Способ получения магнетита

Авторы патента:

C25B1/00 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

C09C1/24 - оксиды железа

C01G49/08 - закись-оксид железа (Fe₃O₄)

Владельцы патента RU 2524609:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения магнетита включает окисление железа при проведении электролиза. Процесс проводят в трехэлектродном двуханодном элетролизере, в который заливают 1M раствор гидроксида натрия и подключают ток. Напряжение составляет 10 B, катодная плотность тока на катоде из титана 0,2 A/см², анодная плотность тока на аноде из Ст3 0,3 A/см², а на диоксидсвинцовом аноде на титановой основе - 0,1 А/см². При этом происходит одновременное растворение анода из Ст3 и выделение кислорода на диоксидсвинцовом аноде на титановой основе. Изобретение позволяет получить магнетит без подачи воздуха для окисления железа, повысить чистоту продукта. 1 пр.

Изобретение относится к области электрохимических производств, в частности к способам получения магнетита, и может быть использовано в различных областях химической промышленности, а также в лакокрасочной и других отраслях промышленности.

Известны химические способы получения магнетита, включающие образование гидроксида железа (II), путем обработки соли сернокислого железа (II) щелочью, с последующим его окислением кислородом воздуха или CuSO₄ [Патент США №4108787, кл. C01G 49/06. Способ получения ферромагнитной окиси железа. Опубликовано в 1979. Бюллетень изобретений №6 и Патент №2390497 от 27.05.2010. Способ получения магнетита].

Недостатками указанных способов являются необходимость использования соли двухвалентного железа и щелочи натрия, длительность процесса. Недостатком также является трудность регулирования получения Fe (II) и Fe (III) в молярном соотношении 2:1 и необходимость добавления щелочи в системе.

Наиболее близким способом по совокупности признаков к предлагаемому является способ получения магнетита электрохимическим растворением электродов из стали (Ст3) в растворе поваренной соли с концентрацией 50-100 г/м³ при напряжении 24-36 В и плотности тока 15,6 А/мм².

Недостатком указанного способа является высокий расход электроэнергии, необходимость подачи воздуха для окисления Fe²⁺ до Fe³⁺, трудность регулирования соотношения образующихся Fe³⁺:Fe²⁺ [Патент №2363064 от 27.07.2009].

Задача заявляемого изобретения - получение магнетита в одном аппарате, без подачи воздуха в систему.

Технический результат - чистота получаемого продукта и экономичность вследствие снижения напряжения на электролизере.

Способ получения магнетита, включает окисление железа при проведении электролиза, где процесс проводят в трехэлектродном двуханодном элетролизере, в который заливают 1M раствор щелочи натрия, подключают ток, причем напряжение составляет 10 В, катодная плотность тока на катоде из титана 0,2 А/см², анодная плотность тока на аноде из Ст3 0,3 А/см², а на диоксидсвинцовом аноде на титановой основе - 0,1 А/см², при этом происходит одновременное растворение анода из Ст3 и выделение кислорода на диоксидсвинцовом аноде на титановой основе.

Способ получения магнетита включает размещение в электролизере 3-х электродов: катода из титана и 2-х анодов - из Ст3 и диоксид свинцового электрода. При подключении электрического тока Ст3 растворяется, а на диоксидсвинцовом электроде выделяется кислород. Электролитом служит 1M раствор щелочи натрия. На катоде из титана выделяется газообразный водород.

Растворение железа и образование кислорода на анодных материалах регулируется изменением плотности тока.

Данный способ включает одновременное растворение электрода Ст3 и выделение кислорода на диоксидсвинцовом титановом аноде. В качестве электролита используют щелочь натрия. При этом концентрации Fe²⁺ и Fe³⁺ в растворе регулируют по плотностям токов на обоих анодных материалах.

В электролизер заливают 1M раствор щелочи натрия и в него опускают три электрода: катод - титановая пластинка, и пластинки из Ст3 и диоксидсвинца на титановой основе. Плотности тока на анодных материалах соответствуют образованию 2 молей Fe(OH)₃ окислением кислородом выделяющимся на диоксидсвинцовом электроде и 1 моля Fe(OH)₂ за счет растворения электрода из Ст3.

Основные реакции, протекающие на электродах, можно представить следующими схемами:

Катод: 2H₂O+2e→H₂+2OH^-

Аноды: ст.3-Fe⁰→Fe²⁺+2e

Диоксидсвинцовый - 2OH^--2e→H₂O+½O₂

В объеме раствора:

Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂.

2Fe(OH)₂+H₂O+½O₂→2Fe(OH)₃

2Fe(OH)₃+Fe(OH)₂→FeO·Fe₂O₃(Fe₃O₄)+4H₂O

Электролиз проводили в электролизере объемом 1 литр при температуре 30°C, катодная плотность тока 0,2 А/см²; анодные: на Ст3 - 0,3 А/см²; на диоксидсвинцовом - 0,1 А/см², напряжение на электролизере составляет 10 В. При более высоких плотностях тока электролит нагревается.

Пример. В стеклянную емкость на 1 литр заливают 1M раствор щелочи натрия и помещают туда закрепленную на крышке трехэлектродную систему: катод - титан, аноды - Ст3 и диоксидсвинцовый на титановой основе. Температура в электролизере 30°C. В результате электролиза образуется черный осадок магнетита, идентифицированного рентгенографическим анализом. Выход по току составляет 94-96% магнетита.

Преимуществами данного изобретения являются: отсутствие необходимости использования соли двухвалентного железа; сокращение длительности процесса; легкость регулирования электролиза; невысокий расход электроэнергии, отсутствие необходимости подачи воздуха для окисления железа.

Способ получения магнетита, включающий окисление железа при проведении электролиза, отличающийся тем, что процесс проводят в трехэлектродном двуханодном элетролизере, в который заливают 1M раствор щелочи натрия, подключают ток, причем напряжение составляет 10 B, катодная плотность тока на катоде из титана 0,2 A/см², анодная плотность тока на аноде из Ст3 0,3 A/см², а на диоксидсвинцовом аноде на титановой основе - 0,1 А/см², при этом происходит одновременное растворение анода из Ст3 и выделение кислорода на диоксидсвинцовом аноде на титановой основе.

Похожие патенты:

Способ изготовления анодов // 2522061

Изобретение относится к области технологии изготовления металлооксидных анодов на основе титана с электрокаталитическим покрытием и может быть использовано в различных областях прикладной электрохимии при электролизе растворов широкого диапазона минерализации.

Способ изготовления графитированных изделий и устройство для его осуществления // 2522011

Изобретение относится к электродной промышленности и предназначено для использования при изготовлении графитированных изделий, в частности касается процесса пропитки различными веществами для устранения пористости.

Способ электролиза водных растворов хлористого водорода или хлорида щелочного металла в электролизере и установка для реализации данного способа // 2521971

Заявленное изобретение относится к способу электролиза водных растворов хлористого водорода или хлорида щелочного металла. В процессе электролиза хлорида щелочного металла предложено использование катода, потребляющего кислород, для чего процесс протекает при высоком избытке кислорода.

Способы получения водорода из воды и преобразования частоты, устройство для осуществления первого способа (водородная ячейка) // 2521868

Изобретение относится к водородной энергетике. Технический результат состоит в получении водорода разложением воды с увеличением частоты периодического воздействия напряженностей электрических полей на воду.

Способ и устройство для получения водорода из воды // 2520490

Изобретение относится к области химии. Реактор 1 для получения водорода содержит корпус 2, патрубок 10 для подачи воды, патрубок 11 для выхода водорода и патрубок 12 для удаления продуктов реакции водного окисления.

Способ преобразования солнечной энергии в химическую и аккумулирование ее в водородсодержащих продуктах // 2520475

Изобретение может быть использовано в химической промышленности, в системах производства топлива для транспорта и в стационарных энергоустановках. Способ преобразования солнечной энергии в химическую и аккумулирования ее в водородсодержащих продуктах включает производство биомассы с использованием солнечной энергии, которую подвергают реакции парокислородной каталитической конверсии с получением продуктов реакции, содержащих водород и диоксид углерода.

Активация катода // 2518899

Изобретение относится к способу активации катода в электролитической ячейке для получения хлората щелочного металла. Способ включает стадию, в которой проводят электролиз электролита, содержащего хлорид щелочного металла, в электролитической ячейке, в которой размещены по меньшей мере один анод и по меньшей мере один катод.

Материал электрода на основе железа для электрохимического получения водорода и способ его изготовления // 2518466

Изобретение относится к способу изготовления материала электрода для электрохимического получения водорода, который заключается в том, что на поверхность электрода наносят порошкообразную композицию Fe-C и осуществляют синтез нанокристаллических элементов Fe-C со средним размером в пределах 10-15 нм обработкой лазерными импульсами с длиной волны 1-1,5 мкм при плотности излучения 107-109 Вт/см2, скорости сканирования лазером 8-15 см/с, частоте импульсов 33-60 кГц в вакууме или в среде аргона, не доводя при этом процесс до плавления и появления карбида железа Fe3C.

Регенеративная электрохимическая система энергоснабжения пилотируемого космического аппарата с замкнутым по воде рабочим циклом и способ ее эксплуатации // 2516534

Изобретение относится к энергетике, к системе энергоснабжения космических аппаратов и напланетных станций. Электрохимическая система энергоснабжения космического аппарата с замкнутым по воде рабочим циклом включает электролизер воды и кислородо-водородный генератор, гидравлически связанные друг с другом через резервуар сбора воды и пневматически сообщающиеся с баллонами хранения водорода и кислорода, последний из которых соединен с системой обеспечения жизнедеятельности космического аппарата пневмомагистралью с запорным элементом, металло-водородный аккумулятор, имеющий штуцер для водорода, через который он соединен с баллоном хранения водорода пневмомагистралью с запорным элементом.

Электрохимический способ получения элементной серы из сероводорода в органических растворителях // 2516480

Изобретение относится к области органической химии, в частности, к способам получения элементной серы из сероводородсодержащих газов и газоконденсатных смесей, и может быть использовано на предприятиях химической, нефтехимической, газоперерабатывающей и металлургической промышленности.

Способ комплексной переработки мартит-гидрогематитовой руды // 2521380

Изобретение может быть использовано при получении железооксидных пигментов. Способ комплексной переработки мартит-гидрогематитовой руды включает грохочение руды, магнитную сепарацию с получением магнитной и немагнитной фракций, измельчение, гидравлическую классификацию, сгущение и сушку.

Способ получения противокоррозионного пигмента // 2505571

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. Противокоррозионный пигмент получают на основе отхода электропечей литейного производства - аспирационной пыли, содержащей, мас.%: Fe2O3 63,9-70,0, FeO 7,0-11,32, SiO2 8,9-16, Al2O3 1,45-3,12.

Магнитные преобразователи // 2500622

Изобретение относится к получению биосовместимых магнитных наночастиц и может быть использовано для терапевтических целей, в частности для борьбы с раком. Способ получения наночастиц, включающих оксид железа и кремнийсодержащую оболочку и имеющих значение удельного коэффициента поглощения (SAR) 10-40 Вт на г Fe при напряженности поля 4 кА/м и частоте переменного магнитного поля 100 кГц, содержит следующие стадии: А1) приготовление композиции по меньшей мере одного железосодержащего соединения в по меньшей мере одном органическом растворителе; В1) нагрев композиции до температуры в диапазоне от 50°C до температуры на 50°C ниже температуры реакции железосодержащего соединения согласно стадии С1 в течение минимального периода 10 минут; С1) нагрев композиции до температуры между 200°C и 400°C; D1) очистку полученных частиц; Е1) суспендирование очищенных наночастиц в воде или водном растворе кислоты; F1) добавление поверхностно-активного соединения в водный раствор, полученный согласно стадии E1); G1) обработку водного раствора согласно стадии F1) ультразвуком; H1) очистку водной дисперсии частиц, полученных согласно стадии G1); I1) получение дисперсии частиц согласно стадии H1) в смеси растворителя из воды и растворителя, смешивающегося с водой; J1) добавление алкоксисилана в дисперсию частиц в смеси растворителя согласно стадии I1); и К1) очистку частиц.

Способ переработки железной руды с получением пигмента и брикетов // 2476468

Изобретение относится к способу получения природных (несинтетических) железоокисных пигментов, которые могут использоваться в специальных антикоррозионных грунтовках, применяемых в том числе и для нужд кораблестроения с одновременным получением сырья для металлургической промышленности в виде брикетов.

Способ получения железооксидных пигментов // 2471836

Изобретение относится к области получения неорганических, в частности железооксидных, пигментов, применяемых для производства красок, которые могут найти применение в промышленности строительных материалов (для получения цветных бетонов, тротуарной плитки, грунтовок, эмалей, красок), а также к области утилизации отходов станций водоподготовки - шламов, выделенных из железистых подземных вод при их очистке для производственных и хозяйственно-бытовых нужд населения.

Способ получения антикоррозионного пигмента // 2471835

Изобретение относится к получению антикоррозионных пигментов, которые могут быть использованы для приготовления консервационных смазок. .

Способ получения неорганического хроматического пигмента // 2457226

Изобретение относится к технологии получения неорганических пигментов из отходов производства и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности при производстве лакокрасочных материалов.

Способ получения железокальциевого пигмента // 2451706

Изобретение относится к получению высокостойких неорганических пигментов, которые могут быть использованы для изготовления лакокрасочных материалов. .

Способ получения природного железоокисного пигмента из руды // 2441892

Изобретение относится к способу получения природных (не синтетических) железоокисных пигментов, которые могут использоваться в специальных антикоррозионных грунтовках, применяемых в том числе и для нужд кораблестроения.

Способ комплексной обработки серпентинитов // 2407704

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности термосолянокислотной обработки железомагнезиальных серпентинизированных ультраосновных пород для получения двуокиси кремния, хлорида магния, пигмента, а также тонкодисперсного кремнезема, которые могут использоваться в синтезе нанокомпозитных материалов, особых и оптических стекол, в качестве наполнителя в резине и пластмассах, силикагельных сорбентов, носителей катализаторов, формовочного вещества в металлургии, составной части в лакокрасках, пластмассах, линолеуме, эмалях, в высокотемпературных огнестойких красках, в производстве тонкокерамических и огнеупорных веществ, в качестве исходного вещества для кремния, магния и его оксида и т.д.

Способ получения наночастиц магнетита, стабилизированных поливиниловым спиртом // 2507155

Изобретение может быть использовано в магнитной наноэлектронике для магнитных регистрирующих сред с высокой плотностью записи, для магнитных сенсоров, радиопоглощающих экранов, а также в медицине.