Данный отход в основном содержит хлорид бария – соединение 2 класса опасности, он обладает токсичным действием. Малые дозы ВаCL2 стимулирует деятельность костного мозга; большие дозы вызываю дегенеративные изменения печени.

2.1.4. Порошкообразные отходы ОАО «Северсталь».

Данные отходы собираются с помощью специального зонта после пропускания воздуха со взвешенными веществами через электрофильтр. Другой из отходов образуется в результате мокрой очистки воздуха на производстве; сушится при 1000º C в специальных печах.

В данной работе отходы очистки воздуха от пыли и мелкодисперсных частиц тяжелых металлов используются как источник железа для получения феррита бария.

2.1.5. Химически чистые реактивы.

HCL ГОСТ 3118-77; Н2О2

BaCO3 ГОСТ 4158-80; BaCL2

F2O3 H2O (ТУ 4179-88)

2.2. Методики эксперимента.

2.2.1. Подготовка отхода карбоната бария для эксперимента.

Отход карбоната бария отмывается от щелочи путем многократной промывки. Промывные воды собираются в емкость с целью определения концентрации в образовавшихся промывных водах щелочи. Отмывка осадка ведется до нейтральной реакции.

Осадок сушится в течении 12 часов в печи при температуре 105ºС

2.2.2. подготовка отхода хлорида бария для эксперимента.

Отход хлорида бария замачивается в большом количестве воды на несколько дней. Получившаяся смесь разделяется фильтрацией на растворимую и нерастворимую части. Нерастворимая часть термического отхода хлорида бария высушивается в печи при температуре 105ºС. растворимая часть отхода используется в ходе эксперементов получения феррита бария.

Концентрация BaCl2 в растворимой части отхода составляет 67,96 г/л (методика 2.3.2.).

2.2.3. получение феррита бария механическим смешением

с последующей ферритизацией при 800-1000ºС.

Гальваношлам ЛСО «Вымпел» содержит:

Fe – 33.36% Cr – 5.9% Zn – 1.49%

BaCO3 – белый порошок с содержанием Ва2+ определенным по методике, изложенной в п. 2.3.2.

Берем 50 мл раствора гальваношлама, разбавленного в 2 раза в стакане с мешалкой. Добавляем 10мл перекиси водорода для перевода ионов металлов (Fe2+,Cr3+) в высшую валентность (Fe3+,Cr6+). Прибавляем раствор КОН (гидрооксида калия) с концентрацией 0,75н (от промывки отхода аккумуляторного хозяйства) по каплям, доводя рН до 5,5-6 (рН при котором в осадок выпадает Fe(OH)3, а остальные примеси остаются в фиольтрате) при постановке оборудования в соответствии со схемой 1.

По достижении рН 5,5-6 суспензию нагреваем до 70ºС.

Выпавший осадок отфильтровываем и высушиваем в сушильном шкафу. В чашке ступкой измельчаем высушенный осадок в порошок.

Уравнение реакции эксперемента:

BaCO3+12Fe(OH)3→BaFe12O19+18H2O+CO2

В соответствии с уравнением реакции берем для смешения навеску барийсодержащего компонента и сухой Fe(OH)3 смешиваем в фарфоровой чашке и ступкой растираем до пылеобразного состояния. Образовавшуюся реакционную смесь высыпаем в герметичный сосуд и отдаем на процесс ферритизации при 800-1000ºС.

Схема экспериментальной установки.

Рис.1.

1- рН-метр

2- электроды

3- магнитная мешалка

4- стакан

5- бюретка

6- штатив

2.2.4. Получение феррита бария совместным осаждением соединений железа и бария из раствора их солей с

последующей ферритизацией при 800-1000ºС.

Взято 43,7 г гальваношлама ЯСЗ влажностью 80%, состав которого следующий:

Fe-39%; Cr-3%; Zn-2.6%

Добавляем к гальваношламу 50 мл кислоты хлороводородной (HCl), разбавленной 1:1 с водой и оставляем раствор на ночь. После , отстоявшуюся смесь фильтруем в мерную колбу 250см3. В фильтрате определяем содержание железа по методике, описанной в п.2.3.1.

Уравнение реакции эксперемента:

Ba2++12Fe3++38OH-=BaFe12O19+19H2O

Ход эксперимента:

К 30мл раствора , содержащего FeCl3 (получен выше) прибавляем H2O2 в избытке 20% (для перевода оставшихся ионов Fe2+ в Fe3+). К полученному раствору бурого цвета добавляем КОН по каплям при постановке оборудования в соответствии со схемой 1. Доводим рН раствора до 5,5 , что является условием выпадения в осадок железа. Хром, содержащийся в гальваношламе, остаётся в растворе. Получившийся осадок растворяем хлороводородной кислотой 1:1. К полученному раствору бурого цвета прибавляем оаределённый по стехиометрическому расчёту объём барийсодержащего компонента (ВаСО3, ВаCl2). Рибавляем щёлочь по каплям, измеряя рН. Щёлочь – КОН (гидрооксид калия) 0,75 н после промывки отхода аккумуляторного хозяйства. Осаждённую смесь фильтруем, сушим в печи при температуре 105 ºС, измельчаем в фарфоровой чашке до пылеобразного состояния, отдаём на дальнейший процесс ферритизации при температуре 800-1000 ºС.

2.3. Методы анализа.

2.3.1. Методика выполнения измерений.

Содержание железа с сульфосалициловой кислотой титриметрическим методом. Метод основан на способности комплексона lll при рН 1-1,5 образовывать с ионом Fe3+ малодиссоцированный комплекс:

Fe3++H2Ind2-=FeInd-+2H+

Эта реакция при 50-55 ºС протекает стехиометрически. В качестве индикатора используют сульфосалициловую кислоту, которая в сильнокислой среде образует с ионом Fe3+ растворимое соединение лилово-красного цвета. В точке эквивалентности окраска исчезает, поскольку коиплексон извлекает железо из его соединения с сульфосалициловой кислотой.

Проведение анализа на общее содержание железа.

В коническую колбу вместимостью 250см3 помещают объём пробы в соответствии с ФМ 01.0003-97. Прибавляют 7 капль концентрированной азотной кислоты и нагревают до кипения, чтобы окислить двухвалентное железо. Окисление происходит по схеме:

3Fe2++HNO3+3H+=3Fe3++2H2O+NO

Нейтрализуют раствор раствором гидрооксида аммония 10% до появления устойчивой слабой мути, прибавляя аммиак по каплям. Прибавляют 10см3 раствора хлористоводородной кислоты 1,0н и доводят объём раствора до 100см3 дистилированной водой. При размешивании муть от полуторных оксидов растворяется и рН снижается до 1-1,5. Нагревают раствор до 60-70ºС, прибавляют 1см3 раствора сульфалициловой кислоты 20% и титруют горячий окрашенный в лилово-красный цвет раствор комплексоном lll 0,01н при тщательном перемешивании. В точке эквивалентности окраска переходит в лимонно-жёлтую, характерную для комплексоната железа. По формуле вычисляют концентрацию железа:

x=V1*TFe*V*10/a

V1 – объём комплексона lll, пошедший на титрование, см3

TFe – титр раствора комплексона lll по железу (0,2792) 0,01н

V – вместимость колбы в которой растворена навеска гальваношлама.

2.3.2. Методика проведения гравиметрического анализа.

Осаждение.

Перед началом работы следует рассчитать примерный объём раствора осадителя. Для этого число миллимолей соединения, содержащегося в образце, делят на молярность осадителя и прибавляют 10% избытка. Затем уточняют объём, рН или температуру раствора осаждаемого вещества.

Осаждение проводят в стаканах. В каждый стакан помещают стеклянную палочку и не вынимают её из него, пока не закончат осаждение. Осадитель медленно добавляют в раствор из пипетки, бюретки или стакана при хорошем перемешивании.