Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
ХЛОРИДЫ ЖЕЛЕЗА
Самый простой способ получения хлоридов железа—это растворение металлического железа, закиси или окиси железа в соляной кислоте. Раствор FeCl2 получается также при травлении стальных изделий соляной кислотой. Хлорное железо можно получить из хлористого хлорированием суспензии или раствора FeCl2 или окислением его кислородом воздуха. Получаемый раствор FeCU выпаривают до концентрации, при которой он при остывании затвердевает в кристаллический продукт FeCl3 • 6Н20. Такой продукт получается и в качестве отхода от некоторых производств, в частности в производстве брома в процессе очистки бромо-воздушной смеси от примеси хлора раствором бромида железа.
Прямое получение хлоридов железа утратило свое значение в связи с развитием производства различных продуктов (TiCl4, А1С1з и др.) горячим хлорированием руд (см. гл. XL) с образованием значительных количеств хлоридов железа, являющихся побочными продуктами. В связи с ограниченностью потребности в них возникает необходимость дальнейшей их переработки с целью регене-- рации хлора.
За границей все большее распространение получает изготовле - 'ние безводного хлорного железа FeCl3 горячим хлорированием окиси железа или железной руды в присутствии восстановителя6'.
Хлористое железо получается при обработке материала, содержащего окись железа, смесью равных объемов хлористого водорода и водорода. Температура твердой фазы повышается в печи за счет тепла реакции от 260 до 650° 62,63. Описано получение безводного хлористого железа по реакции
2FeCl3 + С6Н, С1 = 2FeCl2 + СвН4С12 + НС1
При 140° в стальном реакторе (футерованном стеклом) с обратным холодильником; в атмосфере азота выход 99,6% 64.
70 7 |
Получаемая при хлорировании никелевой руды в присутствии восстановителя смесь FeCl2 и NiCl2 может быть разделена пропусканием через металлическое железо при 1200—1300°. При этом
Хлористый никель восстанавливается до металла и единственным газообразным продуктом является хлористое железо65.
Предложены разные способы регенерации хлора или хлористого водорода из отбросных хлоридов железа. При взаимодействии хлорного железа с воздухом при 600—800° образуются окись железа и хлор 66. Выделение хлорида железа из отработанного солянокислого травильного раствора можно производить высаливанием его хлористым водородом. Образующийся при этом солянокислотный раствор используется для травления металла67'68 (см. гл. XI).
Запатентован69 способ регенерации сернокислого травильного раствора насыщением его хлористым водородом (после упаривания). Образующаяся по реакции
FeS04 + 2НС1 = FeCl2 + H2S04
-серная кислота возвращается на травление, a FeCl2 подвергается гидротер. мической обработке для превращения в окислы железа и хлористый водород, возвращаемый на регенерацию травильного раствора. Гидролиз хлористого железа водяным паром по реакции 3FeCl2 + 4Н20 = Fe304 + 6НС1 + Н2 + 75,44 ккал
Целесообразно проводить при 450—650° (при 300° в равновесной газовой фазе содержится всего ~I% НС1). При 650° скорость гидролиза очень велика и реакция практически завершается за 15—20 мин70.
Описана регенерация солянокислых травильных растворов с помощью жидкого анионообменника 71 и ионообменных смол 72. О других способах регенерации солянокислых травильных растворов см.73' 74.
Хлорное железо может быть извлечено из солянокислых растворов (с целью их очистки от железа) некоторыми сложными эфирами и кетонами, в частности трибутилфосфатом 75 и диэтило - вым эфиром. Сущность механизма экстракции заключается в изменении диэлектрической проницаемости водной фазы под влиянием кислот или солей, в результате чего работа отрыва молекул гидратированного хлорного железа становится равной работе сольватации их эфиром. На основании этого высказано мнение, что появление в эфирной фазе HFeCl4 является вторичным процессом, не имеющим, вопреки установившимся взглядам, непосредственного отношения к механизму реакции 76.