RU2356842C1 - Способ получения феррата ( vi ) натрия - Google Patents
Способ получения феррата ( vi ) натрия Download PDFInfo
- 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
Links
- 239000011734 sodium Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- PFUVRDFDKPNGAV-UHFFFAOYSA-N sodium peroxide Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][O-] PFUVRDFDKPNGAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 12
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 14
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 6
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- -1 peroxide compound Chemical class 0.000 description 4
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWBWGPRZOYDADH-UHFFFAOYSA-N [C].[Na] Chemical compound [C].[Na] GWBWGPRZOYDADH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L persulfate group Chemical group S(=O)(=O)([O-])OOS(=O)(=O)[O-] JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 125000004436 sodium atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению феррата (VI) натрия, который может быть использован в качестве окислителя. Способ получения феррата (VI) натрия включает взаимодействие пероксида натрия и оксида железа (III), которое осуществляют в присутствии горючего, в качестве которого используют углерод, вводимый в количестве 1,5-2,5% от массы взаимодействующих компонентов. Для приготовления исходной шихты сначала смешивают оксид железа (III) и углерод, затем к полученной смеси добавляют пероксид натрия. Взаимодействие оксида железа (III), пероксида натрия и углерода инициируют локальным разогревом шихты до температуры около 500°С. Изобретение позволяет получить продукт с высоким содержанием феррата (VI) натрия.
Description
Изобретение относится к способам получения феррата (VI) натрия (Na4FeO5) и может найти применение в различных отраслях промышленности, где используются мощные и селективные окислители.
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.
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.
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.
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.
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.
Задачей изобретения является создание экономичного способа получения феррата натрия (Na4FeO5), обеспечивающего получение продукта с высоким содержанием основного вещества.
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.
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.
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.
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.
Взаимодействие исходных компонентов инициируют локальным разогревом шихты до температуры порядка 500°С.
После инициирования в начальный момент протекает эндотермическая реакция между оксидом железа (III) и пероксидом натрия, в результате которой образуется феррат натрия и кислород:
Fe2O3+4Na2O2->2Na4FeO5+0,5О2↑
Выделившийся кислород вступает во взаимодействие с горючим по уравнению реакции:
С+O2→CO2↑
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.
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.
Полученный продукт охлаждают и размалывают в порошок традиционными методами в отсутствие прямого контакта с влажным воздухом.
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.
Пример 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.
Пример 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.
Пример 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.
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007130581/15A RU2356842C1 (ru) | 2007-08-09 | 2007-08-09 | Способ получения феррата ( vi ) натрия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007130581/15A RU2356842C1 (ru) | 2007-08-09 | 2007-08-09 | Способ получения феррата ( vi ) натрия |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007130581A RU2007130581A (ru) | 2009-02-20 |
| RU2356842C1 true RU2356842C1 (ru) | 2009-05-27 |
Family
ID=40531328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007130581/15A RU2356842C1 (ru) | 2007-08-09 | 2007-08-09 | Способ получения феррата ( vi ) натрия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2356842C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA015190B1 (ru) * | 2010-11-15 | 2011-06-30 | Дмитрий Юльевич СТУПИН | Способ и устройство для получения ферратов щелочных металлов |
| CZ305709B6 (cs) * | 2014-12-22 | 2016-02-10 | Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů, Univerzita Palackého v Olomouci | Kompozitní materiál obsahující vysokovalentní železo, způsob jeho přípravy a použití |
Citations (2)
| 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 (ru) * | 1985-07-15 | 1987-06-23 | МГУ им.М.В.Ломоносова | Способ получени феррата ( @ ) или ( @ ) натри |
-
2007
- 2007-08-09 RU RU2007130581/15A patent/RU2356842C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| 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 (ru) * | 1985-07-15 | 1987-06-23 | МГУ им.М.В.Ломоносова | Способ получени феррата ( @ ) или ( @ ) натри |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA015190B1 (ru) * | 2010-11-15 | 2011-06-30 | Дмитрий Юльевич СТУПИН | Способ и устройство для получения ферратов щелочных металлов |
| CZ305709B6 (cs) * | 2014-12-22 | 2016-02-10 | Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů, Univerzita Palackého v Olomouci | Kompozitní materiál obsahující vysokovalentní železo, způsob jeho přípravy a použití |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007130581A (ru) | 2009-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104118846B (zh) | 包含碱金属的硅化物组合物和制备它的方法 | |
| TWI551540B (zh) | Alkali metal nitride or alkaline earth metal nitride | |
| 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 (ru) | Способ получения феррата ( vi ) натрия | |
| 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 | |
| EP3148931B1 (en) | Processes for producing limxo4 and products thereof | |
| Cho et al. | Feasible process for producing in situ Al/TiC composites by combustion reaction in an Al melt | |
| US5284639A (en) | Method for the preparation of niobium nitride | |
| Zhan et al. | Rheology phase reaction synthesis and thermal decomposition of magnesium phthalate dihydrate | |
| RU2316477C1 (ru) | Способ получения феррата калия | |
| KR100572579B1 (ko) | 자전 고온합성법에 의한 세라믹 복합분말의 제조방법 | |
| JP2010222213A (ja) | 金属アミドの製造方法および金属アミド製造装置 | |
| RU2371392C1 (ru) | Способ получения феррата (vi) калия | |
| CN101031507A (zh) | 包含碱金属的硅化物组合物和制备它的方法 | |
| RU2386585C2 (ru) | Способ совместного получения алюминатов кальция и фосфора | |
| Seralessandri et al. | On the oxygen-releasing step in the water-splitting thermochemical cycle by MnFe2O4–Na2CO3 system | |
| 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 | |
| Pradeilles et al. | A modified SHS method for Si2N2O elaboration | |
| Deb | Synthesis, characterization and the thermal decomposition of potassium tris (oxalato) lanthanum (III) nonahydrate | |
| US3607055A (en) | Production of divanadium carbide by solid-state reduction of vanadium oxides |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190810 |