Соединение церит железа и способ его получения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 30. 12.74 (21) 2090398/26 с присоединением заявки № (ii) 571440

2 (51) N. Кл.

С 01 G 49/00

Государстввнкмк комитет

Соевта Икивотроа СССР ко делам кввбрвтвккк и открмткй (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.09.77. Бюллетень № (45) Дата опубликования описания 18.10.77 (53) УДК 546.72 (088.8) Б. Ф. Benas, A. В. Гарок, В. П. Демчук, Л. B. Ганкеннч

r 3. А. Самойпенко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Донецкий фиеии гехинчвский институт АН Украинской CCP (54) СОЕДИНЕНИЕ IIEPHT ЖЕЛЕЗА FeO -СехОа И СПОСОБ

ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение касается не известного ранее химического соединения — цернта железа

FeOCe3O3, относящегося к группе цернтов общей формулы

МеО m СегОз где Ме — двухвалентный йон какого-либо металла;

a im — простые целые числа, применяемого для получения соединений редкоземельных элементов.

Изобретенне может быть использовано в химии н технологии редкоземельных элементов (РЗЭ) прн изучении диаграмм состояния систем с РЗЭ, прн анализе особенностей формнровання н свойств неметаллнческнх включений в специальных сплавах н сталях, легированных РЗЭ.

Известны соединения редкоземельных элементов, имеющие подобную цернтам общую формулу пМеОтп КгО, где Ме — двухвалентный нон какого-либо металла;

R — трехвалентный нон редкоземельного элемента, н способ нх получения 111.

Способ получения соединения общей фор-. мулы 1 новый. Он состоит в том, что стехнометрическую смесь порошков окиси железа н двуокиси церня спекают прн 1200 — 1400 C в восстановительной атмосфере.

Прн этом в качестве восстановительной атмосферы нспользуют смесь окиси н двуокиси углерода, взятых в следующих соотношениях (в вес. %):

Окись углерода 20 — 70

Двуокись у глерода ЗΠ— 80

Согласно изобретению навескн порошков окиси железа н двуокиси церня смешивают

Ю совместным перетнраннем н нз полученной смесн приготовляют таблетки илн брикеты. Брикетнруют смесь для ускорения контактного взанмодействня веществ. Брикеты в тиглях нз двуокиси церня нлн нз индифферентною металла, например платины, помешают в печь с заданной температурой н проточной атмосферой СΠ— СОг указанного выше состава. Последняя восстанавливает окись железа до закнсн н двуокись церня до полутораокисн по реакциям: Р Fe2O3,+ СО, = FeO, + 1/2 СОг (1)

2 СеОг,+ СО.= Сег03+ СОг (2)

Для получения необходимой газовой смеси используют известные установки, состоящие нз газогенератора, где в результате язанмодействия угля и двуокиси углерода образуется требуемая атмосфера, н газоанализатора, напри571440

1,227

1,221

1,191

1,178

1, 169

О. сл. 2,07

Ср.

3,85

О. сп.

1,55 Ср.

1,46 Ср.

1, 39 Ср.

1,38 Ср.

1,33 С.

1,235

Сп.

3,44

О, с.

1,94

О. с..2,73

2,59

Ср.

1,90

О. сп.

О. с.

Сп.

О. сп.

1,78

Сп.

2,36

Ср, 1,70

Сп.

2,23

1,58

О. с.

О. с.

Примечание: О. с.. очень сипьная; С - сипьная;

Ср. - средняя, Сп. - слабая; О. cn. - очень слабая. мер, типа ГХП вЂ” ЗМ, с.помощью которого контролируется состав газовой смеси во время синтеза. Время синтеза (10 — 50 час) определяется путем периодического (например, через 10 час) контроля количества фаз в продукте синтеза с помощью рентгеиографического и микроскоПического методов по достижении однофазности продукта нли когда содержание новой фазы составит более 95%.

Полученное соединение имееу темно-серый, йочти черный цвет и серый с буровато-зеленым оттенком цвет черты, отражательная способность его К 20 — 25, показатель светопреломления N = 2,44 0,02, под микроскопом в темйом поле проявляет буроватые внутренние рефлексы, пикиометрическая плотность его

6,8 г/смз, температура плавления в инертной атмосфере (аргон) 1490»- 10 С. Кристаллизуется это соединение в кубической сингонии, о

4ем свидетельствует его оптическая изотроп; ность и рентгенографические данные.

Рентгенограмма, снятая с пробы полученного вещества, показала, что оно не содержит ни исходных компонентов — окиси железа и двуокиси церия, ни свободной полутораокиси церия. Лишь несколько слабых линий отождествляются с линиями закиси железа, которая в количестве 3 — 5% наблюдается и под микроскопом, располагаясь в виде тонких прослоек по границам зерен основной фазы. Межплоскостные расстояния синтезированного соединения приведены в таблице.

Состав синтезированного соединения отве.чает химической формуле FeO-Ce O . Это доказывается результатами исследования тонкой структуры рентгеновского <„, спектра поглощения церия в полученном соединении и даннымн количественного рентгеноспектрального анализа соединения на содержание железа и церия.

Таким образом, трехвалентное состояние церия в полученном соединении и отвечающее теоретическому соотношение компонентов (железа и церия) в ием однозначно определяют это вещество как соединение FeOCe O, Пример. Навески порошков Се0 (8,48 г;

0,02 моль) и Fe>O, марки чда (l,б r; 0,012 моль), предварительно прокаленных на воздухе при

1000 С, смешлвают совместным перетиранием в агатовой ступке и из полученной смеси с помощью ручного пресса приготовляют таблетки. Последние в тигле из двуокиси церия помещают в трубчатую печь, в которой создают проточную атмосферу, состоящую иэ 50О/О окиси и 50 /о двуокиси углерода, затем: повышают температуру до 1300 С и в этих условиях, допуская колебание состава- атмосферы в пределах, указанных выше, проводят синтез в те 5 чение 10 час. После выдержки в течение 10 час печь отключают. Продукты синтеза охлаждают в атмосфере, строго отвечающей соотношению (в вес. %) СО: СО = 50: 50. По достижении комнатной температуры таблетки из печи извлекают, перетирают, берут пробу на микроскопический и рентгенографический анализы и повторяют все перечисленные выше операции последовательно еще два раза. Общее время синтеза 30 час. Полученный продукт содержит

95 — 97 /p церита железа и 3 — 5% примесной д фазы вюстита, в виде тонких прослоек располагающейся по границам зерен FeOCeqO>. Наличие свободной эакнси железа объясняется тем, что двуокись церия на воздухе склонна карбонизироваться, поэтому, она может включать какое-то количество двуокиси углерода, которое и искажает стехиометрнческое соотношение между компонентами-окислами железа и церия в исходной навеске.

Полученный церит железа имеет описанные выше свойства.

Синтез, проведенный по указанной схеме, но при 1400 Ñ, позволяет получить церит железа в течение однократной десятичасовой выдержки. При 1200 С синтез ведется 50 час с четырьмя промежуточными перетнраниями через равные промежутки времени. г171440

Формула изобретения

1, Соединение церит железа FeOCe 03, относящееся к группе церитов общей формулы

nMe0mСе Оз где Ме — двухвалентный ион какого-либо металла;

n. m — простые целые числа, для получения соединений редкоземельных элементов.

2. Способ получения соединения по п. I, отличающийся тем, что стехиометрическую смесь порошков окиси железа и двуокиси церия спекают при 1200 †14 С в восстановительной атмосфере.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве восстановительной атмосферы используют смесь окиси и двуокиси углерода, взятых в следующих соотношениях, вес. % .

Окись углерода 20 — 70

Двуокись углерода 30 — 80

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1Е

11). Рубинчик Я. С. Соединения двойных окислов редкоземельных элементов. Минск, 1974 r.

Составитель В Пополнтов едактор 3. Бородкнна Техред О. Луговая

Заказ 3189/13 Тн аж 658 П одп нсное

ПИ Государственного комнтета Совета Миннстров СССР по делам нзобрстеннй н открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПГ1П сГ1атент». г. Ужгород, ул. Проектная, 4