[go: up one dir, main page]

RU2356842C1 - Method of obtaining sodium ferrate (vi) - Google Patents

Method of obtaining sodium ferrate (vi) Download PDF

Info

Publication number
RU2356842C1
RU2356842C1 RU2007130581/15A RU2007130581A RU2356842C1 RU 2356842 C1 RU2356842 C1 RU 2356842C1 RU 2007130581/15 A RU2007130581/15 A RU 2007130581/15A RU 2007130581 A RU2007130581 A RU 2007130581A RU 2356842 C1 RU2356842 C1 RU 2356842C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
sodium
oxide
carbon
iii
Prior art date
Application number
RU2007130581/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007130581A (en
Inventor
Юрий Анатольевич Ферапонтов (RU)
Юрий Анатольевич Ферапонтов
Марина Александровна Ульянова (RU)
Марина Александровна Ульянова
Юрий Борисович Рылов (RU)
Юрий Борисович Рылов
Владислав Петрович Андреев (RU)
Владислав Петрович Андреев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") filed Critical Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита")
Priority to RU2007130581/15A priority Critical patent/RU2356842C1/en
Publication of RU2007130581A publication Critical patent/RU2007130581A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2356842C1 publication Critical patent/RU2356842C1/en

Links

Landscapes

  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: present invention relates to obtaining sodium ferrate (VI), which can be used as an oxidising agent. The method of obtaining sodium ferrate (VI) involves reaction of sodium peroxide with iron (III) oxide in the presence carbon, which is used as the fuel material, taken in amount of 1.5-2.5 % of the mass of the reacting components. To prepare the initial working mixture, iron (III) oxide and carbon are mixed and sodium peroxide is then added to the obtained mixture. Reaction of iron (III) oxide, sodium peroxide and carbon is initiated by local heating of the mixture to temperature of about 500°C.
EFFECT: product with high content of sodium ferrate (VI).
3 ex

Description

Изобретение относится к способам получения феррата (VI) натрия (Na4FeO5) и может найти применение в различных отраслях промышленности, где используются мощные и селективные окислители.The invention relates to methods for producing sodium ferrate (VI) (Na 4 FeO 5 ) and may find application in various industries where powerful and selective oxidizing agents are used.

Известен способ получения ферратов щелочных металлов [патент США №4545974, НКИ 423/594.2, 1985 г.], состоящий во взаимодействии между оксидами железа (Fe2O3 или Fe3O4) и нитратами соответствующих щелочных металлов в атмосфере азота при температурах от 780 до 1100°С. Данный способ имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, проведение процесса в атмосфере азота при высоких температурах сложно и связано с большими затратами энергии. Кроме того, в результате данного процесса получается скорее смесь ферратов щелочных металлов (Ме2FeO3 и Ме2FeO4) чем чистый Me2FeO4.A known method of producing alkali metal ferrates [US patent No. 4545974, NKI 423 / 594.2, 1985], consisting in the interaction between iron oxides (Fe 2 O 3 or Fe 3 O 4 ) and nitrates of the corresponding alkali metals in a nitrogen atmosphere at temperatures from 780 to 1100 ° C. This method has several significant disadvantages. Firstly, carrying out the process in a nitrogen atmosphere at high temperatures is difficult and associated with high energy costs. In addition, as a result of this process, a mixture of alkali metal ferrates (Me 2 FeO 3 and Me 2 FeO 4 ) is obtained rather than pure Me 2 FeO 4 .

Известен способ получения ферратов (VI) щелочных и щелочно-земельных металлов [патент США №7115242, НКИ 423/594.2, 2006 г.], состоящий во взаимодействии соединений трехвалентного железа с гидроксидом металла и персульфатами калия, натрия, аммония при температуре 250-500°С в течение до 10 часов. При указанных условиях синтеза все железо переходит из степени окисления +3 в степень окисления +6. Однако данный способ также имеет ряд недостатков. Во-первых, использование в качестве окислителя персульфатов не позволяет получать чистый препарат (продукт синтеза будет существенно загрязнен сульфатами щелочных металлов) и, во-вторых, проведение процесса при высоких температурах в течение длительного времени также требует существенных энергозатрат.A known method of producing ferrates (VI) of alkali and alkaline earth metals [US patent No. 7115242, NKI 423 / 594.2, 2006], consisting in the interaction of ferric compounds with metal hydroxide and potassium, sodium, ammonium persulfates at a temperature of 250-500 ° C for up to 10 hours. Under these synthesis conditions, all the iron goes from oxidation state +3 to oxidation state +6. However, this method also has several disadvantages. Firstly, the use of persulfates as an oxidizing agent does not allow to obtain a pure preparation (the synthesis product will be substantially contaminated with alkali metal sulfates) and, secondly, carrying out the process at high temperatures for a long time also requires significant energy consumption.

Известен способ получения феррата натрия [ЖНХ, 1989 г, т.34, №9, с.2199-2202, или А.с. СССР №1318530, МКИ C01G 49/00, 1987 г.], согласно которому феррат натрия получают путем взаимодействия пероксида натрия и оксида железа (III) при мольном соотношении Na/Fe=4/1 в температурном интервале 350-370°С в токе кислорода в течение более 14 часов. Смешение исходных реагентов проводили под слоем четыреххлористого углерода, осушенного двукратной перегонкой над фосфорным ангидридом. Причем использовался двухступенчатый режим нагревания: 2 часа при 150-200°С и не менее 12 часов при 350-370°С. По данным рентгено-фазового анализа продукт синтеза содержит только железо в степени окисления +6.A known method of producing sodium ferrate [ZhNH, 1989, t. 34, No. 9, p. 2199-2202, or A.S. USSR No. 1318530, MKI C01G 49/00, 1987], according to which sodium ferrate is obtained by reacting sodium peroxide and iron oxide (III) at a molar ratio of Na / Fe = 4/1 in the temperature range 350-370 ° C in a stream oxygen for more than 14 hours. The initial reagents were mixed under a layer of carbon tetrachloride, dried by twofold distillation over phosphoric anhydride. Moreover, a two-stage heating mode was used: 2 hours at 150-200 ° C and at least 12 hours at 350-370 ° C. According to x-ray phase analysis, the synthesis product contains only iron in the oxidation state +6.

Однако данный способ, хотя и обеспечивает высокое содержание основного вещества в продукте синтеза, является скорее лабораторным (получение целевого продукта в больших количествах данным способом проблематично), так как при его осуществлении требуется проведение сложных технологических операций, сопряженное с большим расходом исходных реагентов. Следует особо отметить, что использование в больших количествах четыреххлористого углерода представляет серьезную опасность для обслуживающего персонала, а необходимость его дальнейшей утилизации - для окружающей среды.However, this method, although it provides a high content of the main substance in the synthesis product, is rather laboratory (obtaining the target product in large quantities by this method is problematic), since its implementation requires complex technological operations involving a high consumption of starting reagents. It should be noted that the use of large amounts of carbon tetrachloride poses a serious danger to maintenance personnel, and the need for its further disposal to the environment.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения ферратов щелочных металлов [патент США №4551326, НКИ 423/594.2, 1985 г.], включающий взаимодействие в температурном диапазоне от 400 до 700 перекисного соединения щелочного металла и различных соединений железа (оксиды железа) или элементарного железа в отсутствие кислорода (вакуум или атмосфера инертного газа). Основные недостатки данного способа - низкий выход основного вещества (не более 16% массовых) и необходимость проведения процесса в отсутствие кислорода при высоких температурах, что требует использования сложного технологического оборудования и сопряжено с высокими затратами электроэнергии.Closest to the claimed method is a method for producing alkali metal ferrates [US patent No. 4551326, NKI 423 / 594.2, 1985], including the interaction in the temperature range from 400 to 700 of a peroxide compound of an alkali metal and various iron compounds (iron oxides) or elemental iron in the absence of oxygen (vacuum or inert gas atmosphere). The main disadvantages of this method are the low yield of the main substance (not more than 16% by mass) and the need to carry out the process in the absence of oxygen at high temperatures, which requires the use of sophisticated technological equipment and is associated with high energy costs.

Задачей изобретения является создание экономичного способа получения феррата натрия (Na4FeO5), обеспечивающего получение продукта с высоким содержанием основного вещества.The objective of the invention is to provide an economical method for producing sodium ferrate (Na 4 FeO 5 ), providing a product with a high content of basic substance.

Задача изобретения решается тем, что в способе получения феррата (VI) натрия путем взаимодействия перекисного соединения щелочного металла и оксида железа (Fe2О3), в качестве перекисного соединения щелочного металла используют пероксид натрия (Na2О2), а взаимодействие компонентов осуществляют в присутствии горючего.The objective of the invention is solved in that in the method for producing sodium ferrate (VI) by reacting an alkali metal peroxide compound and iron oxide (Fe 2 O 3 ), sodium peroxide (Na 2 O 2 ) is used as the alkali metal peroxide compound, and the components are reacted in the presence of fuel.

Способ осуществляют следующим образом. Вначале готовят шихту, для чего смешивают исходные компоненты - оксид железа (III) и горючее. В качестве горючего могут быть использованы различные аллотропные модификации углерода. Затем добавляется пероксид натрия. Оксид железа и горючее перед синтезом сушат до остаточной влажности не более 0,5% массовых. Шихта для синтеза должна содержать оксид железа (III) и пероксид натрия при соотношении атомов Na/Fe=4/1 (возможен избыток атомов Na до 5%). При другом соотношении получается или смесь ферратов различного химического состава (соотношение атомов Na/Fe меньше 4), или продукт излишне загрязнен щелочью. Горючее добавляют в соотношении, определяемом особенностями химических взаимодействий взятой системы компонентов.The method is as follows. First, a mixture is prepared, for which the initial components are mixed - iron (III) oxide and fuel. As fuel, various allotropic modifications of carbon can be used. Then sodium peroxide is added. Iron oxide and fuel are dried before synthesis to a residual moisture content of not more than 0.5% by mass. The mixture for synthesis should contain iron (III) oxide and sodium peroxide with a ratio of Na / Fe = 4/1 (an excess of Na atoms up to 5% is possible). With a different ratio, either a mixture of ferrates of different chemical composition is obtained (the ratio of Na / Fe atoms is less than 4), or the product is excessively contaminated with alkali. Fuel is added in a ratio determined by the characteristics of the chemical interactions of a given system of components.

С целью избежания создания взрывоопасных мольных соотношений горючее (углерод) - пероксид натрия смешение исходных компонентов осуществляют в две стадии. На первой стадии смешивают оксид железа и горючее. На второй стадии к полученной смеси добавляют перекисное соединение.In order to avoid the creation of explosive molar ratios of fuel (carbon) - sodium peroxide, the mixing of the starting components is carried out in two stages. In the first step, iron oxide and fuel are mixed. In a second step, a peroxide compound is added to the resulting mixture.

Полученную таким образом шихту помещают в реактор. Исходная шихта может также прессоваться в таблетки, блоки любым известным способом (на гидравлическом прессе, на роторном таблеточном прессе, методом изостатического прессования и т.д.). В случае прессования исходной шихты в виде блоков они дробятся на любой дробилке, в результате чего получают продукт, имеющий полидисперсный состав. Гранулированный продукт помещают в реактор с помощью виброуплотнения.Thus obtained mixture is placed in a reactor. The initial charge can also be pressed into tablets, blocks by any known method (on a hydraulic press, on a rotary tablet press, by the method of isostatic pressing, etc.). In the case of pressing the initial mixture in the form of blocks, they are crushed on any crusher, resulting in a product having a polydisperse composition. The granular product is placed in the reactor by vibration compaction.

Взаимодействие исходных компонентов инициируют локальным разогревом шихты до температуры порядка 500°С.The interaction of the starting components is initiated by local heating of the mixture to a temperature of about 500 ° C.

После инициирования в начальный момент протекает эндотермическая реакция между оксидом железа (III) и пероксидом натрия, в результате которой образуется феррат натрия и кислород:After initiation, at the initial moment, an endothermic reaction proceeds between iron (III) oxide and sodium peroxide, as a result of which sodium ferrate and oxygen are formed:

Fe2O3+4Na2O2->2Na4FeO5+0,5О2Fe 2 O 3 + 4Na 2 O 2 -> 2Na4FeO 5 + 0,5О 2

Выделившийся кислород вступает во взаимодействие с горючим по уравнению реакции:The released oxygen interacts with fuel according to the reaction equation:

С+O2→CO2C + O 2 → CO 2

При этом выделяющаяся энергия способствует дальнейшему протеканию основной эндотермической реакции. Горючее при этом сгорает полностью без образования твердого остатка. Реакции такого типа, когда энергия, необходимая для протекания основной эндотермической реакции, генерируется в процессе синтеза за счет протекания вспомогательной экзотермической реакции, называют реакциями самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.In this case, the released energy contributes to the further course of the main endothermic reaction. The fuel burns completely without the formation of a solid residue. Reactions of this type, when the energy necessary for the main endothermic reaction to occur, is generated during the synthesis due to the secondary exothermic reaction, are called self-propagating high-temperature synthesis reactions.

При наличии в исходной шихте менее 1,5% массовых углерода (горючего) процесс синтеза феррата натрия предложенным способом не происходит, а при содержании в исходной шихте углерода более 2,5% возникает возможность взрывоопасной ситуации и не исключено неполное его выгорание, что снижает содержание основного вещества в продукте синтеза.If there is less than 1.5% mass carbon (fuel) in the initial charge, the sodium ferrate synthesis process by the proposed method does not occur, and if the initial charge contains more than 2.5% carbon, the possibility of an explosive situation arises and its incomplete burnout is possible, which reduces the content main substance in the synthesis product.

Полученный продукт охлаждают и размалывают в порошок традиционными методами в отсутствие прямого контакта с влажным воздухом.The resulting product is cooled and ground into powder by conventional methods in the absence of direct contact with moist air.

Полученный по описанным ниже примерам феррат натрия был подвергнут качественному рентгено-фазовому анализу, который подтвердил в целевом продукте наличие железа только в степени окисления +6.Obtained from the examples described below, sodium ferrate was subjected to a qualitative x-ray phase analysis, which confirmed the presence of iron in the target product only in oxidation state +6.

Пример 1.Example 1

Смешивают 1,6 кг оксида железа (III) и 0,09 кг углерода. К полученной смеси добавляют 3,15 кг пероксида натрия. Смешение производится обычным способом до получения однородного состава исходной шихты. Полученную шихту прессуют в таблетки. После этого таблетки на виброустановке загружают в реактор. Инициирование высокотемпературного самораспространяющегося синтеза осуществляют локальным нагревом шихты электрической спиралью до температуры около 500°С. Далее начинается непосредственно процесс высокотемпературного самораспространяющегося синтеза. Конечный продукт содержит 93% феррата натрия.1.6 kg of iron (III) oxide and 0.09 kg of carbon are mixed. 3.15 kg of sodium peroxide are added to the resulting mixture. Mixing is carried out in the usual way until a homogeneous composition of the initial mixture is obtained. The resulting mixture is pressed into tablets. After that, tablets on a vibroinstallation are loaded into the reactor. The initiation of high-temperature self-propagating synthesis is carried out by local heating of the charge with an electric spiral to a temperature of about 500 ° C. Then the process of high-temperature self-propagating synthesis begins directly. The final product contains 93% sodium ferrate.

Пример 2.Example 2

Смешивают 1,6 кг оксида железа (III) и 0,127 кг углерода. К полученной смеси добавляют 3,35 кг пероксида натрия. Далее, как в примере 1. Конечный продукт содержит 91% феррата натрия.1.6 kg of iron (III) oxide and 0.127 kg of carbon are mixed. 3.35 kg of sodium peroxide are added to the resulting mixture. Further, as in example 1. The final product contains 91% sodium ferrate.

Пример 3.Example 3

Смешивают 1,6 кг оксида железа (III) и 0,075 кг углерода. К полученной смеси добавляют 3,25 кг пероксида натрия. Далее, как в примере 1. Конечный продукт содержит 89% феррата натрия.1.6 kg of iron (III) oxide are mixed with 0.075 kg of carbon. 3.25 kg of sodium peroxide are added to the resulting mixture. Further, as in example 1. The final product contains 89% sodium ferrate.

Как видно из приведенных в примерах данных, предложенный способ получения феррата натрия обеспечивает более высокое содержание основного вещества в продукте реакции, чем рассмотренные выше аналоги. Кроме того, предложенный способ позволяет свести к минимуму энергозатраты при синтезе феррата (VI) натрия.As can be seen from the data in the examples, the proposed method for producing sodium ferrate provides a higher content of the basic substance in the reaction product than the analogues discussed above. In addition, the proposed method allows to minimize energy consumption in the synthesis of sodium ferrate (VI).

Следует также отметить, что при промышленном производстве феррата (VI) натрия по предложенному способу возможно аккумулирование и дальнейшее использование выделяющейся в процессе синтеза тепловой энергии для технических целей.It should also be noted that in the industrial production of sodium ferrate (VI) according to the proposed method, it is possible to accumulate and further use the heat released during synthesis for technical purposes.

Claims (1)

Способ получения феррата (VI) натрия путем взаимодействия пероксида натрия и оксида железа (III), отличающийся тем, что взаимодействие осуществляют в присутствии горючего, в качестве которого используют углерод, вводимый в количестве 1,5-2,5% от массы взаимодействующих компонентов, причем для приготовления исходной шихты сначала смешивают оксид железа (III) и углерод, затем к полученной смеси добавляют пероксид натрия, а взаимодействие оксида железа (III), пероксида натрия и углерода инициируют локальным разогревом шихты до температуры около 500°С. A method of producing sodium ferrate (VI) by the interaction of sodium peroxide and iron oxide (III), characterized in that the interaction is carried out in the presence of fuel, which is carbon, introduced in an amount of 1.5-2.5% by weight of the interacting components, moreover, to prepare the initial mixture, iron (III) oxide and carbon are first mixed, then sodium peroxide is added to the resulting mixture, and the interaction of iron (III) oxide, sodium peroxide and carbon is initiated by local heating of the mixture to a temperature of about 500 ° C.
RU2007130581/15A 2007-08-09 2007-08-09 Method of obtaining sodium ferrate (vi) RU2356842C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007130581/15A RU2356842C1 (en) 2007-08-09 2007-08-09 Method of obtaining sodium ferrate (vi)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007130581/15A RU2356842C1 (en) 2007-08-09 2007-08-09 Method of obtaining sodium ferrate (vi)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007130581A RU2007130581A (en) 2009-02-20
RU2356842C1 true RU2356842C1 (en) 2009-05-27

Family

ID=40531328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007130581/15A RU2356842C1 (en) 2007-08-09 2007-08-09 Method of obtaining sodium ferrate (vi)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2356842C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA015190B1 (en) * 2010-11-15 2011-06-30 Дмитрий Юльевич СТУПИН Method and device for producing ferrates of alkali metals
CZ305709B6 (en) * 2014-12-22 2016-02-10 Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů, Univerzita Palackého v Olomouci Composite material containing high-valent iron, process of its preparation and use

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4551326A (en) * 1981-02-26 1985-11-05 Thompson John A Process for preparing alkali metal ferrates
SU1318530A1 (en) * 1985-07-15 1987-06-23 МГУ им.М.В.Ломоносова Method for producing sodium ferrate iv or vi

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4551326A (en) * 1981-02-26 1985-11-05 Thompson John A Process for preparing alkali metal ferrates
SU1318530A1 (en) * 1985-07-15 1987-06-23 МГУ им.М.В.Ломоносова Method for producing sodium ferrate iv or vi

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA015190B1 (en) * 2010-11-15 2011-06-30 Дмитрий Юльевич СТУПИН Method and device for producing ferrates of alkali metals
CZ305709B6 (en) * 2014-12-22 2016-02-10 Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů, Univerzita Palackého v Olomouci Composite material containing high-valent iron, process of its preparation and use

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007130581A (en) 2009-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104118846B (en) Silicide compositions comprising alkali metal and the method for preparing it
TWI551540B (en) Alkali metal nitride or alkaline earth metal nitride
Liu et al. Reaction synthesis of TiSi2 and Ti5Si3 by ball-milling and shock loading and their photocatalytic activities
US10106415B2 (en) Production of boron phosphide by reduction of boron phosphate with an alkaline metal
Niu et al. Salt-assisted combustion synthesis of β-SiAlON fine powders
Nuraeni et al. Recovery of cobalt and lithium by carbothermic reduction of LiCoO2 cathode material: a kinetic study
Fu et al. Review on the silicothermic process for primary magnesium production
RU2356842C1 (en) Method of obtaining sodium ferrate (vi)
Shancita et al. Synthesis of metal iodates from an energetic salt
Strydom et al. Thermogravimetric studies of the synthesis of cas from gypsum, CaSo 4· 2H 2 O and phosphogypsum
Cho et al. Feasible process for producing in situ Al/TiC composites by combustion reaction in an Al melt
EP3148931B1 (en) Processes for producing limxo4 and products thereof
US5284639A (en) Method for the preparation of niobium nitride
RU2316477C1 (en) Method of production of potassium ferrate
Zhan et al. Rheology phase reaction synthesis and thermal decomposition of magnesium phthalate dihydrate
CN101031507B (en) Silicide composition comprising alkali metal and method of making it
KR100572579B1 (en) Manufacturing Method of Ceramic Composite Powder by Rotating High Temperature Synthesis Method
JP2010222213A (en) Metal amide production method and metal amide production apparatus
JPH01278403A (en) Method for manufacturing powder-like fire-resistant inorganic compound and metal composition
RU2371392C1 (en) Method of producing potassium ferrate (vi)
RU2386585C2 (en) Method of combined production of aluminates of calcium and phosphorus
US4208226A (en) Energy producing waste material composition
Zhang et al. Box-Behnken experimental design for optimizing process parameters in carbonate-promoted direct thiophene carboxylation reaction with carbon dioxide
Deb Synthesis, characterization and the thermal decomposition of potassium tris (oxalato) lanthanum (III) nonahydrate
Pradeilles et al. A modified SHS method for Si2N2O elaboration

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190810