Название
|
Хим. формула
|
ГОСТ
|
Сульфосалициловая кислота
|
C7H6O6S•2H2O
|
4478-68
|
Двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты,
комплексона ІІІ
( Трилон Б )
|
C10H14O8N2Na2•2H 2O
|
10652-73
|
Парадиметиламинобензол сульфокислый Na
(Метиловый оранжевый)
|
C14H14N3O3SNa
|
10816-64
|
Натр едкий
|
NaOH
|
4328-77
|
Аммиачно-буферный раствор
|
NH4Cl
NH4OH
|
3773-72
3760-79
|
Mетодика проведения
эксперимента [1,2]
Перед началом опыта в
реактор, который представляет собой цилиндрический стакан с эллиптическим
днищем (V=450 мл), вносили рассчитанное
количество необожженного серпентинита, заливали рассчитанным количеством
дистиллированной воды и добавляли концентрированную кислоту небольшими порциями
при постоянном перемешивании стеклянной палочкой. Затем раствор герметизировали
и помещали в нагретый до 90° термостат. Далее устанавливали частоту вращения
мешалки такую, чтобы суспензия находилась во взвешенном состоянии (мешалка 4-х
лопастная с наклонными лопастями).
Через 2,5 часа
эксперимент прекращали, суспензию фильтровали на вакуум-фильтре. Фильтрат
переносили в бюкс, взвешивали и анализировали в нем содержание MgCl2, FeCl3, HCI.
Осадок промывали горячей дистиллированной водой (порциями по 100 мл) до
отрицательной пробы на Cl-
- ионы по AgNO3 (800-1000 см3).
Промытый осадок
высушивали в сушильном шкафу при температуре 110-120°С в течение 2 часов,
взвешивали и анализировали на содержание в нем SiO2, влажность и ППП.
Методика проведения
анализа фильтрата [3]
Взвешивали бюкс, бюкс с
фильтратом (10 мл), переливали в стакан и добавляли 20-30 мл дистиллированной
воды и 1 мл HNO3 (конц) (для перевода Fe2+ в Fe3+). Нагревали до 100°С и держали 10-15 минут. По каплям
добавляли NH3 (1:1), перемешивая до появления бурых оксидов Fe(OH)3, до легкого неисчезающего запаха аммиака.
Осадок отстаивался на водяной бане при 70-80°С не менее получаса.
Раствор из стакана
декантировали на беззольный фильтр и фильтровали в мерную колбу. Остаток
раствора вместе с осадком переносили на фильтр. Стакан и палочку несколько раз
промывали горячей водой (не менее 5-6 раз). Объем раствора в мерной колбе после
охлаждения доводили до метки.
Определение содержания
MgO
Из мерной колбы отбирали
пипеткой 10 мл раствора и помещали в коническую колбу, приливали 10 мл
аммиачно-буферного раствора, 100 мл дистиллированной воды (~70°С), добавляли
индикатор кислотный хром синий и титровали 0,05 М раствором трилона Б при сильном перемешивании до голубой окраски.
Расчет вели по формуле:
СMg2+=[V•(N•K)•Э•VK/m•Vn•1000]•100,% (1)
где V – объем трилона Б, пошедшего на
титрование анализируемого раствора, мл;
Э – эквивалент MgCl2 (Э=47,6052);
N – нормальность трилона Б;
К – поправочный
коэффициент трилона Б;
VК – объем мерной колбы, см3;
Vn – объем пипетки, см3;
m – масса навески фильтрата, г.
Определение содержания
Fe3+
Осадок с фильтром смывали
водой в стакан, в котором велось осаждение. Частицы осадка на фильтре
растворяли 20 мл HCl (1:1). Раствор
из стакана фильтровали и количественно переносили в мерную колбу на 250 мл и
доводили водой до метки.
Из мерной колбы пипеткой
отбирали 50 мл раствора и переносили в коническую колбу. Доливали 50 мл
дистиллированной воды и нейтрализовали NH3 (1:1) до pH=4÷5
по универсальной индикаторной бумаге. Раствор подогревали до 40-60°С. Добавляли
5 мл HCl (1:4) и индикатор – 5 капель 10%-го
раствора сульфосалициловой кислоты, и титровали 0,05 М трилоном Б до зеленовато-желтой окраски.
Расчет вели по формуле:
СFe3+= [V•(N•K)•Э•VK/m•Vn•1000]•100,% (2)
где V – объем трилона Б, пошедшего на
титрование анализируемого раствора, мл;
Э – эквивалент FeCl3 (Э=54,0677);
N – нормальность трилона Б;
К – поправочный
коэффициент трилона Б;
VК – объем мерной колбы, см3;
Vn – объем пипетки, см3;
m – масса навески фильтрата, г.
Определение
кислотности
Из мерной колбы отбирали
пипеткой 10 мл раствора, добавляли индикатор метил-оранжевый и титровали 0,1 М NaOH до перехода окраски из красной в
оранжевую.
Расчет вели по формуле:
фильтрат
выщелачивание серпентинит кремнезем аморфный
СH+=[V•(M•K)•Э•VK/m•Vn•1000]•100,%
(3)
где где V – объем NaOH, пошедшего на титрование анализируемого раствора, мл;
Э – эквивалент HCl (Э=36,4606);
M – молярность раствора NaOH, М;
К –коэффициент молярности
NaOH;
VК – объем мерной колбы, см3;
m – масса навески фильтрата, г.
Методика проведения
анализа аморфного кремнезема [1]
Oпределение нерастворимого в HCl остатка ( SiO2)
Взвешивали навеску
промытого и высушенного осадка 1 г с точностью 0,2 мг и переносили в стакан.
Добавляли 150 см3 5%-ного раствора HCl и нагревали при температуре 90 - 100°С в течение 3
часов при постоянном перемешивании. Стеклянную палочку постоянно держали в
стакане, который накрывали часовым стеклом.
После 3-х часов и
уменьшения объема раствора до 30 – 40 см3 суспензию количественно
переносили в выпарную чашку и упаривали досуха (~2 часа). После этого чашку с
сухим остатком накрывали часовым стеклом, через носик чашки по каплям вводили
15 см3 концентрированной HCl и оставляли на 10-15 минут на водяной бане, затем горячий раствор
фильтровали через беззольный фильтр в стакан. Чашку обмывали на фильтр и осадок
промывали до исчезновения реакции на Cl-
ион (7 ступеней).
Фильтр с осадком помещали
в предварительно прокаленный и взвешенный тигель и прокаливали при 800°С в
течении не менее 2-х часов. После прокаливания тигель с навеской охлаждали в
эксикаторе. Осажденный осадок взвешивали с точностью 0,2 мг.
Содержание нерастворимого
в HCl остатка считали по формуле:
Х=(mост/mнав)•100,% (4)
где Х – содержание
нерастворимого в HCl остатка, %;
mост – масса нерастворимого остатка после
прокаливания, г;
mнав – масса навески, г.
ППП (потери при
прокаливании)
Форфоровый тигель предварительно
прокаливали до постоянной массы при температуре 900°С , не менее 2-х часов,
остужали в эксикаторе и взвешивали. Взвешивали с 1 г серпентинита с точностью 0,2 мг и прокаливали при 900°С в течении 3-х часов.
Расчет вели по формуле:
ППП=[(mт+н1)-(mт+н2)]/[(mт+н1)-mт]•100,% (5)
где mт – масса тигеля, г;
н1 – масса
серпентинита до прокаливания, г;
н2 – масса
серпентинита после прокаливания, г.
Результаты
экспериментов и их обсуждение
Результаты экспериментов
приведены в таблицах 2-4.
Таблица 2 – Результаты
анализа фильтрата, полученного путем выщелачивания серпентинита 20-ти %-ной соляной
кислотой
Температура,˚С
|
Время выщелачивания,мин
|
Промывные воды
|
Содержание
Mg2+,%
|
Степень извлечения
Mg2+
,%
|
Содержание
Fe3+,%
|
Степень извлечения
Fe3+,%
|
Остаточная кислотность,
%
|
Температура,
˚С
|
Объем, мл
|
90
|
180
|
55-60
|
1000
|
|
|
2,01
|
58
|
5,56
|
90
|
180
|
60-65
|
900
|
|
|
2,06
|
58
|
5,03
|
95
|
210
+6 дней
|
60-65
|
900
|
17,52
|
95
|
2,98
|
85
|
4,65
|
95
|
210
|
70-75
|
800
|
17,79
|
96
|
1,39
|
38
|
90
|
180
|
80-85
|
750
|
17,86
|
97
|
1,38
|
38
|
4,67
|
Таблица 3 – Результаты
анализа полученного кремеземистого остатка
Температура,
˚С
|
Промывные воды
|
Время выщелачивания,
мин
|
Нерастворимый в HCl
остаток,%
|
Потери при прокаливании,
%
|
Температура,
˚С
|
Объем,
мл
|
90
|
55-60
|
1000
|
180
|
82,19
|
39,69
|
90
|
60-65
|
900
|
180
|
70,89
|
36,37
|
95
|
60-65
|
900
|
210+6 дней
|
|
|
95
|
70-75
|
800
|
210
|
83,38
|
39,08
|
90
|
80-85
|
750
|
180
|
85,41
|
39,05
|
Для подбора оптимальных
условий выщелачивания, при которых из серпентинита максимально извлекаются все
ценные компоненты, необходимо изучить в отдельности действие всех факторов на
процесс выщелачивания и установить их оптимальные пределы.
В ходе данной работы мы
исследовали влияние температуры и времени выщелачивания на степень извлечения
магния и железа. Как видно из полученных данных, повышение температуры на 5°С и
времени выщелачивания на 30 минут не сильно влияют на степень извлечения магния
и железа, поэтому можно проводить эксперименты при следующих условиях:
температура 90°С, время выщелачивания 180 минут и концентрация HCl 20%. В ходе нашего эксперимента мы
достигли высоких степеней извлечения Mg2+(97%), но не добились высоких степеней извлечения Fe3+(max 85%). Возможно, это связано с тем, что брусит,
содержащий Mg2+, легко растворяется в HCl, а растворимость магнетита, в
котором содержится железо, уменьшается в ряду H3PO4, H2SO4,
HCl, HNO3. Вследствие этого Fe3+ плохо переходит в раствор, поэтому степень извлечения его
низкая.
Что касается промывки
полученного кремнеземистого остатка, то повышение температуры промывных вод
сокращает число операций промывки и уменьшает количество промывных вод.
Если говорить о
кремнеземистом остатке, то ППП исходного серпентинита составляют 13,57%, а ППП
полученного кремнезема составляют, в среднем, 39%.
ППП для серпентинита –
это потеря кристаллизационной воды из кристаллической решетки. Для исследуемого
аморфного кремнезема ППП – это потеря адсорбированной в порах аморфного оксида
кремния (SiO2) воды. Поскольку значения ППП получились очень высокими,
то можно предположить, что полученный аморфный кремнезем очень крупнопористый.
Исследуя таблицу 3 можно сделать вывод, что увеличение температуры и времени
выщелачивания не влияет на ППП кремнеземистого остатка.
Список литературы
1. Методы анализа рассолов и солей /
Под ред. Ю.В. Морачевского, Е.М. Петровой. – М.: Химия, 1964. – 406 с.
2. Перельман В.И. Краткий справочник
химика / В.И. Перельман. – М.: Химия, 1964.- 295 с.
3. Коростелев П.П. Приготовление
растворов для химико-аналитических работ / П.П. Коростелев. – М.: Наука, 1964.
– 398с.
Размещено на http://www..ru/