Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Хлорное железо растворимо в воде, метиловом и этиловом спиритах, ацетоне, в этиловом и изопропиловом эфирах, менее растворимо в сероуглероде, бензоле, нерастворимо в глицерине, этилацетате.
Данные о растворимости FeCl3 в воде приведены на рис. 10-15. При 20 0C насыщенный водный раствор содержит 47,9 вес. % FeCl3.
Плотность растворов хлорного железа разной концентрации при 25 0C составляет:
Концентрация FeGl3,
вес. % ...... 1,7 8,7 16,2 25,8 43,6 Насьпценный
раствор
Плотность, г/см3 . . 1,0106 1,0718 1,1428 1,2381 1,4611 1,7934
Вязкость растворов хлорного железа заметно выше вязкости растворов других хлоридов. Так, вязкость насыщенного раствора при 25 0C составляет 0,3164 сП.
Водные растворы хлорного железа при нагревании гидроли-зуются, причем степень гидролиза и состав образующихся продуктов
зависят от температуры и концентрации растворов. Конечным продуктом гидролиза является соединение FeCl3-AzFe(OH)3.
При исследовании термохимического разложения безводного хлорного железа установлено, что в токе азота до 400 °С в полученном продукте содержится 89,6% FeCl3 и 10,2% FeCl2, а в продукте,
полученном после нагревания FeCl3 в токе воздуха до 400 РС, найдено 93,5% FeCl3 и 6,3% Fe2O3 1216].
При взаимодействии FeC]3 с Fe2O3 образуется оксихлорид железа FeOCl. Условия образования, структура и другие свойства этого соединения подробно описаны в работах [217—219Ь
Применение хлорного железа
f 20 • **° , 60 Хлорное железо применяют
Растворимость ^єСХ^тіоль/ЮОмоль H9O е- ____ „
r / 2 главным образом для очистки
Рис. 10-15. Растворимость FeCl3 в воде промышленных и сточных вод, при различной температуре. а также для обезвоживания
j. осадков на станциях аэрации.
Хлорное железо применяют в качестве катализатора в процессах органического синтеза, для протравки металлических деталей перед нанесением гальванопокрытий, его можно добавлять к портландцементу для ускорения процесса схватывания, употребляют в фармацевтической промышленности, в медицине, в качестве пигмента для окраски асбоцементных плиток или других облицовочных материалов и др.
Хлорное железо является энергичным хлорирующим агентом, вследствие чего оно может быть использовано для избирательного извлечения отдельных компонентов руд, например из полиметаллических сульфидных руд.
¦
Теоретические основы получения хлорного железа
Синтез хлорного железа по уравнению
2Fe+ 3GI2 -> 2FeCl3 ,
1 ь
сопровождается побочными реакциями восстановления или термического разложения FeCl3
2FeCl3 + Fe *—> 3FeCl2 2FeCl3 —> 2FeCl2 + Cl2
*
Суммарно процесс можно выразить уравнением:
aFe + 6Cl2 -> CFeCl3+ ^FeCl2 + еС12
Коэффициент е учитывает не только количество хлора, выделяющегося при термическом разложении FeCl3, но и не израсходованного при реакции.
Реакция восстановления FeCl3 протекает довольно энергично. При нагревании хлорного железа с избытком железа в запаянной трубке при 200 °С происходит полное превращение FeCl3B FeCl2.
Термическое разложение хлорного железа может происходить как в твердой, так и в газовой фазе. Механизм, кинетика и условия разложения хлорного железа подробно рассмотрены в работах [220-223].
Степень разложения паров хлорного железа с повышением температуры уменьшается. По мере перехода димера в мономер (т. е. при температуре выше 600 °С) термическая устойчивость хлорного железа возрастает в большей степени.
Побочные реакции, приводящие к образованию хлористого железа, особенно вредны для промышленного процесса. Вследствие малой летучести хлористое железо остается на поверхности металлического железа и процесс практически прекращается. Наблюдается также, загрязнение готового продукта примесью низшего хлорида.
В отличие от алюминия железо в меньшей степени пассивируется окисной пленкой, так как окись железа имеет небольшую плотность и при действии хлора может превращаться в FeCl3 без наличия восстановителя. Взаимодействие Fe2O3 и Cl2 протекает энергично уже при 400 °С.
Хлорирование железа сопровождается выделением большого количества тепла, что затрудняет регулирование процесса. Показано [224], что если к железу добавить древесные опилки или уголь и применить для хлорирования разбавленный хлор, то температура реакции сильно понизится. Исследована [225] зависимость выхода хлорного железа от общего количества подаваемого хлора и от количества хлора, расходуемого на образование хлоридов (т. е. за вычетом непрореагировавшего хлора), а также зависимость проскока хлора от температуры реакции.
Сопоставление полученных данных позволило заключить, что оптимальной температурой образования FeCl3 является 400—425 °С; при более высоких температурах проскок хлора уменьшается, но соответственно возрастает количество образующегося хлористого железа. Разбавление хлора азотом (в пределах от 1 : 5 до 1 : 20) не влияет заметно на выход FeCl3. Установлено, что при разбавлении хлоргаза азотом уменьшается возможность восстановления FeCl3 железом или его термического разложения (вследствие сокращения времени пребывания FeCl3 в зоне реакции).
