Гидрохлоридная экстракционная технология высокочистого оксида железа из магнетитов

• Автор: Копкова, Елена Константиновна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 192 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Основные направления в технологии производства чистых соединений железа
1.1.1. Виды чистых соединений железа и области их применения. Оксид железа высокой чистоты - как основа изделий для новой техники
1.1.2. Способы получения чистых оксидов железа
1.1.3. Основные виды железосодержащего сырья
1.1.4. Экстракционные технологии получения солей железа и оксида железа на их основе
1.2. Физико-химические свойства и структура концентрированных водных растворов электролитов
1.3. Состояние железа(Ш) в водных хлоридных растворах
1.4. Механизмы экстракции железа(Ш) из хлоридных растворов кислородсодержащими нейтральными экстрагентами.
1.5. Состояние катионов примесных элементов в водных
хлоридных растворах
1.6. Экстракция катионов примесных элементов и соляной
кислоты из хлоридных растворов нейтральными кислородсодержащими экстрагентами
1.7. Проявление взаимного влияния элементов при экстракции из хлоридных растворов в присутствии макрокомпонента - железа
1.8. Алифатические спирты - перспективные экстрагенты для
промышленной технологии. Физико-химические свойства алифатических спиртов
2. ЗАДАЧИ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3. ОСНОВНЫЕ ВЕЩЕСТВА И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТА
4. РАЗРАБОТКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ОСНОВ ЭКСТРАКЦИИ ЖЕЛЕЗА(Ш) ИЗ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ХЛОРИДНЫХ РАСТВОРОВ
4.1. Физико-химические свойства концентрированных водных
растворов хлорида железа(Ш)
4.2. Физико-химические свойства спиртовых растворов хлорида железа(Ш)
4.3. Равновесия в экстракционной системе алифатический спирт - водный концентрированный раствор БеСЦ,
ЕеС13+ ¥&С
4.4. Спектроскопическое исследование форм железа(Ш) в
водных и органических растворах, образующихся в экстракционной системе алифатический спирт - концентрированный раствор хлорида железа(Ш). Предполагаемая модель экстракции хлорида железа(Ш) из концентрированных растворов
4.5. Экстракционные равновесия в системе концентрированный раствор БеСЬ, РеС1з+ РеСЬ-микропримесь алифатический спирт
ГИДРОХЛОРИДНАЯ ЭКСТРАКЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
МАГНЕТИТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ
ВЫСОКОЧИСТЫХ РАСТВОРОВ ХЛОРИДА ЖЕЛЕЗА ДЛЯ
ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОЧИСТЫХ ОКСИДОВ ЖЕЛЕЗА
5.1. Физико-химические свойства Оленегорского и Норвежского магнетитовых концентратов
5.2. Разработка условий разложения магнетитовых концентратов в растворах соляной кислоты
5.3. Выбор условий экстракции, реэкстракции и промывки н-
октанольных экстрактов для снижения содержания в них примесных элементов
5.4. Укрупненные лабораторные испытания гидрохлоридной
экстракционной технологии магнетитового концентрата с проведением экстракции в непрерывном режиме
5.5. Описание непрерывной экстракции. Результаты укрупненных испытаний на экстракционной установке в непрерывном режиме
5.5. Варианты технологической схемы переработки магнетитового концентрата с получением высокочистых хлоридных растворов железа(Ш) для получения высокочистого оксида железа
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ

Высокочистые оксиды железа находят широкое применение в таких областях промышленности, как пигментная, аккумуляторная, ферритная и других. Уникальными свойствами обладают высокочистые оксиды железа, содержащие не более 10 ppm примесных элементов, использующиеся для изготовления ферритов для электронной, вычислительной техники, техники средств связи, в приборо- и машиносроении.
Актуальность работы. В настоящее время в России отсутствует производство высокочистого оксида железа и потребляемые высококачественные монокристаллические и высокопроницаемые ферриты закупаются за рубежом. Не полностью удовлетворяются потребности аккумуляторной промышленности. В то же время сырьевые ресурсы железа в России практически не ограничены как в виде природного сырья, так и в виде различных оксидных концентратов и продуктов химических производств. Поэтому, разработка технологии получения высокочистых оксидов железа является актуальной научно-технической задачей.
На Кольском полуострове в качестве такого сырья может быть использован обогащенный оксидный железосодержащий концентрат Оленегорского ГОКа. Заинтересованность в создании технологии высокочистых оксидов железа проявляется в Норвегии, производящей аналогичный железосодержащий концентрат Syperling месторождения Андория.
Разработка универсальной технологии высокочистого оксида железа позволит создать базу для производства отечественных высококачественных ферритов высших марок.
Цель работы. Целью работы является физико-химическое обоснование и разработка гидрохлоридной экстракционной технологии высокочистых оксидов железа из оксидных железосодержащих концентратов Оленегорского и норвежского месторождений с использованием эффективных экстрагентов.
Задачи исследования.
1. Сравнительная оценка экстракционной способности ряда одноатомных высокомолекулярных органических спиртов ROH (R=C5-tCio) по отношению к железу в высококонцентрированных хлоридных растворах Fe(III), Fe(III)+Fe(II).

В основу классификации бинарных растворов авторами /143, 144, 147-г 149/ был положен структурный тип концентрированного раствора, определяемый формой агрегации частиц электролита. На основании экспериментальных данных, полученных при изучении свойств 26 растворов электролитов-кристаллогидратов (электропроводности, парциально-мольных объемов, избыточных энтропий воды и др.) авторами /145,146, 147/ установлено, что в области преднасыщения имеет место структурный переход, совпровождаю-щийся появлением «особых» точек на кривых концентрация-свойство. Координаты точек совпадают для отдельных свойств для всех изученных электролитов и составляют 0.8та, где т3 - моляльная концентрация насыщенного раствора. Анализ данных рентгеноструктурного анализа, ИК- и ЯМР-спектроскопии свидетельствовал об увеличении упорядоченности как ионов электролитов, так и молекул воды, доказывая тем самым кристаллоподоб-ность концентрированных растворов электролитов-кристаллогидратов.
Изучение авторами /143/ явления специфической миграции протонов в водных растворах электролитов позволило разбить всю концентрационную область существования водного раствора на три зоны: 1) сильно разбавленные растворы (до границы дальней гидратации), где специфика поведения протона определяется наличием зоны собственной структуры воды /140-142/;
2) растворы умеренной концентрации (от границы дальней гидратации до границы полной гидратации), где специфическая подвижность протона заторможена в силу наличия нескольких структурных поджидкостей в растворе; 3) концентрированные растворы (после границы полной гидратации). Понятие «границы полной гидратации» соответствует такой концентрации электролита, при которой число молекул растворителя отвечает сумме координационных чисел гидратации катионов и анионов. Ниже этой концентрации раствор состоит из гидратированных ионов и чистого растворителя (воды). Выше этой концентрации в растворе свободного растворителя (воды) нет и все молекулы находятся в ближайшем окружении ионов. Зону концентрированных растворов можно разделить еще на 2 области: область умеренно концентрированных растворов, где они ведут себя как обычные растворы, и область весьма высоких концентраций, когда поведение раствора начинает определяться характером структурных связей, подготавливающих выпадение из раствора кристаллогидрата. Авторы /143/ определили концентрационную