Розробка нового технологічного процесу виробництва заліза (III) гідроксиду, модифікованого карбамідоформальдегідними полімерами з відпрацьованих травильних розчинів. Матеріально-теплові та техніко-економічні розрахунки його собівартості та прибутковості.
Вітчизняна промисловість виробляє жовтий залізооксидний пігмент (гетит), в якому спостерігається значний попит, в недостатній для потреб країни кількості лише другого і третього сортів, що зумовлено недосконалістю існуючої технології та недоліками вихідної сировини-залізовмісних відходів виробництва пігментного титану(IV) оксиду сульфатнокислотним методом. Аналіз літератури, теоретичні і пошукові дослідження, виконані нами, дають підставу вважати, що значний практичний інтерес викликає одержання цього продукту з відпрацьованих травильних розчинів металургійних і машинобудівних підприємств (надалі травильних розчинів), на яких утворюються значні обсяги достатньо чистої залізовмісної вторинної сировини, яку здебільшого не використовують. Дисертаційну роботу виконували за планами науково-дослідних робіт кафедри технології неорганічних речовин та екології ДВНЗ «Український державний хіміко-технологічний університет» у рамках науково-дослідних програм Міністерства освіти і науки України “Наукові засади побудови та хімічних технологій комплексних, кластерних та оксидних систем для спеціальних видів новітніх функціональних матеріалів” (№ держ. реєстр. Мета дисертаційної роботи полягала в розробленні теоретичних основ і технології модифікованого залізооксидного пігменту (гетиту) з травильних розчинів. Визначити кінетичні і технологічні закономірності процесів окиснення іонів Fe2 до Fe3 киснем повітря, гідролізу солі заліза(ІІІ) з утворенням ?-форми заліза(ІІІ) оксигідроксиду (FEO(OH), гетит), гідролізу карбаміду.В якості залізовмісної сировини використовували розчини заліза(ІІ) сульфату і заліза(ІІІ) хлориду з початковими концентраціями 10-200 г/дм3, з яких осаджували заліза(ІІІ) оксигідроксид методом гідролізу у присутності карбаміду у мольних співвідношеннях до концентрації солі заліза 0,1?10, повітря подавалось у реактор з питомою витратою 2 м3/м3. Експериментальним дослідження рівноваги утворення твердої фази під час гідролізу солей заліза в буферних розчинах за РН 1,5?4,5, характерних для одержання осадів гетиту, встановлено, що в межах РН 1,5?3,5, залежно від концентрацій солі заліза, утворюється стійкий золь твердої фази, про що свідчать зміни оптичної щільності D (рис. Для перевірки зайнятого допущення експериментальні кінетичні дані були оброблені в координатах відомого рівняння оборотної реакції першого порядку (рис.3.): , (3) де k1 і k2 - константи швидкості прямої і зворотної реакції, відповідно, хв-1; ? - поточний час; - кількість заліза(II) сульфату, що прореагує, який визначають як різницю між значенням його початкової концентрації Сн і поточної концентрації C; - кількість заліза(II) сульфату, що прореагує за умови рівноваги, як різниця між значенням його початкової концентрації Сн і кінцевої концентрації Ск. Розрахунки матеріального балансу реагуючих компонентів під час гідролізу солей заліза і карбаміду показали, що іони амонію, які утворюються під час гідролізу карбаміду кількісно за стехіометрією нейтралізують утворювану сульфатну кислоту: 2FESO4 2(NH2)2CO 5H2O 0,5O2 - 2FEOOH 2(NH4)2SO4 2CO2, (4) тому швидкість реакції гідролізу солей заліза ?FE можна надати як швидкість реакції (4) ?К з урахуванням співвідношення реагентів nk:NFE: ?FE = n . Виходячи із цих положень, кінетику витрати формальдегіду було описано кінетичним рівнянням оборотної реакції другого порядку, у якому зворотна реакція має перший порядок: , (11) де K1 і K2 - константи швидкості прямої та зворотної реакції; ? - час, с; a0, b0, c0 - початкові концентрації карбаміду, формальдегіду та поліметиленсечовини, моль/дм3; (а0-х), (b0-х), (с0 х) - поточні концентрації карбаміду, формальдегіду та поліметиленсечовини, моль/дм3. залізо гідроксид полімер модифікованийУнаслідок виконання дисертаційної роботи вирішено важливе науково-практичне завдання, яке полягає у розробленні нового технологічного процесу виробництва модифікованого карбамідоформальдегідними полімерами жовтого залізооксидного пігменту (гетиту) з травильних розчинів металургії та машинобудівної промисловості. Недоліки існуючих способів виробництва жовтого залізооксидного пігменту можна усунути використанням як вихідної сировини травильних розчинів (замість залізовмісних відходів виробництва пігментного TIO2) та оптимізувати виробництво. Процес утворення золю гетиту гідролізом описується кінетичним рівнянням першого порядку, залежність сумарної константи швидкості від температури описується рівнянням Арреніуса (k=1,58.107.exp(-61220/RT), хв-1); межами утворення стійкого золю гетиту є РН 1,4-4,0. Оптимальними умовами одержання високодисперсного модифікованого гетиту з високими технологічними характеристиками є: початкова концентрація заліза(ІІ) сульфату 80-120 г/дм3, температура 373К, питома витрата повітря 2 м3/м3 розчину, швидкість подачі карбаміду 6-10 г/дм3 в годину, тривалість процесу 5-6 годин; модифікування отриманого гетиту проводять за температури 303-323К, мольному співвідношенням карбаміду та формальдегіду nф : nk= 1,1-1,5 протягом 120 хвилин.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
