способ получения феррита-хромита никеля (ii)

Формула изобретения

Способ получения феррита-хромита никеля (II) со структурой шпинели, включающий гомогенизацию смеси исходных веществ, содержащей оксид никеля (II), брикетирование и термообработку, отличающийся тем, что в смесь исходных веществ вводят оксид хрома (VI) и оксалат железа (II) 2-водный, а термообработку ведут при 800-1000°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения шпинелей и может найти применение в химической промышленности для производства катализаторов на основе ферритов-хромитов никеля (II).

Известен способ получения феррита-хромита никеля (II) со структурой шпинели [Технология катализаторов / Под ред. И.П.Мухленова, Л.: Химия, 1989. - 272 с.], по которому в качестве исходных материалов применяются нитраты никеля (II), железа (III), хрома (III). Каждую соль берут в необходимом количестве, растворяют в определенном количестве воды и постепенно нагревают до кипения. После испарения воды полученный материал прокаливают при 935°С до прекращения выделения газов (2-3 часа). Охлажденную смесь размалывают, брикетируют и обжигают при температуре 1000-1100°С.

Недостатком этого способа получения ферритов-хромитов никеля (II) со структурой шпинелей являются загрязнение окружающей среды продуктами разложения солей, большие затраты энергии для нагрева и выпаривания воды.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения шпинелей из смеси оксидов [Кооперативный эффект Яна-Теллера в твердых растворах NiFe_2-xCr_x O₄ / Иванов В.В., Кирсанова А.И., Таланов В.М., Шабельская Н.П. // Изв. Вузов. Сев.-Кавк. Регион. Естественные науки. - 1995. - №2. - С.34-38], по которому исходные оксиды никеля (II), железа (III), хрома (III) отвешивают с погрешностью 0,0005 г, гомогенизируют в течение часа со спиртом на воздухе. Затем смесь оксидов брикетируют под давлением Р=15 МПа в таблетки диаметром 20 мм и обжигают при температуре 1200-1300°С в течение 90 часов.

Недостатком этого способа является высокая температура термообработки и длительность синтеза, что влечет за собой большие расходы электроэнергии.

Перед авторами стояла задача разработки способа получения шпинелей на основе переходных элементов при пониженных температурах с меньшей продолжительностью, что позволяет существенно снизить энергоемкость и, тем самым, удешевить их производство.

Поставленная задача решается путем получения феррита-хромита никеля (II) со структурой шпинели посредством гомогенизации исходных оксидов никеля (II), хрома (VI), оксалата железа (II) 2-водного и термообработки полученной смеси веществ при температуре 800-1000°С.

Эффект от изменения состава заключается в снижении температуры на 300°С, продолжительности синтеза в 13 раз и обеспечивается за счет образования в ходе окислительно-восстановительной реакции

2CrO ₃+2FeC₂O₄·2H ₂O=Cr₂O₃+Fe ₂O₃+4СO₂+4Н ₂О

оксидов железа (III) и хрома (III) с повышенной дефектностью, а следовательно, высокой реакционноспособностью.

Способ заключается в получении феррита-хромита никеля (II) со структурой шпинели путем дозирования исходных оксидов никеля (II), хрома (VI), оксалата железа (II) 2-водного. Далее исходные вещества гомогенизируют в агатовой ступке в течение 25 минут и брикетируют в таблетки диаметром 20 мм под давлением Р=15 МПа. Термообработку образцов осуществляют в течение 5-7 часов при температуре 800-1000°С.

Пример (общая методика получения). Отвешивали с погрешностью 0,0005 г количества оксида никеля (II) (1,6199 г), оксалата железа (II) 2-водного (3,9019 г), оксида хрома (VI) (2,1688 г). Смесь гомогенизировали в течение 25 минут в агатовой ступке. Полученную шихту брикетировали в таблетки диаметром 20 мм под давлением 15 МПа, помещали в муфельную печь и подвергали термообработке при температуре 900°С в течение 7 часов.

Окончание процесса формирования структуры шпинели состава NiFeCrO₄ определяли с помощью рентгенофазового анализа: синтез шпинели прошел на 100% (на рентгенограмме образца (чертеж) содержатся только линии, характеризующие шпинель). Химический состав синтезированной шпинели приведен в таблице 1.

Как видно из приведенного примера, способ получения шпинелей на основе переходных элементов с участием окислительно-восстановительного процесса позволяет получить шпинель при пониженной температуре и за меньшее время по сравнению с процессом по традиционной технологии. Это позволяет существенно снизить энергоемкость и, тем самым, удешевить производство шпинелей на основе переходных элементов.

Таблица 1. Химический состав шпинели NiFeCrO4
Оксид	NiO	Fe 2O3	Cr 2O3
Содержание, мас.%	32,40	34,64	32,96