтовых — 5-10%. Наносят средство распылителем на стены и конструкции. Или, если добавить белую глину, можно наносить кистью. Домовой грибок уничтожают 15% раствором.

    Совместимость с другими препаратами

    Нельзя смешивать вещество с фосфорсодержащими инсектицидами, например, с Карбофосом, Фуфаноном, Искрой М, Инта-Ц-М. Также запрещено совмещать с веществами щелочной реакции и известью.

    Меры предосторожности

    Купорос не горит, не взрывоопасен, не летуч, относится к 3 классу опасности. Работать с ним нужно в перчатках из резины, маске, очках. Если капли раствора упали на кожу либо попали на слизистые — смыть водой. Может вызвать отравление при попадании в желудок. Если так произошло, необходима врачебная помощь.

    Недостатки использования железного купороса

    Важно придерживаться верной концентрации раствора, слабый может быть неэффективным, а если приготовить слишком сильный, возможны ожоги на листьях. Купорос не уничтожает бактерии, поэтому бесполезен против бактериальных растительных болезней. Его раствор легко смывается водой, поэтому время обработок нужно выбирать так, чтобы не было дождя.


    Способ получения сульфата магния и железоокисных пигментов из отходов производств

    Владельцы патента RU 2634017:

    Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения сульфата магния и железооксидных пигментов из отходов производств осуществляют взаимодействие тонкодисперсного магнийсодержащего сырья с сернокислым отработанным травильным раствором, содержащим сульфат железа. В качестве магнийсодержащего сырья используют доломитовую пыль, образующуюся при прокаливании доломита при температуре 600-750°С. Соотношение сульфат-ионы : доломитовая пыль в травильном растворе составляет 1:1,1. Проводят гидротермальную обработку полученной суспензии, продувая раствор воздухом, кислород которого окисляет железо Fe +2 в Fe +3 . Осадок отделяют на фильтр-прессе и отмывают от водорастворимых соединений. Проводят термообработку осадка в железооксидный пигмент. Сушку и измельчение железооксидного пигмента осуществляют одновременно в комбинированной распылительной сушилке. Отделенный на фильтр-прессе фильтрат и промывную воду, содержащие сульфат магния, подают в реактор. Повышают в растворе содержание сульфат-ионов до 35-40% добавкой концентрированной серной кислоты и проводят нейтрализацию доломитовой пылью при температуре 80-100°С до pН, равного 7,0-7,5. Кристаллизацию сульфата магния проводят в кристаллизаторе. Изобретение позволяет повысить выход сульфата магния и железооксидных пигментов, снизить энергозатраты при переработке сернокислого отработанного травильного раствора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 3 пр.

    Изобретение относится к технологии получения вяжущего, в частности кристаллического сульфата магния и железооксидных пигментов, применяемых в производстве строительных и огнеупорных материалов и изделий, а также для изготовления лакокрасочных материалов, пластмасс, кожи, резины и т.д.

    Известен способ получения концентрированных растворов сульфата магния путем взаимодействия магнийсодержащего сырья с сульфатом аммония, в качестве магнийсодержащего сырья используют гипсомагнезиальную массу, а сульфат аммония используют в твердом состоянии при 1,1…1,3-кратном избытке по отношению к гидроксиду магния в гипсомагнезиальной массе [а.с. №1724576, 5 C01F 5/40. Опубл. в БИ №12, 1992. И.И. Желтова, А.М. Андрианов].

    Этот способ имеет следующие недостатки:

    1) не экономично Использовать для изготовления указанных материалов дорогостоящие сульфат аммония и гипсомагнезиальной массы;

    2) получаемые отходы не применяются в промышленности.

    Известен также способ получения технического хлорида или сульфата магния, а также их смеси путем взаимодействия отработанной соляной и серной кислоты, а также их смеси с концентрацией не менее 16% с магнийсодержащим сырьем – магнезитовой пылью, уловленной при термообработке магнезитовой руды, применяемой для изготовления огнеупорного футеровочного материала [пат. ЧССР №115819, МПК C01F 5/40, заявл. 15.03.65, опубл. 15.08.65. Josef Semecky, Vaclow Syrovy].

    Этот способ также имеет существенные недостатки:

    1) значительные энергетические затраты при кристаллизации и сушке получаемых продуктов и потери по процессу;

    2) недостаточная прочность и термостойкость огнеупорных изделий, получаемых с использованием смеси хлорида и сульфата магния и сложность их разделения.

    Наиболее близким по сущности и достигаемым результатам является способ получения сульфата магния, включающий взаимодействие магнийсодержащего сырья – тонкодисперсной пыли магнезита с отработанной серной кислотой, кристаллизацию целевого продукта и сушку его [пат. РФ №2078041, C01F 5/40, опубл. 1997, Кулинич А.П., Добровольский И.П., Попова С.В., Кныш А.Н., Кривинский Б.Я., Мещанов С.Е]. В качестве отработанной серной кислоты используют травильный сернокислый раствор и на взаимодействие исходные реагенты подают в массовом соотношении магнезит:сульфат-ионы в травильном растворе (1,05-1,2):1 с последующей гидротермальной обработкой полученной суспензии при 60-80°С в течение 1,5-2,0 ч.

    Однако и этот способ также имеет следующие недостатки:

    1) низкий выход получаемых сульфата магния и пигмента;

    2) в процессе производства высокие энергозатраты на выпарку раствора;

    3) качество получаемых сульфата магния и железооксидных пигментов не соответствуют требования для производства некоторых видов материалов.

    Технический результат предлагаемого решения – повышение выхода по процессу и качества получаемых продуктов, снижение энергозатрат в процессе переработки сернокислого отработанного травильного раствора (СОТР).

    Поставленная задача достигается применением для получения кристаллического сульфата магния и железооксидных пигментов СОТР, содержащего 3-5% серной кислоты и 15-20% сульфата железа, отходного щелочного реагента (магнийсодержащего сырья) с последующем разделением суспензии на железо и магнийсодержащие осадки, которые затем подвергали гидротермальной обработке с целью получением указанных выше продуктов.

    Гидротермальный процесс – кристаллизация из перегретых под давлением водных растворов различных неорганических продуктов: сульфатов железа, меди, цинка, свинца, сурьмы, ртути, мышьяка (Краткая химическая энциклопедия, М., 1961 г., т. 1, с. 843).

    Согласно литературным данным [Технология минерального сырья. Позин М.Е. Л.: Химия, 1961. – 1008 с., с. 181-190, Энциклопедия (краткая химическая). М.: Мир, 1997 г. Т. 2, с. 396, 1024 с.], магнийсодержащее сырье состоит из магнезита (MgCO3) и доломита (MgCO3⋅СаСО3), которые взаимодействует с разбавленной серной кислотой только в тонкодисперсном состоянии при нагревании (например, магнезит с размером частиц 0,1…0,2 мм растворяется в серной кислоте 28%-ной концентрации при нагревании острым паром до температуры кипения 120°С и более). Оксид магния активно взаимодействует с кислотами, но его получать прокаливанием магнезита при высокой температуре (900°С) и применять экономически не выгодно для переработки отработанных травильных растворов. Поэтому предложен способ их нейтрализации указанного ниже состава тонкодисперсной доломитовой пылью (порошок пыли с размером частиц менее 1 мк), образуемой при термообработке доломитовой руды и применяемой в доменном процессе (Краткая химическая энциклопедия. М., 1961, т. 1, с. 1151).

    Особенность предлагаемого способа получения кристаллического сульфат магния и железооксидных пигментов заключается во взаимодействии серной кислоты и сернокислого железа СОТР с отходом щелочного реагента пылью уноса, получаемой при прокаливании доломита при температуре 600-750°С и содержащей 80…85% MgO, 3…5% СаО и 7…10% MgO⋅СаСО3, взятых в соотношении 1:1,2-1,3 при температуре 80…100°С в течение 1,0…1,5 ч до рН, равного 7,0…7,5, продувая суспензию воздухом, кислород которого окисляет железо Fe +2 в Fe +3 . При этом в реакторе в зависимости от количества подаваемого воздуха протекают следующие реакции(1-5):

    После окончания реакции (прекращение выделения газов) полученную суспензию подают на автоматический фильтр-пресс в горячем виде, отмывают от пасты на поверхности фильтра остатки сульфата магния химочищенной водой или конденсатом. Далее осадок с поверхности фильтр-пресса передают в комбинированную сушилку, в которой паста одновременно сушится и измельчается до заданной дисперсности при температуре в зависимости от состава получаемого пигмента: при получении желтого железоокисного пигмента (FeOOH) паста сушится при температуре 110…120°С, при получении красного железоокисного пигмента (Fe2O3) – при температуре 240…320°С;

    Отделенный от осадка на фильтр-прессе фильтрат и промывную воду, содержащие сульфат магния, подают в реактор, в котором, для исключения в дальнейшем высокозатратной стадии выпарки избыточной воды, повышают в растворе содержание сульфат-ионов до 35…40% в получаемом продукте добавкой концентрированной серной кислоты и проводят нейтрализацию раствора указанной доломитовой пылью при температуре 90…100°С до рН, равного 7,0…7,5. При охлаждении горячего раствора в кристаллизаторе, охлаждаемом технической водой, происходит в зависимости от температуры образование кристаллогидратов сульфата магния различного состава согласно приведенным ниже данным в табл. 1.

    Примечания: *В интервале температур 87…92°С MgSO4⋅6H2O плавится с образованием метастабильных MgSO4⋅5H2O и MgSO4⋅4H2O.

    **Твердый MgSO3⋅4H2O при температуре 106°С переходит в MgSO4⋅3H2O, который при температуре 161…169°С превращается в MgSO4⋅2H2O.

    При охлаждении полученной горячего раствора в кристаллизаторе при температуре ниже 48°С начинается кристаллизация соли с образованием кристаллогидрата сульфата магния по реакции (5).

    Преимущества предлагаемого способа заключаются в повышении выхода и качества пигментов и кристаллического сульфата магния, которые подтверждаются приведенными ниже примерами получаемых лабораторных образцов и опытной партии по сравнению с вырабатываемыми такого продукта на действующих предприятиях.

    Пример 1 (прототип). Брали 100 мл сернокислого травильного раствора с плотностью 1,15 г/см 3 , содержащего 12 г серной кислоты, 20 г сульфата железа и 0,1 г сульфатов хрома и никеля, и добавили к нему для нейтрализации 25,2 г тонкодисперсного магнезита (магнезит взят с избытком 1,2 по отношению к сульфат-ионам в травильном растворе).

    Нейтрализацию проводили при 80°С в течение 2,0 ч до рН 6,9. После нейтрализации суспензию отфильтровывали, получив 15,1 г карбоната железа с примесью карбоната никеля и 125,1 г раствора сульфата магния с примесью сульфата хрома. Осадок карбоната железа промыли водой и термообработали при 320°С в течение 1,5 ч, получив 11,2 г красного железооксидного пигмента, соответствующего по основным показателям ТУ 6-10-602-86 марки К (массовая доля Fe2O3 – 93,5%, массовая доля водорастворимых веществ – 0,4%, укрывистость 10,3 г/м 2 , остаток на сите 0063К – 0,3).

    Раствор сульфата магния с примесью сульфата хрома выпарили 61,2 г воды, затратив 38,98 ккал тепла и получив 67,5 г кристаллического сульфата магния.

    Выход по процессу составил

    Пример 2. Брали 100 мл сернокислого травильного раствора, содержащего 3% серной кислоты и 15% сульфата железа, добавляли к нему 15,6 г доломитовой пыли, беря ее с избытком 1,1 к сульфат-ионам в растворе. Нейтрализацию раствора проводили при температуре 85°С в течение 1,5 ч до рН, равного 7,2, продувая через раствор воздух до появления желтого цвета. После окончания реакции горячую суспензию подвергали фильтрованию на вакуум-воронке и отмывали от пасты оставшийся сульфат магния 44,0 мл дистиллированной воды. Осадок подвергали сушке в муфельной печи при температуре 120°С, охлаждали, после чего его измельчали в шаровой мельнице в течение 1 ч и взвешивали. Получили 27,5 г желтого железооксидного пигмента с влажностью 2,1%, приведенного ниже качества: массовая доля FeOOH – 86,5%, массовая доля водорастворимых веществ – 0,2%, укрывистость 13,3 г/м 2 , остаток на сите 0056К – 0,2. Затем к горячему фильтрату и промывной воде добавляли концентрированной серной кислоты до содержания в растворе 40,0% сульфат-ионов (38,1 г) и раствор нейтрализовали добавкой 16,9 г доломитовой пыли до рН, равного 7,2. Далее при охлаждении суспензию в холодильнике до температуры 30°С образовались кристаллогидраты сульфата магния в количестве 180,9 г. В результате получили желтый железооксидный пигмент и кристаллический сульфат магния, которые по всем показателям превосходят нормы действующей технической документации таблица 2.

    Выход по процессу составил:

    Пример 3. Брали 100 мл сернокислого травильного раствора, содержащего 3% серной кислоты и 15% сульфата железа, добавляли к нему 15,6 г доломитовой пыли, беря ее с избытком 1,1 к сульфат-ионам в растворе. Нейтрализацию раствора проводили при температуре 95°С в течение 1,1 ч до рН, равного 7,1, продувая через раствор воздух до появления красного цвета. После окончания реакции горячую суспензию подвергали фильтрованию на вакуум-воронке и отмывали от пасты оставшийся сульфат магния 42,4 мл дистиллированной воды. Осадок подвергали сушке в муфельной печи при температуре 240°С, после чего осадок охлаждали, измельчали в шаровой мельнице в течение 1 ч и анализировали. Получили 21,2 г красного железооксидного пигмента с влажностью 2,1% высокого качества. Затем к горячему фильтрату и промывной воде добавляли концентрированной серной кислоты до содержания в растворе 40% сульфат-ионов (38,1 г) и раствор нейтрализовали добавкой 16,8 г указанной доломитовой пыли до рН, равного 7,2. Затем суспензию охлаждали в холодильнике до температуры 30°С. При охлаждении образовались кристаллогидраты сульфата магния в количестве 180,7 г, качество которых по всем показателям превосходят нормы действующей технической документации таблица 2. Выход по процессу составил:

    Наработку опытной партии пигмента и кристаллического сульфата магния проводили на опытно-промышленной установке мощностью 1000 т/г., технологическая схема которой приведена на чертеже.

    На технологической схеме переработки сернокислых отходов представлены: 1 – емкость для сернокислого OTP; 2 – бункер для каустического магнезита; 3а и 3б – реактор; 4а и 4б – насос; 5 – фильтр-пресс; 6 – комбинированная сушилка; 7 – бункер пигмента; 8 – конденсатор паров; 9 – емкость для конденсата; 10 – емкость для фильтрата и промывной воды; 11 – емкость для серной кислоты; 12 – кристаллизатор сульфата магния; 13 – конденсатор паров сульфата магния; 14 – емкость конденсата сульфата магния; 15 – бункер готовой продукции; 16 – контейнер.

    Железооксидный пигмент и кристаллический сульфат магния получали путем нейтрализации в реакторе 3а 1 м 3 СОТР плотностью 1,20 г/см 3 , содержащего 3% серной кислоты и 15% сульфата железа, доломитовой пылью в количестве 150 кг при температуре 90°С до рН, равного 7,3, при постоянном перемешивании суспензии и подаче воздуха. При нейтрализации в реакторе протекает выше описанные реакции (1…3). При достижении нейтральной реакции (рН равен 7,2) горячую суспензию насосом 4 подавали на фильтр-пресс 5, где от суспензии отделяли железо содержащую пасту, от которой на фильтр-прессе отмывали водорастворимые вещества конденсатом, получаемым при конденсации паров в конденсаторе 8 и накапливаемым в емкости 9. После чего, шнеком подавали пасту в комбинированную сушилку 6, в которой пасту одновременно сушили и измельчали до заданной дисперсности. Накапливали пасту в бункере 7 и затаривали в контейнеры 16. В сушилке при температуре 120°С прокаливалось 50% пасты, и получили 114 кг желтого железооксидного пигмента, а при температуре 300°С прокаливали остальные 50% пасты, получив 108 кг красного железоокисного пигмента. Качественные показатели пигментов приведены в таблице 2.

    Фильтрат и промывная вода, содержащие сульфат магния, собирались в емкости 10 и по мере накопления перекачивались в реактор 3б, где в растворе повышали концентрацию сульфат-ионов до 40%. добавкой 381 кг концентрированной серной кислоты, подаваемой из емкости 11. После чего раствор перерабатывали в реакторе 3б по ранее приведенной технологии (нейтрализацией суспензии доломитовой пылью до рН, равным 7,0…7.5, при этом протекает реакция (1). Далее горячий раствор подавали в кристаллизатор 12, охлаждаемый проточной технической водой, в котором при температуре 20…48°С протекала кристаллизация сульфата магния по вышеприведенной реакции (5). Кристаллогидрат сульфата магния с влажностью 4,1% подавали шнеком вбункер готовой продукции и далее затаривали в контейнеры 16. Качественные показатели сульфата магния приведены ниже в табл. 2.

    Из приведенных данных видно, что получаемый по предлагаемому способу как желтый, так и красный железооксидный пигмент по основным показателям (содержанию оксида железа, укрывистости) выше показателей ГОСТа и ТУ, а образующийся кристаллогидрат сульфата магния (эпсомит) практически не содержит примесей и превышает показатели технических условий на указанный продукт.

    1. Способ получения сульфата магния и железооксидных пигментов из отходов производств, включающий взаимодействие тонкодисперсного магнийсодержащего сырья с сернокислым отработанным травильным раствором, содержащим сульфат железа, с последующей гидротермальной обработкой полученной суспензии, отделением на фильтр-прессе осадка, который отмывают от водорастворимых соединений, термообработкой осадка в железооксидный пигмент, и кристаллизацию сульфата магния, отличающийся тем, что применяют магнийсодержащее сырье, включающее доломитовую пыль, отделенный на фильтр-прессе фильтрат и промывную воду, содержащие сульфат магния, подают в реактор, повышают в растворе содержание сульфат-ионов до 35…40% добавкой концентрированной серной кислоты и проводят нейтрализацию указанной доломитовой пылью при температуре 80…100°С до pН, равного 7,0…7,5, продувая раствор воздухом, кислород которого окисляет железо Fe +2 в Fe +3 , причем доломитовую пыль получают прокаливанием доломита при температуре 600…750°С, соотношение сульфат-ионы : доломитовая пыль в травильном растворе составляет 1:1,1, сушку и измельчение железооксидного пигмента осуществляют одновременно в комбинированной распылительной сушилке, а кристаллизацию сульфата магния проводят в кристаллизаторе.

    2. Способ п. 1, отличающийся тем, что термообработку пигментных паст проводят при получении желтого железооксидного пигмента при температуре 110…120°С, а при получении красного железооксидного пигмента – 240…320°С.

    Читайте также:  Очистка серебряных изделий в домашних условиях
    Ссылка на основную публикацию