Способ получения трисульфогидроферрита кальция

 

Изобретение касается производства строительных материалов и позволяет ускорить процесс. Способ получения трисульфогидроферрита кальция заключает в том, что в качестве соли железа используют сульфид железа (II), окисление ведут электрохимически, пропуская через водный раствор постоянной электрический ток плотностью 0,05-0,07 А/см<SP POS="POST">2</SP> в течение 1,0-1,5 ч, при непрерывном перемешивании. Анодом служит сульфид железа (II) в виде монокристалла, катодом - медная пластинка. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (:Ь

4й

4 °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4474766/31-26 (22) 16.08.88 (46) 07.11.90. Бюл. № 41 (7l) Белгородский технологический институт строительных материалов им. И. А. Гришманова (72) А. С. Коломацкий и А. Д. Толстой (53) 661.842 (088.8) (56) Химия цементов.— М.: Стройиздат, 1969, с. 208 — 211.

Авторское свидетельство СССР № 1058886, кл. С Ol F 11/00, С 01 G 49/00, 1983.

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для получения армирующего компонента и кристаллической затравки искусственных строительных конгломератов.

Цель изобретения — ускорение процесса.

Способ осуществляют следующим образом.

Готовят насыщенный раствор смешиванием 1 вес. ч. сульфата, кальция, 0,5 вес. ч. гидроксида кальция и воды. В полученный раствор помещают электроды: анодом служит монокристалл сульфида железа, катодом — медная пластина. При постоян-ном перемешивании магнитной мешалкой через раствор пропускают постоянный электрический ток плотностью 0,05 — 0,07 А/см в течение 1,0 — 1,5 ч. После прекращения подачи напряжения на электрод последние удаляют из смеси, которую после этого выдерживают при нормальных условиях. Через одни сутки выдержки в смеси выпадает

„„SU„1604740 А 1 (51)5 С 01 F 11/00, С 01 G 49/00 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИСУЛЬФОГИДРОФЕРРИТА КАЛЬЦИЯ (57) Изобретение касается производства строительных материалов и позволяет ускорить процесс. Способ получения трисульфогидроферрита кальция заключается в том, что в качестве соли железа используют сульфид железа (11), окисление ведут электрохимически, пропуская через водный раствор постоянный электрический ток плотностью 0,05 — 0,07 А/см в течение 1,0—

1,5 ч, при непрерывном перемешивании.

Анодом служит сульфид железа (II) в виде монокристалла, катодом — медная пластинка. 2 табл. хлопьеобразный осадок — моносульфогидроферрит кальция (аморфная Е -фаза).

Целевой продукт — трисульфогидроферрит кальция (F<-фаза) образуется в значительных количествах после 28 сут. выдержки, а завершение реакции образования F<-фазы наступает после 60 сут выдержки.

Пример. Готовят насыщенный раствор смешиванием 1 вес. ч. сульфата кальция, 0 5 вес. ч. гидроксида кальция и воды.

В полученный раствор помещают электроды: анодом служит монокристалл сульфида железа, катодом — медная пластина. При постоянном перемешивании через систему пропускают постоянный электрический ток плотностью 0,06 А/см в течение 1,5 ч. Пос ле чего подача напряжения на электроды прекращается, электрическая ячейка отключается, а полученная смесь выдерживается до достижения метастабильного равновесия. Через одни сутки выдержки выпадает хлопьеобразный осадок моносульфоферрита кальция (F -фазы) . Дальнейшая кристаллизация аморфной формы моносульфогидрофер1604740 рита кальция в трисульфогидрофферит кальция (Е -фаза) полностью завершается через

60 сут.

В табл. 1 представлены данные о зависимости количества осадка моносульфогидроферрита кальция (F.) от параметров процесса. Время выдержки осадка 1 сут.

Фазовый анализ осадка был проведен на дифрактометрах ДРОН вЂ” 2,0 и УРС—

5СИМ методом паст. Результаты анализа показали, что осадок представляет собой моносульфогидроферрит кальция с d=

=10,4À . Указанное отражение имеет разомкнутый вид, что свидетельствует об аморфности Р;фазы. В суточном возрасте в смеси отсутствуют железосодержащие кальциевые гидраты.

Как следует из табл. 1, оптимальными параметрами электрического тока для образования F -фазы являются: плотность тока

0,05 — 0,07 А/см и время его пропускания

1 — 1,5 ч. При этих параметрах образуется наибольшее количество осадка.

При значениях плотности тока менее

0,05 А/см не происходит образования моносульфогидроферрита кальция. Увеличение плотности тока более 0,07 А/см2 приводит к интенсификации реакций и образованию большого количества газа, который выносит на поверхность продукты взаимодействия, где они быстро разлагаются. Время пропускания тока ограничено 1,5 ч в связи с тем, что при увеличении времени сверх 1,5 ч начинает протекать обратная реакция разложения образовавшегося продукта. Окисление сульфида железа электрическим током менее 1 ч не позволяет осуществить полый выход F ôàçû и снижает эффективность использования приготовленного раствора.

Таким образом, операция пропускания электрического тока позволяет получить первичную F -фазу через 1 сут. По известному способу выход F -фазы наблюдается только после 28 сут.

Более длительное выдерживание осадка необходимо для образования трисульфогидроферрита кальция. Результаты определения фазового состава осадка с течением времени и процентное содержание в нем F и F -фаз в сравнении с известным способом приведены в табл. 2.

Согласно данным табл. 2, использование предлагаемого способа позволяет в течение

1 сут получить 100Я-ный выход первично10 го продукта F -фазы, что значительно быстрее, по сравнению с известным способом, где F -фаза образуется только к 28 суткам.

По предлагаемому способу целевой продукт

F -фаза, становится преобладающей после

15 28 сут, а завершение реакции образования наступает к 60 суткам (табл. 2). По известному. способу к 60 суткам трисульфогидроферрит кальция только становится преобладающей фазой, а завершение реакций происходит через 180 сут, т. е. в 3 раза медлен20

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет значительно ускорить процесс синтеза трисульфогидроферрита кальция по сравнению с известным способом.

Формула изобретения

Способ получения трисульфогидроферрита кальция, включающий получение водного

30 раствора суспензии, содержащей сульфат кальция, гидроксид кальция и соль железа (11), окисление соли железа, выдержку суспензии до образования трисульфогидроферрита кальция, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса, в качестве соли

35 железа используют монокристалл сульфида железа (11), окисление ведут электрохимически и используют сульфид железа (11) в качестве анода и медную пластину в качестве катода на постоянном электрическом токе плотностью 0,05—

40 0,07 А/см в течение 1,0 — 1,5 ч при непрерывном перемешивании.

1604740

Та бли ц а 1

Показатели количества осадка моносульфогидрофферита в зависимости от времени пропускания тока, ч

Плотность тока, А/см.1,0 1,25 1,5 2 0

0 5

0,04

Не образуется

Не образуется

Не образуется

Разложе20

0,05

95 ние продукта

II

11

11 продукта продукта продукта продукта

Таблица 2

Возраст испытаний, сут

Способ

28 60 180

Фаза % Фаза % Фаза % Фаза % Фаза %

Известный

Нет

F 75,6 Fg 57,8 Fq 79,3

Fg 244 Е 422 Р„, 20, 7

F4 51,0 F 100 F 100

49,0

Нет

Предлагаемый F 100

Составитель М. Беляева

Редактор В. Бугренкова Техред А. Кравчук Корректор С. Шевкун

Заказ 3429 Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, IOI

0,06

0,07

0,08

Разложение

96

98

Разложение

Не образуется

98

99

Разложение

Не образуется

100

Разложение

Р4

F 100