ФЕРРАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

Область техники

Настоящее изобретение относится к способам получения ферратов - соединений четырёх-, пяти- и шестивалентного железа, которые используют для обеззараживания и очистки питьевой воды, сточных вод различного типа, включая промышленные, бытовые, сельскохозяйственные и медицинские сточные воды, в качестве окислителя в органическом синтезе, для отбелки растительных волокон и для окисления неорганических соединений.

Уровень техники

Существует несколько способов синтеза ферратов щелочных (а также щелочноземельных) металлов, содержащих железо в высоких степенях окисления: Fe(IV), Fe(V) и Fe(VI). Данные известные способы можно условно разделить на 2 группы. К первой группе относятся способы получения ферратов окислением водных щелочных растворов соединений железа (II) и (II I), обсуждаемые, например, в работе [1 ]. Полученные водные растворы ферратов (VI) щелочных металлов (ферраты (IV) и (V) в водных растворах не существуют) весьма неустойчивы, что ограничивает возможности их последующего применения. Кроме того, полученные растворы феррата содержат большое количество примесей, и выделение из них чистого кристаллического феррата (VI) является весьма сложной задачей. В целом, данный способ синтеза является многостадийным, требует больших расходов реагентов и энергии, при этом выходы целевого продукта - феррата (VI) щелочного металла - оказываются низкими.

К этой же группе способов, основанных на окислении соединений железа в водном щелочном растворе, относятся электрохимические способы (см. , например, [1 ]), согласно которым проводят электролиз водного раствора щёлочи, при этом в качестве анода используют электрод из металлического железа (в виде пластины, стержня или сетки). При определённом потенциале электрода происходит анодное окисление железа до шестивалентного состояния, т.е. до феррат-иона Fe0 ₄ ^2" , который и переходит в водный раствор. Все разновидности электрохимического способа требуют обязательного сооружения на каждом отдельном предприятии специальной установки, конструктивные особенности которой зависят от конкретного вида используемого железосодержащего сырья, и также включают трудоёмкие операции по выделению кристаллического феррата (VI) из водного раствора. Указанные факторы приводят к сравнительно высокой себестоимости продукта.

Вторая группа способов получения ферратов (см., например, Документы [2- 6]) относится к твердофазным способам синтеза ферратов (IV), (V) и (VI) щелочных металлов, основанным на взаимодействии металлического железа или соединений железа (II) и (III) с сильными окислителями при повышенных температурах в атмосфере кислорода, воздуха или инертного газа, не содержащих С0 ₂ и воды, разлагающих феррат. В одних случаях [2-4,6] в качестве окислителей используют пероксиды или нитраты щелочных металлов. В этом случае выход целевых ферратов (IV) и (VI) является сравнительно невысоким (примерно 15%) (см., например, [3]), а процесс получения зачастую является многостадийным, весьма длительным (12-16 часов) и энергоемким [2,4,6].

В других случаях для получения феррата твёрдые соли Fe(ll) или Fe(lll) окисляют твёрдыми гипохлоритами щелочного или щелочноземельного металла в присутствии гранулированного гидроксида щелочного или щелочноземельного металла [5]. В этом случае образующийся продукт представляет собой сложную смесь целевого феррата с побочными продуктами реакции. Например, при получении ферратов из FeS0 ₄ -7H ₂ 0, СаОС1 ₂ и КОН в качестве побочных продуктов образуются KCI, K ₂ S0 ₄ , Са(ОН) ₂ и Н ₂ 0. Эти вещества способствуют разложению феррата при его хранении и могут также обуславливать низкий выход целевого продукта.

В патенте РФ 2340560 [7] предложен способ твердофазного синтеза феррата, включающий нагревание смеси оксида железа и пероксида натрия до температуры 400-500 °С. Продолжительность проведения синтеза по способу согласно [7] не указана, однако можно предположить, что указанная продолжительность в целом совпадает с приведенной для способов согласно [3], [4] и [6], поскольку синтез проводят из тех же исходных веществ и при тех же температурах. Таким образом, недостатком способа, предложенного в [7], является его высокая энергоемкость, обусловленная высокими температурами и продолжительностью проведения процесса синтеза. Кроме того, как показано в работе [6], выход феррата щелочного металла зависит от температуры проведения реакции и в общем случае резко снижается при температурах выше 370 °С. В документе [7] отсутствуют данные относительно выхода получаемого феррата, однако на основании сведений, приведенных в работе [6], можно предположить, что проведение синтеза в диапазоне температур от 400 до 500 °С, по всей видимости, будет приводить к значениям выхода, далеким от оптимальных. При этом полученный феррат может содержать значительное количество побочных продуктов окисления.

V ¹ ' ^' .

Кроме того, способ согласно [7] включает применение хлорсодержащего соединения кальция 2Са(ОН) ₂ -ЗСа(ОС1) ₂ , вводимого в ходе синтеза для стабилизации получаемого феррата и остающегося в значительных количествах в конечном продукте. Вместе с тем, в настоящее время в качестве одного из наиболее перспективных подходов к очистке сточных вод рассматривают уход от применения хлорсодержащих реагентов, поскольку хлорорганические производные, образуемые такими реагентами в воде, обладают канцерогенными свойствами. В связи с этим содержание хлорсодержащих примесей в феррате, применяемом для целей очистки сточных вод, является нежелательным.

В заявке на патент РФ N° 95105013 на имя автора настоящего изобретения (документ [8]) предложен способ получения ферратов щелочных металлов, рассматриваемый в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения. Указанный способ включает взаимодействие соединения железа с пероксидом щелочного металла при температуре от 230 до 450 °С, при этом для ускорения процесса термического синтеза феррата предложена предварительная обработка (активация) исходного соединения железа дифторидом щелочного металла или аммония, проводимая при температуре не ниже 100 °С в течение 1-1 ,5 часа. Недостатком способа согласно [8] является его высокая энергоемкость, обусловленная высокими температурами проведения процесса синтеза, и, как следствие, высокая себестоимость получаемого феррата.

Таким образом, в настоящее время по-прежнему существует потребность в разработке новых способов получения ферратов щелочных металлов, обеспечивающих получение ферратов с высоким выходом при пониженных энергозатратах и, тем самым, являющихся более эффективными' с экономической точки зрения. Краткое описание изобретения

Задачей настоящего изобретения является разработка высокопроизводительного промышленного способа получения ферратов щелочных металлов, являющегося менее энергоемким по сравнению с известными аналогами и обеспечивающего получение ферратов с высоким выходом. Указанная задача решена с помощью предложенного в настоящем изобретении усовершенствованного способа синтеза, позволяющего получать ферраты щелочных металлов с выходом более 90% при более низких температурах и меньшей продолжительности высокотемпературной обработки в ходе синтеза.

В частности, автором настоящего изобретения было обнаружено, что введение в состав активатора, используемого в способе согласно [8], установленного конкретного количества гексафторсиликата щелочного металла позволяет значительно снизить температуру проведения активации соединения железа и последующего взаимодействия активированного соединения железа с пероксидом щелочного металла, а также продолжительность проведения температурной обработки на стадии активации.

Предложенный в настоящем изобретении способ синтеза ферратов щелочных металлов включает стадию активирования соединения железа, представляющего собой оксид или гидроксид железа, путем смешения его с активатором на основе дифторида щелочного металла или аммония с последующим выдерживанием смеси при повышенной температуре и стадию взаимодействия активированного соединения железа с перокс'идоМ' щелочного металла при нагревании при температуре выше 200 °С. При этом согласно изобретению применяемый активатор представляет собой смесь дифторида щелочного металла (или аммония) с гексафторсиликатом щелочного металла, где содержание гексафторсиликата щелочного металла составляет от примерно 0,5:1 до примерно 2:1 от массы дифторида щелочного металла (или аммония), а общее количество дифторида щелочного металла (или аммония) и гексафторсиликата щелочного металла составляет от 1 до 5% от массы соединения железа. Согласно предложенному способу выдерживание смеси соединения железа с указанным составным активатором проводят при температуре по меньшей мере 70 °С, предпочтительно при температуре примерно 80 °С.

В настоящем изобретении также предложено устройство для получения феррата щелочного металла по способу согласно изобретению, содержащее дозирующие емкости для дозирования соединения железа и пероксида щелочного металла, транспортерную ленту и реактор, представляющий собой щелевую печь, состоящую из соединенных между собой камер разогрева и охлаждения, через которые непрерывно перемещается транспортерная лента, и дополнительно содержащее дозирующие емкости для дифторида щелочного металла (или аммония) и гексафторсиликата щелочного металла, узел смешения для смешивания дифторида щелочного металла (или аммония) и гексафторсиликата щелочного металла с соединением железа, сушильный шкаф для активирования соединения железа за счет взаимодействия указанного соединения железа с дифторидом щелочного металла (или аммония) и гексафторсиликатом щелочного металла и узел смешения для смешивания активированного соединения железа с пероксидом щелочного металла. Согласно предпочтительному варианту реализации длина горячей зоны указанной щелевой печи составляет примерно от 1 :10 до 1 :7 от общей длины печи.

Подробное описание изобретения

Далее приведено подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 схематично изображено устройство для получения ферратов щелочных металлов по способу согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 2 представлена диаграмма распределения температура по длине щелевой печи, используемой в устройстве для получения ферратов согласно изобретению.

В настоящем изобретении предложен усовершенствованный способ синтеза ферратов, обеспечивающий получение ферратов щелочных металлов с высоким выходом при более низких температурах и меньшей продолжительности высокотемпературной обработки по сравнению с известными способами.

В частности, автором настоящего изобретения было обнаружено, что введение в состав активатора, используемого в способе согласно [8], установленного конкретного количества гексафторсиликата щелочного металла позволяет значительно снизить температуру проведения активации соединения железа и последующего взаимодействия активированного соединения железа с пероксидом щелочного металла, а также продолжительность проведения температурной обработки на стадии активации. Применение предложенного составного активатора, представляющего собой смесь дифторида щелочного металла (или аммония) с гексафторсиликатом щелочного металла обеспечивает эффективное активирование поверхности оксида или гидроксида железа уже при 70 °С (в способе согласно [8], рассматриваемом в качестве ближайшего аналога, активацию проводят при температуре не ниже 100 °С). Кроме того, при применении составного активатора согласно изобретению взаимодействие активированного соединения железа с пероксидом щелочного металла на второй стадии способа эффективно протекает при более низких температурах (210-230 °С) по сравнению со способом согласно [8] (230-450 °С).

Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией, полагают, что указанное снижение температуры активации обеспечивается за счет более глубокого протравливания поверхности соединения железа (оксида или гидроксида железа) предложенным составным активатором. Как полагают, при нагревании составного активатора согласно изобретению происходит частичное термическое разложение гексафторсиликата щелочного металла, например гексафторсиликата натрия (Na ₂ SiF ₆ ), при этом образуется газообразный фторид кремния SiF ₄ :

Na ₂ SiF ₆ -> 2NaF + SiF _{4 (rai} .)

Этот газообразный фторид кремния активно реагирует с влагой, всегда присутствующей на поверхности соединения железа, по реакции:

SiF ₄ + 2Н ₂ 0 4HF + Si0 ₂

где равновесие сдвигается вправо при повышении температуры. Эта реакция приводит к дополнительному осушению поверхности соединения железа и более лёгкому образованию на указанной поверхности фторида железа FeF3 по сравнению с применением чистого дифторида щелочного металла. Образовавшийся FeF3 катализирует многие химические реакции, в том числе взаимодействие используемого согласно изобретению соединения железа (оксида или гидроксида железа) с пероксидом натрия.

Помимо снижения температуры и продолжительности активации соединения железа и температуры взаимодействия активированного соединения железа с пероксидом щелочного металла применение предложенного составного активатора обеспечивает дополнительное преимущество, позволяя использовать в качестве исходного соединения для синтеза феррата влажный гидроксид железа (III) без его предварительной сушки. В этом случае гексафторсиликат щелочного металла, например Na ₂ SiF ₆ , в составе активатора активно взаимодействует с влагой на поверхности Fe(OH) ₃ с образованием оксида железа (III) (или смеси оксидов), при этом образующийся оксид железа, а также не вступивший в реакцию осушенный гидроксид железа активно взаимодействуют с дифторидом щелочного металла и оставшимся количеством гексафторсиликата щелочного металла с обеспечением активации поверхности соединения железа. Поскольку влажный гидроксид железа образуется в больших количествах на станциях водоподготовки при осветлении природной воды с помощью коагулянтов и затем вывозится на свалку, применение его в качестве исходного сырья для синтеза ферратов позволяет сократить расходы на исходное сырье и одновременно решает проблему утилизации отходов гидроксида железа, образующихся на станциях водопод готовки.

В результате исследований, проведенных автором настоящего изобретения, было установлено оптимальное соотношение гексафторсиликата щелочного металла и дифторида щелочного металла в предложенном активаторе. Так, было обнаружено, что содержание гексафторсиликата щелочного металла в составном активаторе должно составлять от примерно 0,5:1 до примерно 2:1 по отношению к массе дифторида щелочного металла (или аммония), а общее количество дифторида щелочного металла (или аммония) и гексафторсиликата щелочного металла должно составлять от 1 до 5% от массы соединения железа. При этом также было показано, что увеличение концентрации активатора при активировании соединения железа в целом приводит к ускорению реакции синтеза феррата.

Согласно одному из предпочтительных вариантов реализации соотношение гексафторсиликата щелочного металла и дифторида щелочного металла (или аммония) в предложенном активаторе составляет примерно 1 : 1 .

Таким образом, в настоящем изобретении предложен способ синтеза ферратов щелочных металлов, включающий стадию активирования соединения железа, представляющего собой оксид или гидроксид железа, путем смешения его с активатором на основе дифторида щелочного металла или аммония с последующим выдерживанием смеси при повышенной температуре и стадию взаимодействия активированного соединения железа с пероксидом щелочного металла при нагревании при температуре выше 200 °С. При этом согласно изобретению применяемый активатор представляет собой смесь дифторида щелочного металла (или аммония) с гексафторсиликатом щелочного металла, где содержание гексафторсиликата щелочного металла составляет от примерно 0,5:1 до примерно 2: 1 от массы дифторида щелочного металла (или аммония), а общее количество дифторида щелочного металла (или аммония) и гексафторсиликата щелочного металла составляет от 1 до 5% от массы соединения железа. Согласно предложенному способу выдерживание смеси соединения железа с указанным составным активатором проводят при температуре по меньшей мере 70 °С.

Согласно одному из предпочтительных вариантов реализации выдерживание смеси соединения железа с указанным составным активатором проводят при температуре примерно 80 °С.

Согласно одному из предпочтительных вариантов реализации взаимодействие активированного соединения железа с пероксидом щелочного металла на второй стадии способа проводят при температуре от 210 до 230 °С. В одном из вариантов реализации изобретения соединение железа и пероксид щелочного металла берут в соотношении, близком к стехиометрическому, т.е. отношение числа молей соединения железа к числу молей пероксида щелочного металла находится в пределах от 1 :3 до 1 :6. В частности, для Fe ₂ 0 ₃ и Na ₂ 0 ₂ это молярное соотношение должно быть близким к 1 :4 (а если брать отношения масс этих реагентов, то близким к 1 :2).

В одном из вариантов реализации изобретения для предотвращения реакции пероксида натрия Na ₂ 0 ₂ (или пероксида другого щелочного металла) с углекислым газом, содержащимся в воздухе, и потерь и инактивации Na ₂ 0 ₂ вследствие образования слоя Na ₂ C0 ₃ на поверхности частиц пероксида, синтез предпочтительно проводят в атмосфере осушенного и очищенного от С0 ₂ воздуха или в токе осушенного кислорода или инертного газа (см. также поз. 14 на чертеже 1 ). г - - ^" * ,. ; ^:

Таким образом, в настоящем изобретении предложен высокопроизводительный способ прямого получения ферратов (IV), (V), и (VI) щелочных металлов в безводном состоянии с высокими выходами целевого продукта, основанный на реакции предварительно активированного соединения железа (оксида или гидроксида железа (II) или (III) или их смеси) с пероксидом щелочного металла. Согласно предложенному способу поверхность порошкообразного соединения железа предварительно активируют составным активатором, содержащим дифторид щелочного металла (или аммония) в смеси с гексафторсиликатом щелочного металла, нагревая смесь порошкообразных соединения железа и составного активатора при температуре по меньшей мере 70 °С в течение примерно 30 минут. При этом преимуществом настоящего способа по сравнению со способом согласно [8] является пониженная температура активации (70 °С вместо 100 °С) и меньшая продолжительность активации (20-30 минут вместо 1 -1 ,5 ч согласно [8]), что в совокупности приводит к значительному снижению энергоемкости предложенного способа по сравнению с известными способами и, тем самым, к повышенной экономической эффективности предложенного способа.

В настоящем описании термин «щелочные металлы» относится к любым щелочным металлам, подходящим для целей настоящего изобретения. При этом вместо упоминаемого в приведенных далее Примерах пероксида натрия можно использовать пероксиды и супероксиды других щелочных металлов для синтеза соответствующих ферратов (IV), (V) и (VI). В настоящем изобретении также предложено устройство дл ^* Й ^" получения феррата щелочного металла по способу согласно изобретению, схематично представленное на Фиг. 1 . Предложенное устройство содержит: дозирующую ёмкость 1 для порошкообразного соединения железа; дозирующую ёмкость 2 для порошкообразного активатора (смеси дифторида щелочного металла (или аммония) с гексафторсиликатом щелочного металла); узел смешения 3 для смешивания дифторида щелочного металла (или аммония) и гексафторсиликата щелочного металла с соединением железа; сушильный шкаф 4 для активации соединения железа под действием активатора; дозирующую ёмкость 5 для активированного соединения железа; дозирующую ёмкость 6 для пероксида натрия; узел смешения 7 для смешивания активированного соединения железа с пероксидом щелочного металла; узел таблетирования 8; щелевую печь 9 с ленточным транспортёром, где 10, 1 1 , 12 - зоны различных температур внутри печи 9: ёмкость 13 для сбора готового продукта; устройство 14 для подачи в печь очищенного от С0 ₂ и Н ₂ 0 воздуха или кислорода до вытеснения заполнявшего печь воздуха.

На Фиг. 2 представлена диаграмма распределения температур по длине щелевой печи 9, используемой в устройстве для получения ферратов согласно изобретению. В зоне 10 печи происходит плавный нагрев таблеток смеси от комнатной температуры до температуры синтеза, составляющей 210-230 °С; в зоне 1 1 поддерживают постоянную температуру синтеза (например, 230 °С); в зоне 12 осуществляют охлаждение полученного таблетированного феррата от температуры синтеза до примерно комнатной температуры.

Согласно одному из предпочтительных вариантов реализации изобретения предложенное устройство дополнительно содержит узел таблетирования смеси активированного соединения железа и пероксида щелочного металла. Применение в устройстве согласно изобретению узла таблетирования смеси активированного соединения железа и пероксида щелочного металла обеспечивает получение феррата в виде таблеток, при этом не требуется удалять спеченный с поверхностью транспортерной ленты слой феррата с этой поверхности и измельчать полученный продукт.

Согласно одному из предпочтительных вариантов реализации транспортерная лента выполнена с покрытием из термостойкого фторсодержащего полимерного материала. Благодаря применению фторсодержащего полимерного покрытия транспортерной ленты таблетки при прохождении через печь не прилипают к поверхности ленты и, соответственно, не требуется применения специальных средств для удаления полученного таблетированногс среррата с поверхности транспортерной ленты.

Согласно одному из предпочтительных вариантов реализации длина горячей зоны щелевой печи составляет примерно от 1 :10 до 1 :7 от общей длины печи. Применение щелевой печи с предложенной конкретной длиной горячей зоны способствует более эффективному протеканию взаимодействия активированного соединения железа с пероксидом щелочного металла, приводящему к образованию феррата, и вносит вклад в сокращение продолжительности проведения указанного взаимодействия.

Активированное соединение железа из ёмкости (5) одновременно с пероксидом щелочного металла из ёмкости (6) подают в смеситель (7) для порошкообразных (сыпучих) веществ в стехиометрическом соотношении (примерно 1 :2 по массам реагентов).

Затем приготовленную порошкообразную смесь при комнатной температуре непрерывно подают в узел таблетирования (таблеточный пресс) с подходящей производительностью для приготовления таблеток подходящего размера. Таблетирование предотвращает прилипание таблеток к поверхности стальной ленты транспортёра при их нагревании в печи, в отличие от случая, когда в ходе синтеза используют порошкообразную смесь соединения железа и пероксида щелочного металла, имеющую очень большую площадь поверхности, характерную для порошков.

Таблетки заданного размера непрерывно подают на транспортёрную ленту щелевой печи, движущуюся с постоянной скоростью, выбранной таки '- образом, чтобы за время прохождения горячей зоны (11 ) произошло полное превращение смеси компонентов таблетки в феррат. Эта скорость зависит от типа соединения железа, применяемого в ходе синтеза, и подбирается экспериментально. Пространство печи можно условно разделить на три части (зоны 10, 1 1 и 12 на Фиг. 1 ). Зоны 10 и 12 имеют примерно одинаковую длину (см. Фиг 2), а горячая зона (1 1 ) с постоянной температурой составляет примерно от 1 :10 до 1 :7 от общей длины печи. Общее время синтеза феррата составляет 20-40 минут (от входа таблетки в печь до выхода из неё).

Для полной гарантии предотвращения прилипания таблеток к материалу транспортёрной ленты (нержавеющая сталь) на поверхность ленты наносят покрытие из фторопласта (например, фторопласта-4) тол щи ной. от,. ОД ^до; 0,5 мм. Поскольку температура в печи не превышает 250-300 °С, а температура плавления фторопласта-4 авна 327°С, никакого разложения плёнки и её взаимодействия с таблеткой не происходит (Т _ра злож. фторопласта = 415°С). На выходе из печи таблетки имеют температуру, близкую к комнатной. Таблетки ссыпаются с ленты в подходящие емкости, например, в герметично закрывающиеся пробками бутыли из пластика, и отправляются на хранение. Таблетки, представляющие собой смесь ферратов (IV), (VI) и - иногда - феррата (V) натрия, окрашены в чёрный цвет.

Предложенный способ получения ферратов был многократно проверен автором в лабораторных и производственных условиях с проведением анализа полученных образцов. Как показали химический и рентгенофазовый анализ более 20 образцов, в большинстве из них был получен феррат (VI) натрия .с^формульным составом Na ₄ Fe0 ₅ весьма высокой чистоты (содержание основного вещества > 90%). Мёссбауэровские спектры этих образцов показали, что в некоторых из них присутствуют ферраты (V) и (IV) натрия. Окислительные свойства продукта тем сильнее, чем больше содержание в нём феррата (VI), хотя при растворении в воде и феррат (V) и феррат (IV) натрия превращаются, соответственно на % и на Уз в феррат (VI) натрия.

В качестве реагентов брали Fe ₂ 0 ₃ и Na ₂ 0 ₂ квалификации "ч.д.а". Активирование Fe ₂ 0 ₃ проводили в ходе отдельной операции. Для этого смесь порошков Fe ₂ 0 ₃ и составного активатора (дифторид калия KHF ₂ + гексафторсиликат натрия Na ₂ SiF ₆ ) с концентрацией этого активатора в смеси от 1 до 10 весовых процентов выдерживали в сушильном шкафу при температуре от 70 до 150 °С. При этом содержание гексафторсиликата натрия в составном активаторе варьировали от примерно 30% (отношение масс Na ₂ SiF ₆ и NaHF ₂ = 0.5:1 ) до примерно 70% (отношение масс Na ₂ SiF ₆ и NaHF ₂ s 2:1). Ниже 70 °С активирование протекает чересчур медленно - время активации составляет более 3 часов. В указанном интервале температур от 70 до 150 °С время активации составляет от 1 часа до 15 мин, соответственно.

При содержании составного активатора в смеси с Fe ₂ 0 ₃ меньше 1 вес. % (с отношением масс Na ₂ SiF ₆ и NaHF ₂ в активаторе в интервале от 0.5:1 до 2:1 - в трёх опытах использовали три разных состава активатора) активирования Fe ₂ 0 ₃ не происходит и последующее нагревание смеси реагентов (Fe ₂ 0 ₃ + Na ₂ 0 ₂ ) даже при температуре 300°С не приводило к образованию феррата (VI) натрия. Получался лишь феррат (IV) с малым выходом до 10 %, остальное - соедйненйя Fe(lll). При содержании составного активатора в смеси с Fe ₂ 0 ₃ больше 1 вес. % (с указанным выше отношением масс Na ₂ SiF ₆ и NaHF ₂ ) активирование происходит с тем большей скоростью, чем выше концентрация активатора в смеси, причём большее содержание в активаторе Na ₂ SiF ₆ , начиная с ~ 50 вес.%, требовало более высокой температуры активации. Однако при содержании активатора в смеси с Fe ₂ 0 ₃ около 10 вес. % (содержание Na ₂ SiF ₆ в активаторе изменяли от 30 до 70%) последующая реакция активированного Fe ₂ 0 ₃ с Na ₂ 0 ₂ протекает очень бурно и приводит к большому выходу ферратов (IV) и (V) в качестве конечного продукта, но не феррата (VI). Оптимальные концентрации составного активатора в смеси с Fe ₂ 0 ₃ равны 4-5 вес. %, температура активации - примерно 80 °С, время активации -чпримерно 30 мин, соотношение масс Na ₂ SiF ₆ и NaHF ₂ в активаторе = 1 : 1.

Синтез ферратов (IV), (V) и (VI) проводили после перемешивания в вибросмесителе порошков активированного Fe ₂ 0 ₃ и Na ₂ 0 ₂ , взятых в молярном соотношении 1 :4 (или в весовом соотношении 1 :2), последующего получения из смеси таблеток диаметром 8 мм и толщиной 4 мм на таблеточном прессе и их размещения на движущейся через щелевую печь ленте из нержавеющей стали с покрытием из фторпласта-4. При определении оптимальной температуры синтеза температуру горячей зоны внутри печи меняли от 200 до 300 °С. Через щель печи постоянно пропускали кислород, прошедший осушку и удаление С0 ₂ , с весьма малым расходом, составляющим 20 мл газа в минуту. Время прохождения таблеток через печь варьировали от 15 минут до 1 ,5 часа. Оптимальная , т^ це атура для синтеза феррата (VI) натрия в ходе реакции находится в интервале от 210 до 230 °С. При температуре 200 °С происходит неполное превращение оксида Fe ₂ 0 ₃ в ферраты (IV), (V) и (VI), причём примерно лишь 20% исходного оксида превращается в ферраты с высокими степенями окисления Fe, а 80 % железа остаётся в степени окисления (III). При 190 °С ферраты (IV), (V) и (VI) не образуются вообще. При 300 °С почти весь исходный Fe ₂ 0 ₃ превращается в феррат (IV), а при 330 °С снова увеличивается выход феррата (III) зелёного цвета - до 50%. ПРИМЕРЫ

Варьирование концентрации составного активатора при активации Fe ₂ 0 ₃ . Пример 1

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (20r) + Na ₂ SiF ₆ (20г)) равно ~ 5 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 80 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1580 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки (светло-коричневого цвета) диаметром d=8 мм и толщиной / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. От входа таблетки в печь до начала горячей зоны внутри неё температура возрастала от комнатной Т до 230 °С, а от конца горячей зоны до выхода из печи - понижалась от 230 °С до 30°С. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло ~ 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой (см. чертёж 2) - 8 минут (примерно 1 :7 всего времени). В течение синтеза через печь пропускали поток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки чёрного цвета, которые легко ссыпались в пластиковую бутыль. Выход феррата (VI) натрия равен 92%.

Пример 2 (сравнительный)

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 8 г составного активатора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (4г) + Na ₂ SiF ₆ (4г)) равно 1 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 80 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1600 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки с d=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. От входа таблетки в печь до начала горячей зоны внутри неё температура возрастала от комнатной Т до 230 "С, а от конца горячей зоны до выхода из печи - понижалась от 230 °С до 30°С. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло ~ 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой (см. чертёж 2) - 8 минут. В течение опыта через печь пропускали поток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки чёрно-бурого цвета, которые легко ссыпались в пластиковую бутыль. Выход феррата (VI) натрия равен ~4%.

Пример 3 (сравнительный) 800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 6 г составного активатора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (Зг) + Na ₂ SiF ₆ (Зг)) равно ~ 0.75 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 80 "С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1600 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки с d=8 мм И / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. От входа таблетки в печь до начала горячей зоны внутри неё температура возрастала от комнатной Т до 230 "С, а от конца горячей зоны до выхода из печи - понижалась от 230 °С до 30°С. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло ~ 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой (см. чертёж 2) - 8 минут. В течение опыта через печь пропускали поток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки зелёного цвета. Выход феррата (VI) натрия равен -0%.

Пример 4.

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 80 г составного активатора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (40r) + Na ₂ SiF ₆ (40г)) равно ~9 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 80 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1600 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки с d=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. От входа таблетки в печь до начала горячей зоны внутри неё температура возрастала от комнатной Т до 230 °С, а от конца горячей зоны до выхода из печи - понижалась от 230 °С до 30°С. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло - 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой (см. чертёж 2) - 8 минут. В течение опыта через печь пропускали поток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки чёрного цвета. Выход феррата (VI) натрия равен ~33%, остальное - ферраты (V) и (IV).

Варьирование времени активации

Пример 5 (сравнительный)

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (20г) + Na ₂ SiF ₆ (20г)) равно ~ 5 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 10 мин при 80 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1ΘΘ0 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс . Полученные таблетки (светло-коричневого цвета) с d=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. Температура горячей зоны 230 "С. Время прохождения горячей зоны с постоянной температурой 230 °С (см. чертёж 2) - 8 минут. Во время синтеза через печь пропускали поток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки зеленовато-бурого цвета. Выход феррата (VI) натрия равен 0%. Пример 6.

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (20г) + Na ₂ SiF ₆ (20г)) равно ~ 5 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 60 мин при 80 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1600 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки (светло-коричневого цвета) с о"=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. Температура горячей зоны 230 °С. Время синтеза, т.е. прохождения горячей зоны с постоянной температурой 230 °С (см. чертёж 2) - 8 минут. Во время синтеза через печь пропускали поток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки зеленовато-бурого цвета. Выхо феррата (VI) натрия равен ~90%. Вывод:

Оптимальными параметрами процесса являются: содержание составного активатора ~5 весов. % и время активации 30 мин при удерживании температуры активации ~80°С; температуры синтеза ~ 220-230°С; общем времени синтеза 1 час (время нахождения таблеток в горячей зоне - зоне синтеза 8 мин); молярном соотношении Fe ₂ 0 ₃ и Na ₂ 0 ₂ в смеси - стехиометрическое (1 :4). Атмосфера синтеза - сухой и не содержащий С0 ₂ кислород.

Далее меняли соотношение компонентов NaHF ₂ и Na ₂ SiF ₆ в составном активаторе, оставляя остальные параметры процесса теми же. В опытах использовали смеси с содержанием NaHF ₂ , равным 30 вес. % и 70 вес. %, поскольку содержание NaHF ₂ , равное 50 вес. %, было проверено в опытах 1 - 4.

Пример 7 800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (12r) + Na ₂ SiF ₆ (28г)) равно ~5 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 80 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1580 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки с d=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрыту плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. От входа таблетки в печь до начала горячей зоны внутри неё температура возрастала от комнатной Т до 230 °С, а от конца горячей зоны до выхода из печи - понижалась от 230 °С до 30°С. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло ~ 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой (см. чертёж 2) - 8 минут. В течение опыта через печь продували ток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки чёрного цвета. Выход феррата (VI) натрия равен 91 %, остальное - ферраты (V) и (IV).

Пример 8

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного а'ктиватора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (28r) + Na ₂ SiF ₆ (12г)) равно ~5 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 80 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1580 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки с d=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. От входа таблетки в печь до начала горячей зоны внутри неё температура возрастала от комнатной Т до 230 °С, а от конца горячей зоны до выхода из печи - понижалась от 230 °С до 30°С. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло ~ 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой 230 °С (см. чертёж 2) - 8 минут. В течение опыта через печь продували ток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода ^'расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки чёрного цвета. Выход феррата (VI) натрия равен -94%, остальное - ферраты (V) и (IV).

Пример 9 800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (32г) + Na ₂ SiF ₆ (8г)) равно ~5 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 80 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1580 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки с ci=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортерную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. От входа таблетки в печь до начала горячей зоны внутри неё температура возрастала от комнатной Т до 230 °С, а от конца горячей зоны до выхода из печи - понижалась от 230 °С до 30°С. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло ~ 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой 230 °С (см. чертёж 2) - 8 минут. В течение опыта через печь продували ток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки чёрного цвета. Выход феррата (VI) натрия равен -78%, остальное - ферраты (V) и (IV).

Пример 10

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (8г) + Na ₂ SiF ₆ (32г)) равно -5 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 80 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1580 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки с d=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. От входа таблетки в печь до начала горячей зоны внутри неё температура возрастала от комнатной Т до 230 "С, а от конца горячей зоны до выхода из печи - понижалась от 230 °С до 30°С. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло - 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой 230 °С (см. чертёж 2) - 8 минут. В течение опыта через печь продували ток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки чёрного цвета. Выход феррата (VI) натрия равен ~68%, остальное - ферраты (V) и (IV).

Вывод: оптимальное соотношение компонентов составного активатора лежит в пределах (масса NaHF ₂ : масса Na ₂ SiF ₆ ) = 0.3:0.7 ·*· 0.7:0.3. Остальные параметры процесса удерживались при оптимальных значениях. Атмосфера синтеза - сухой и не содержащий С0 ₂ кислород.

Меняли температуру активации, сохраняя составы активатора и смеси оптимальными, установленными выше.

Пример 11

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (20г) + Na ₂ SiF ₆ (20г)) равно ~5 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 70 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали c 1580 r Na ₂ O ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки с d=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. От входа таблетки в печь до начала горячей зоны внутри неё температура возрастала от комнатной Т до 230 °С, а от конца горячей зоны до выхода из печи - понижалась от 230 °С до 30°С. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло ~ 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой (см. чертёж 2) - 8 минут. В течение опыта через печь продували ток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки бурого цвета. Выход феррата (VI) натрия равен 53%, остальное - феррат (IV).

Пример 12 (сравнительный) 800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (20r) + Na ₂ SiF ₆ (20г)) равно ~5 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 60 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1600 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки с d=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. От входа таблетки в печь до начала горячей зоны внутри неё температура возрастала от комнатной Т до 230 °С, а от конца горячей зоны до выхода из печи - понижалась от 230 °С до 30°С. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло ~ 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой (см. чертёж 2) - 8 минут. В течение опыта через печь продували ток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки зелёно - бурого цвета. Выход феррата (VI) натрия равен 6%, остальное - ферраты (III) и (IV).

Пример 13

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (20г) + Na ₂ SiF ₆ (20г)) равно ~5 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 100 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1600 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки с ^=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. От входа таблетки в печь до начала горячей зоны внутри неё температура возрастала от комнатной Т до 230 °С, а от конца горячей зоны до выхода из печи - понижалась от 230 "С до 30 ⁰ С. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло ~ 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой (см. чертёж 2) - 8 минут. В течение опыта через печь продували ток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки черно- бурого цвета. Выход феррата (VI) натрия равен 63%, остальное - феррат (IV).

Пример 14 800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (20r) + Na ₂ SiF ₆ (20г)) равно ~5 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 150 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1600 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки с d=S мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. От входа таблетки в печь до начала горячей зоны внутри неё температура возрастала от комнатной Т до 230 °С, а от конца горячей зоны до выхода из печи - понижалась от 230 °С до 30°С. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло ~ 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой (см. чертёж 2) - 8 минут. В течение опыта через печь продували ток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки черно- бурого цвета. Выход феррата (VI) натрия меньше 10%, в основном продукт - феррат (IV).

; , ^{1 '}

Вывод: оптимальные температуры активации Fe ₂ 0 ₃ лежат в пределах 70 * 100 °С при содержании активатора ~5 весов. %; соотношение компонентов в активаторе ~ 1 :1 ; соотношение оксидов железа и пероксида равно молярному стехиометрическому. Температура синтеза феррата ~ 230°С. Атмосфера синтеза - сухой и не содержащий С0 ₂ кислород.

Меняем температуру синтеза феррата (горячей зоны печи), сохраняя составы активатора, реакционной смеси и все другие параметры процесса оптимальными, установленными выше. Пример 15

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (то есть, в смеси содержание составного активатора (NaHF ₂ (20r) + Na ₂ SiF ₆ (20г)) равно ~ 5 весов. %) и нагревали в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 80 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1600 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс, упоминавшийся ранее. Полученные таблетки (светло-коричневого цвета) с d=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. Температура горячей зоны устанавливалась равной 200 °С. Все остальные параметры процесса - те же, что и в опыте 1 . Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло ~ 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой (см. чертёж 2) - 8 минут (примерно 1 :7 всего времени). В течение опыта через печь продували ток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки черно-бурого цвета, которые легко ссыпались в пластиковую бутыль. Выход феррата (VI) натрия равен 43%, остальное феррат (IV).

Пример 16

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (содержание составного активатора (NaHF ₂ (20г) + Na ₂ SiF ₆ (20г) в смеси равно ~ 5 весов. %) и нагревали эту смесь в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 80 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1590 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс, упоминавшийся ранее. Полученные таблетки (светло-коричневого цвета) с d=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. Температура горячей зоны устанавливалась равной 270 °С. Все остальные параметры процесса - те же, что и в опыте 1 : время прохождения таблетки по всей длине печи составляло ~ 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой 270°С (см. чертёж 2) - 8 минут (примерно 1 :7 всего времени). В течение опыта через печь продували ток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки черно- бурого цвета, которые легко ссыпались в пластиковую бутыль. Выход феррата (VI) натрия равен 36%, остальное феррат (IV).

Пример 17

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (содержание составного активатора (NaHF ₂ (20г) + Na ₂ SiF ₆ (20г) в смеси равно ~ 5 весов. %) и нагревали эту смесь в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 80 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1610 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс, упоминавшийся ранее. Полученные таблетки (светло-коричневого цвета) с d=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. Температура горячей зоны устанавливалась равной 300°С. Все остальные параметры процесса - те же, что и в опыте : время прохождения таблетки по всей длине печи составляло ~ 1 час, а вдоль горячей зоны с постоянной температурой 300°С (см. чертёж 2) - 8 минут (примерно 1 :7 всего времени). В течение опыта через печь продували ток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки черно- бурого цвета. Выход феррата (VI) натрия равен 14%, остальное феррат (IV).

Вывод: оптимальные температуры синтеза феррата лежат в пределах 210 - 230 "С при содержании активатора ~5 весов. %; соотношение компонентов в активаторе ~ 1 :1 ; молярное соотношение оксидов железа и пероксида в реакционной смеси равно стехиометрическому (1 :4) (или весовое соотношение равно ~ 1 :2). Температура синтеза феррата ~ 230°С. Атмосфера синтеза - сухой и не содержащий С0 ₂ кислород.

Выбор оптимальной длительности процесса синтеза (времени прохождения горячей зоны печи).

Пример 18 (сравнительный)

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (содержание составного активатора (NaHF ₂ (20г) + Na ₂ SiF ₆ (20г) в смеси равно ~ 5 весов. %) и нагревали эту смесь в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 80 "С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1600 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс, упоминавшийся ранее. Полученные таблетки с d=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. Температура 'горячей зоны устанавливалась равной 220°С. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло 15 минут, и следовательно время прохождения горячей зоны с постоянной температурой 220°С (см. чертёж 2) - 2.5 минуты (примерно 1 :7 всего времени). В течение опыта через печь продували ток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки буро- зеленого цвета. Выход феррата (VI) натрия меньше 3% в основном продукт - ферраты (IV и III). Пример 19 (сравнительный)

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (содержание составного активатора (NaHF ₂ (20г) + Na ₂ SiF ₆ (20г) в смеси равно ~ 5 весов. %) и нагревали эту смесь в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 80 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1600 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки с d=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. Температура горячей зоны устанавливалась равной 220°С. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло 40 минут, и следовательно время прохождения горячей зоны с постоянной температурой 220°С (см. чертёж 2) ~ 6 минут (примерно 1 :7 всего времени). В течение опыта через печь продували ток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки бурого цвета: Выход феррата (VI) натрия ~ 10%, в основном продукт - феррат (IV). - ^:! '

Пример 20 (сравнительный)

800 г порошкообразного Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 40 г составного активатора (содержание составного активатора (NaHF ₂ (20г) + Na ₂ SiF ₆ (20г) в смеси равно ~ 5 весов. %) и нагревали эту смесь в сушильном шкафу при атмосферном давлении в течение 30 мин при 80 °С. Активированный оксид Fe ₂ 0 ₃ смешивали с 1580 г Na ₂ 0 ₂ в вибросмесителе в течение 10 мин. и приготовленную порошкообразную смесь подавали в таблеточный пресс. Полученные таблетки с d=8 мм и / =4мм помещали на движущуюся через щелевую печь транспортёрную ленту, покрытую плёнкой из фторопласта-4 толщиной 0.3 мм. Температура горячей зоны равна 2 0°d. Время прохождения таблетки по всей длине печи составляло 90 минут, и, следовательно, время прохождения горячей зоны с постоянной температурой 220°С (см. чертёж 2) ~ 13 минут. В течение опыта через печь продували ток сухого и очищенного от С0 ₂ кислорода с расходом 20 мл/мин. На выходе из печи получали таблетки бурого цвета. Выход феррата (VI) натрия 0%, в основном продукт - феррат (IV). Вывод: оптимальное время синтеза феррата (VI) натрия (прохождения смеси по горячей зоне с постоянной температурой 220°С) равно 7-10 минут.

УПОМИНАЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

«Руководство по неорганическому синтезу» под ред. Г. Брауэра, изд. Мир, Москва, 1985, т.5, стр.1756 - 1758.

Патент США N° 2835553 5/1958 Гаррисон и др. Кл.23-50

Патент США N° 4385045 5/1983 Дж.Томпсон Кл. СОЮ 49/00 Авторское свидетельство СССР N°1318530 6/1987 Ю.М.Киселёв и др.,

Кл. СОЮ 49/00

Европейский патент N° 354843 2/1990 Шмидт и др. Кл. СОЮ 49/00 Ю.М. Киселёв и др. Журн. неорганич. химии, 1989, т.34, N°9, стр.2199 Патент РФ 2340560 С2 (2006.01 ) Арапов О. В. и др. Кл. СОЮ 49/00 ВНИИГПЭ, Решение о выдаче патента на изобретение по заявке N° 95105013/25 (009081 ) от 19.08.1996 г. на имя Ступина Д.Ю. Кл. СОЮ 49/00