Получение феррита бария из отходов производства машиностроительных предприятий
ией при 800-1000єС.
Гальваношлам ЛСО «Вымпел» содержит:
Fe – 33.36% Cr – 5.9% Zn – 1.49%
BaCO3 – белый порошок с содержанием Ва2+ определенным по методике,
изложенной в п. 2.3.2.
Берем 50 мл раствора гальваношлама, разбавленного в 2 раза в стакане с
мешалкой. Добавляем 10мл перекиси водорода для перевода ионов металлов
(Fe2+,Cr3+) в высшую валентность (Fe3+,Cr6+). Прибавляем раствор КОН
(гидрооксида калия) с концентрацией 0,75н (от промывки отхода
аккумуляторного хозяйства) по каплям, доводя рН до 5,5-6 (рН при котором в
осадок выпадает Fe(OH)3, а остальные примеси остаются в фиольтрате) при
постановке оборудования в соответствии со схемой 1.
По достижении рН 5,5-6 суспензию нагреваем до 70єС.
Выпавший осадок отфильтровываем и высушиваем в сушильном шкафу. В чашке
ступкой измельчаем высушенный осадок в порошок.
Уравнение реакции эксперемента:
BaCO3+12Fe(OH)3>BaFe12O19+18H2O+CO2
В соответствии с уравнением реакции берем для смешения навеску
барийсодержащего компонента и сухой Fe(OH)3 смешиваем в фарфоровой чашке и
ступкой растираем до пылеобразного состояния. Образовавшуюся реакционную
смесь высыпаем в герметичный сосуд и отдаем на процесс ферритизации при 800-
1000єС.
Схема экспериментальной установки.
Рис.1.
1- рН-метр
2- электроды
3- магнитная мешалка
4- стакан
5- бюретка
6- штатив
2.2.4. Получение феррита бария совместным осаждением соединений железа и
бария из раствора их солей с
последующей ферритизацией при 800-1000єС.
Взято 43,7 г гальваношлама ЯСЗ влажностью 80%, состав которого
следующий:
Fe-39%; Cr-3%; Zn-2.6%
Добавляем к гальваношламу 50 мл кислоты хлороводородной (HCl), разбавленной
1:1 с водой и оставляем раствор на ночь. После , отстоявшуюся смесь
фильтруем в мерную колбу 250см3. В фильтрате определяем содержание железа
по методике, описанной в п.2.3.1.
Уравнение реакции эксперемента:
Ba2++12Fe3++38OH-=BaFe12O19+19H2O
Ход эксперимента:
К 30мл раствора , содержащего FeCl3 (получен выше) прибавляем H2O2 в
избытке 20% (для перевода оставшихся ионов Fe2+ в Fe3+). К полученному
раствору бурого цвета добавляем КОН по каплям при постановке оборудования в
соответствии со схемой 1. Доводим рН раствора до 5,5 , что является
условием выпадения в осадок железа. Хром, содержащийся в гальваношламе,
остаётся в растворе. Получившийся осадок растворяем хлороводородной
кислотой 1:1. К полученному раствору бурого цвета прибавляем оаределённый
по стехиометрическому расчёту объём барийсодержащего компонента (ВаСО3,
ВаCl2). Рибавляем щёлочь по каплям, измеряя рН. Щёлочь – КОН (гидрооксид
калия) 0,75 н после промывки отхода аккумуляторного хозяйства. Осаждённую
смесь фильтруем, сушим в печи при температуре 105 єС, измельчаем в
фарфоровой чашке до пылеобразного состояния, отдаём на дальнейший процесс
ферритизации при температуре 800-1000 єС.
2.3. Методы анализа.
2.3.1. Методика выполнения измерений.
Содержание железа с сульфосалициловой кислотой титриметрическим
методом. Метод основан на способности комплексона lll при рН 1-1,5
образовывать с ионом Fe3+ малодиссоцированный комплекс:
Fe3++H2Ind2-=FeInd-+2H+
Эта реакция при 50-55 єС протекает стехиометрически. В качестве индикатора
используют сульфосалициловую кислоту, которая в сильнокислой среде образует
с ионом Fe3+ растворимое соединение лилово-красного цвета. В точке
эквивалентности окраска исчезает, поскольку коиплексон извлекает железо из
его соединения с сульфосалициловой кислотой.
Проведение анализа на общее содержание железа.
В коническую колбу вместимостью 250см3 помещают объём пробы в соответствии
с ФМ 01.0003-97. Прибавляют 7 капль концентрированной азотной кислоты и
нагревают до кипения, чтобы окислить двухвалентное железо. Окисление
происходит по схеме:
3Fe2++HNO3+3H+=3Fe3++2H2O+NO
Нейтрализуют раствор раствором гидрооксида аммония 10% до появления
устойчивой слабой мути, прибавляя аммиак по каплям. Прибавляют 10см3
раствора хлористоводородной кислоты 1,0н и доводят объём раствора до 100см3
дистилированной водой. При размешивании муть от полуторных оксидов
растворяется и рН снижается до 1-1,5. Нагревают раствор до 60-70єС,
прибавляют 1см3 раствора сульфалициловой кислоты 20% и титруют горячий
окрашенный в лилово-красный цвет раствор комплексоном lll 0,01н при
тщательном перемешивании. В точке эквивалентности окраска переходит в
лимонно-жёлтую, характерную для комплексоната железа. По формуле вычисляют
концентрацию железа:
x=V1*TFe*V*10/a
V1 – объём комплексона lll, пошедший на титрование, см3
TFe – титр раствора комплексона lll по железу (0,2792) 0,01н
V – вместимость колбы в которой растворена навеска гальваношлама.
2.3.2. Методика проведения гравиметрического анализа.
Осаждение.
Перед началом работы следует рассчитать примерный объём раствора осадителя.
Для этого число миллимолей соединения, содержащегося в образце, делят на
молярность осадителя и прибавляют 10% избытка. Затем уточняют объём, рН или
температуру раствора осаждаемого вещества.
Осаждение проводят в стаканах. В каждый стакан помещают стеклянную
палочку и не вынимают её из него, пока не закончат осаждение. Осадитель
медленно добавляют в раствор из пипетки, бюретки или стакана при хорошем
перемешивании.
После добавления рассчитанного количества осадителя осадку дают
отстояться, а затем проверяют полноту осаждения. Для этого к раствору
добавляют несколько капель осадителя и наблюдают, не появится ли муть в
месте падения капель. Если муть не появилась, осаждение можно считать
полным.
Фильтрование.
Сложенный фильтрпомещают в воронку; заполнять его осадкомможно не более чем
на треть или на половину. Фильтр складывают таким образом, что бы
образовался конус и от угла отрывают около 0,5 см бумаги. Линии сгиба
должны находиться на расстоянии3-4 мм друг от друга. Фильтр помещают в
воронку, смачивают его его дистилированной водой и заполняют водой носик
воронки. Мокрый фильтр осторожно прижимают к воронке. Если фильтр приложен
правильно, то между ним и воронкой не попадают пузырьки воздуха и при
фильтровании носик воронки целиком заполняется фильтруемой жидкостью, под
действием массы которой фильтрование ускоряется. фильтрование начинают
медленно, чтобы носик воронки оставался заполненным жидкостью; нельзя
наполнять воронку раствором более чем на три четверти. Далее следуют
указаниям, приведенным в разделе «Декантация, фильтрование и промывание.»
Декантация, фильтрование и промывание.
Прежде всего осторожно декантируют чистую жидкость над осадком, , стараясь
его не взмучивать. Раствор следует сливать на фильтр по стеклянной палочке.
Поскольку осадок промывается в стакане лучше, чем на фильтре, в стакан
приливают несколько миллилитров промывной жидкости, смывая частицы осадка
со стенок, дают осадку сесть и вновь сливают жидкость на фильтр. Промывание
осадка декантацией повторяют 2-3 раза. .Носик воронки должен находиться
внутри стакана с фильтром, а кончик его должен касаться стенки стакана,
чтобы предотвратить разбрызгивание.
После этого осадок с помощью струи из промывалки переносят на фильтр
или тигель. Оставшиеся на стенках стакана частицы осадка снимают, оттирая
стенки стакана и еге дно палочкой с резиновым наконечником, смоченным
промывной жидкостью, сливая ее на фильтр. Установлено, что для эффективного
удаления следов примесей с поверхности осадка, находящегося на фильтре, его
нужно несколько раз промыть небольшими порциями промывной жилкости. Целью
промывания является удаление примесей с промывной жидкостью, а не их
разбавление. Последнюю порцию промывной жидкости анализируют на присутствие
следов реагента-осадителя. Фильтр вместе с осадком высушивают в сушильном
шкафу, затем взвешивают и находят массу осадка.
2.3.3. Методика осаждения и обработки осадка.
Выбор условий осаждения определяется химическими свойствами
образующегося при реакции соединения и коллоидно-химическими свойствами
осадка.
Выбираем щёлочь NaOH с концентрацией 0,75н. Количество вещества для
анализа:
- величину навески берём не слишком маленькую, это обеспечивает
достаточную точность взвешивания.
- устанавливаем содержание одного из компонентов реакции используя
титриметрический метод, чтобы определить какое количество соединения
бария нужно будет применить для сохранения закона стехиометрии для
нашего уравнения.
Количество и концентрация осадителя.
Количество взятого осадителя и его концентрация в растворе должны быть
такими, чтобы обеспечить практически полное осаждение нужного соединения.
Если известно приблизительное содержание определяемого компонента, то
осадителя берут в 1,5 раза больше, чем требуется по расчёту.
Объём и концентрацию растворов во время осаждения рассчитываем в
соответствии с реакцией процесса и аналитических результатов.
Температура.
Осаждение лучше вести из горячих растворов. При аморфных осадках нагревание
способствует коагуляции коллоидных частиц и укреплению частиц осадка. При
кристаллических осадках нагревание обычно увеличивает растворимость, и
поэтому возникает меньше центров кристаллизации и улучшаются условия для
роста отдельных кристаллов.
2.3.4. Методика измерения рН.
Для определения рН раствора и
| |  скачать работу |
Получение феррита бария из отходов производства машиностроительных предприятий |
