Важливою речовиною, що використовується у виплавці чавуну доменним способом, є оксидне залізо. Воно є, отримане хімічним шляхом, складне речовина неорганічного походження – сплав заліза з киснем. Про нього й йтиметься у нашій статті. Іншими його назвами будуть залізний сурик, крокус, Е172, кількотар.
Область застосування
Крім участі у доменному процесі виробництва чавуну, оксидне залізо знайшло своє застосування та інших галузях народного господарства. А саме:
У виробництві нашатирного спирту він виступає каталізатором хімічної реакції;
У виготовленні кераміки – оксид заліза одна із її компонентів;
У промисловому виготовленні мінеральної фарби або кольорових металів – як один з їх складових;
У виробництві скла і сталі – оксид заліза бере участь у процесі полірування;
У харчовій промисловості – це хімічна сполука входить до складу деяких харчових барвників.
А ще, оксид заліза використовується в ракетомоделюванні – за його допомогою виходить особливе каталізоване паливо із величезною швидкістю горіння. Без цього хімічного з'єднання неможливе високотехнологічне термітне зварювання, що використовується для міцного з'єднання сталевих конструкцій. Оксид заліза є носієм інформації на магнітних стрічках та основою залізного сурика.
Широко застосовується оксид заліза та у виробництві сучасних будівельних матеріалів – фарб, лаків та сухих оздоблювальних сумішей. Його насичений червоно-коричневий пігмент дає їх виробнику можливість розширити колірну палітру продукції, що задовольняє все зростаючі запити споживачів.
Властивості
Оксид заліза, використовуваний у промислових цілях, одержують штучним способом. Принцип його отримання досить простий:
Під впливом нагріву та взаємодії з повітрям, солі заліза розкладаються на дисперсію;
Отриманий продукт додаткового прожарюється для зневоднення.
Іншими словами, цей амфотерний оксид утворюється під час згоряння на повітрі заліза. Отриманий продукт відрізняється насиченим червоно-коричневим кольором. Він стійкий до впливу високих температур, не взаємодіє з водою і реагує на кислотно-лужні реакції. Для отримання шпинелю, так називають подвійні оксиди, може бути з'єднаний з оксидами інших металів.
Дивно, але оксидне залізо зустрічається у природі у вигляді гематиту – мінералу, що фарбує у червоно-коричневий колір ґрунту деяких областей земної кулі. Дуже багато гематитів виявлено на Марсі, завдяки чому він отримав назву червоної планети.
З природної сировини оксидне залізо виходить шляхом хімічної сполуки оксидних руд заліза з лимонітом.
Технічні характеристики
Оксид заліза поставляється у мішках, у формі дрібної дисперсії. Його диспергуваність становить 13 мкм, маслоємність – 21 г/100г, покриваність – 6 г/кВ.м.
Що стосується масової частки водорозчинних та летких речовин, то і для тих, і для інших вона становить 0,2%. рН водяного розчину оксидного заліза становить 7 од.
Оксид заліза слаботоксичний, не має жодного запаху, вибухо- та пожежобезпечний. Однак, при роботі з цією речовиною необхідно використовувати індивідуальні засоби захисту, а для захисту шкірних покривів застосовувати спеціальну мазь.
Способи одержання оксидного заліза в домашніх умовах
Промисловий спосіб одержання оксидного заліза дуже простий. Оскільки цей матеріал знайшов своє застосування у багатьох галузях народного господарства, його виробництва поставлено широку ногу. За бажання цей червоно-коричневий порошок можна виготовити самостійно, в домашніх умовах. Для цього нам знадобиться:
Залізний порошок;
Нітрати заліза, калію та натрію;
Мідний купорос;
Сульфат та карбонат заліза;
Хлорний відбілювач;
Гідроксид натрію;
А також цвяхи, газовий пальник та фарфоровий гитель.
Отримати оксидне залізо в домашніх умовах можна так:
Прожарити на вогні газового пальника насипаний у фарфоровий тигель нітрат або сульфат заліза.
Зробити те саме з сумішшю залізного порошку і нітратом натрію;
Прожарити на вогні газового пальника карбонат заліза у закупореній пробірці;
Розчинити у воді мідний купорос і покласти в нього залізні цвяхи – завдяки хімічній реакції, цвяхи розкладатимуться на сульфат, через добу розчин потрібно буде відфільтрувати і додати гідроксид калію та хлорний відбілювач, після цього оксидне залізо осяде на дно пробірки у вигляді осаду.
Одержання оксидного заліза перерахованими вище способами доцільно при ручних роботах, пов'язаних з домашнім виготовленням сталевих конструкцій та інших виробів побуту.
Виробники, ціни
Оксид заліза, що використовується при виробництві феритів, лакофарбової продукції, виробів з кераміки, будівельних розчинів, а також в автомобільній, харчовій, хімічній та металургійній промисловості, виробляють багато вітчизняних та імпортних компаній.
Безумовним лідером, який постачає оксидне залізо в усі куточки нашої країни, буде Промислове підприємство «Фронт-М». Незважаючи на те, що організована ця компанія зовсім недавно, її продукція дуже популярна і популярна на російському ринку. Оксидне залізо, що виробляється нею, що випускається під торговою маркою «РОССА» за своїми якісними характеристиками вище за аналогічну продукцію, пропоновану європейськими та китайськими виробниками.
Аж на поступається за якістю оксид заліза, що виробляється ТОВ «Альп-Груп Санкт Петербурга», ТОВ ТД «Уралпрокат», ТОВ «Хімбудпостач» та інші.
Вартість оксиду заліза в середньому становить 9,5 тисячі рублів за тонну.
Постачання оксидного заліза здійснюється залізничним та автомобільним транспортом. У зберіганні цей порошкоподібний матеріал – невибагливий.
_______________________________________________________________________________
Оксид Fe(II,III) - з'єдн. формули Fe 3 O 4 або FeO.Fe 2 O 3 Fe II (Fe III O 2) 2 (мінерал магнетит), при нагр. розкладається; при 627 °С α-форма переходить у β; рівняння температурної залежності розкладання: lg p(O 2, мм рт. ст.) = = - 33265/Т+ 13,37 (Т > 843 К); . 900 К; відрізняється високою електрич. провідністю. Ротв. у кислотах з утворенням Fe(II) та Fe(III), прожарений при 1200-1300 °С прир. магнетит мало розтв. в кислотах та їх сумішах. При нагр. на окислюється до Fe 2 O 3 . Отримують дією водяного на розпечене. Fe 2 O 3 окисленням FeO.
Заліза оксидам відповідає ряд. Гідроксид Fe(OH) 2 утворюється при дії лугу на водні розчини Fe(II); швидко окислюється до FeO(OH). Р-римість в 0,00015 г в 100 г (18 ° С), розтв. у кислотах, розчинах з утворенням гідроксоферратів(II), наприклад Na 2 і розчинах NH 4 Cl.
Гідроксиди Fe(III) утворюють у природі ряд залізняків: гідрогематит Fe2O3. a-FeO(OH), або Fe 2 O 3 .H 2 O, лепідокрокіт g-FeO(OH), гідрогетит 3Fe 2 O 3 .4H 2 O, 2Fe 2 O 3 .3H 2 O, ксантосидерит Fe 2 O 3 . 2H 2 O і лімніть Fe 2 O 3 .3H 2 O (тверді розчини води в гететі).
Лімніт збігається за складом з мистецтв. гідрогелем Fe(OH) 3 , одержуваним лугом із розчинів Fe(III). При прожарювання гідроксиди Fe перетворюються на a-Fe 2 O 3 .
Гідроксид Fe(OH) 3 - дуже слабка основа; амфотерен, при змісті з лугами або основними оксидами утворюють солі, не виділеної у своб. стані залізистої кислоти НFеО 2 - ферати(III), або ферити,напр. NaFeO 2 . При Fe(OH) 3 у лужному середовищі сильними окислювачами утворюються солі не існуючої залізної кислоти H 2 FeO 4 (триоксид FeO 3 також невідомий) - феррати(VI), наприклад K 2 FeO 4 - червоно-фіолетові кристали; при 120-200 ° С розкладаються на Fe 2 O 3 , M 2 O та О 2 ; сильніші окислювачі, ніж КМnО 4 .
Прір. оксиди та гідроксиди Fe – сировина у виробництві Fe, природні та синтетичні – мінер. пігменти (див. Залізна слюдка, Залізооксидні пігменти, Залізний сурик, Мумія, Охри, Умбра); FeO – проміж. продукт у виробництві Fe і феритів, компонент кераміки та термостійких емалей; a-Fe 2 O 3 - компонент футерувальної кераміки, цементу, терміту, поглине. маси для очищення газів, поліруючого матеріалу (крокусу) використовують для отримання феритів; g-Fe 2 O 3 – робочий шар магн. стрічок; Fe 3 O 4 - матеріал для електродів при електролізі хлоридів лужних металів, компонент активної маси лужних акумуляторів, кольорового цементу, кераміки футеровки, терміта; Fe(OH) 2 -проміж. продукт при отриманні оксидів заліза та активної маси
Оксид заліза III – з'єднання кисню та заліза, є неорганічною речовиною. Формула Fe2O3.
Фізичні властивості:
- стан твердий
- червоно-коричневий колір
- термічно стійкий
- температура плавлення 1566 °C
- густина 5.242 г/см3
Хімічні властивості:
- не реагує з водою
- сплавляється з оксидами інших металів та утворює подвійні оксиди - шпинелі.
- повільно реагує з лугами та кислотами
Застосування:
- поліруюча речовина для скла та сталі
- виготовлення кольорових мінеральних фарб та цементу
- сировину при виплавці чавуну
- термітне зварювання
- носій інформації (цифрової та аналогової) на магнітних стрічках
- каталізатор при виробництві аміаку
- виготовлення кераміки
- харчова промисловість (E172)
Одержання оксиду заліза 3
Спосіб 1.У склянку на 400 – 600 мл, наливаємо 50 мл, азотної кислоти (HNO3) та трохи води. Далі потроху додаємо залізо.
Коли все залізо розчиниться, необхідно фільтрувати рідину від різних домішок. Після фільтрації має залишитись рідина червоного кольору. До неї додаємо розчин гідроксиду калію (KOH).
У розчині відразу ж починає випадати осад (він, то нам і потрібен). Фільтруємо розчин. Зібраний осад (Fe(OH)3) складаємо на залізну або сталеву пластину (фольгу використовувати не можна) і відправляємо в духовку, прогріту до 100 градусів.
На виході отримуємо такий порошок (Fe2O3):
Спосіб 2.У склянку з соляною кислотою(HCl) додаємо трохи перекису водню (H2O2). Далі додаємо в розчин залізо. Почнеться реакція, під час якої потрібно поступово додавати перекис водню.
Розчин почне фарбуватися спочатку у жовтий колір, а потім у темно-червоний.
Потім додаємо невелику кількість води та гідроксиду калію. Починає випадати чорний осад (Fe(OH)), який на повітрі забарвлюється у коричневий колір.
І відправляємо осад у піч, нагріту до 700 °C.
Спосіб 3.Ретельно змішуємо 100 г, залізного купоросу (FeSO4) та 50 г, кальцинованої соди (Na2CO3). Викладаємо на сковорідку та ставимо на великий вогонь. Нагріваємо суміш, при цьому періодично помішуючи. У процесі нагрівання порошок мінятиме кольори (синій -> темно-фіолетовий -> чорний -> темно-рудий). Коли колір порошку стане рудим, збільшуємо вогонь та гріємо ще близько 20 хвилин, не забуваючи помішувати. Після часу знімаємо з вогню і остудити суміш (Fe2O3).
За матеріалами сайту: pirotehnika.ruhelp.com