Groene Verwerking van ijzer-Gebaseerde Materialen

Onder de twaalf principes van groene wetenschap en technologie is een wens dat de productie van materialen uit duurzame bronnen met minimaal milieueffect, en bij voorkeur door van afvalmaterialen te recycleren wordt bereikt. Momenteel, beëindigt 10% van ijzererts omhoog als staalfabriekafval dat jaarlijks 100 miljoen ton bedraagt. Voorts er bestaan talrijke afvalstromen die potentiële bronnen van ijzer met inbegrip van de bestede katalysators van het ijzeroxyde (b.v. van styreen en ammoniaksynthese), rode modder van aluminiumextractie, en kolenmijnmodder zijn.

Het Ijzer wordt over het algemeen gehaald uit ertsen zoals hematiet door carbothermal vermindering van een hoogoven bij hoge temperaturen. Terwijl het zo geproduceerde ijzer een geschikt beginnend materiaal voor productie van ijzer-bevattende chemische producten en ceramisch is, is de synthese van deze materialen door deze route onnodig duur energiek. Om deze reden, heeft het onderzoeksteam Apblett alternatieve extractieprocédés van ijzerertsen ontwikkeld om nuttige ijzer-bevattende chemische producten en materialen te geven.

Één benadering die wij hebben ontwikkeld is het gebruik van pentandione 2.4 om ijzer als vluchtig complex uit zowel conventionele als onconventionele ertsen en afvalprodukten te halen.

In het geval van conventionele ertsen, werd een fijn gemalen steekproef van hematieterts ontvangen van Groot Westelijk Inc. van de Eigenschappen van het Ijzererts een bedrijf dat minerale eisen op ongeveer 2.000 acres in het Nationale Bos Tonto, in Gila Provincie, ongeveer 8 mijlen het noorden van Jongelui, Arizona heeft. Dit is betwistbaar de beste storting van ijzererts in de Verenigde Staten van het Zuidwesten met geschat aan 284.200.000 ton hematiet aangezien het primaire ijzermineraal samen met kleinere hoeveelheden verscheidenheid spiegelend hematiet riep.

De ertssteekproef werd geanalyseerd door de de fluorescentiespectroscopie van de Röntgenstraal en werd gevonden rijk om aan ijzeroxyde (88.1% FeO)₂₃ met kleine hoeveelheden kiezelzuur (9.8%), calcium (0.7% als CaO) en kalium (1.0% als KNOCK-OUT)₂ te zijn. De het poederdiffractie van de Röntgenstraal identificeerde de belangrijkste aanwezige mineralen om hematiet en kwarts te zijn. De Behandeling van het erts met pentanedione 2.4 bij 140°C verwijderde de meerderheid en bracht grote rode kristallen van zuivere Fe (acac) op₃. Het extractieresidu was roze in kleur en bevatte 1.5% ijzer dat in een aluminosilicatemineraal werd verbonden.

Het erts van het Hematiet vóór (weggegaan) en na (juiste) extractie.

De extractie van ijzer van ertsen en andere materialen door reactie met acetylacetone kan sinds resulterende ijzer (III) acetylacetonate, Fe (acac) zeer praktisch zijn₃, is uiterst nuttig voor productie of ijzer die materialen bevatten. Dit omvat chemische dampdeposito van de dunne films van het ijzeroxyde en de sol-gel synthese van ijzer-bevattende materialen. Het Warmteverlies van Fe (acac)₃ verstrekt een vlotte route aan nanoparticles van een grote verscheidenheid van ijzer-oxyde en ijzer-bevattende materialen. Acetylacetonate van het Ijzer is ook een hoogst efficiënte katalysator en een reagens voor een grote verscheidenheid van organische transformaties.

De Uitstekende resultaten werden ook gerealiseerd gebruikend de rode grond van Oklahoma aangezien een onconventionele OregonAnalyse door de fluorescentie van de Röntgenstraal dat aantoonde een steekproef van donkerrode die grond in Provincie Payne wordt verzameld, O.K. 22.7% bij het gewicht van ijzer (III) oxyde bevatte, die tot het maken een redelijke bron voor ijzer op voorwaarde dat het metaal gemakkelijk zou kunnen worden gehaald. Daarom werd het erts behandeld met a1: mengsel 9 van water: acetylacetone (V: V). Na 48 uren bij 140°C, had extractant de donkerrode kleuring van ijzer (III) acetylacetonate bereikt.

Na filtratie, ontdekte men dat de grond nu wit was maar de spectroscopie XRF toonde aan dat er nog een behoorlijke hoeveelheid ijzeroxyde (6.9%) was die unextracted bleef. Niettemin, werd een goede opbrengst van ijzer verkregen, erop wijzend dat iron-rich kleimaterialen een nuttige bron van metalen kunnen zijn. De witte kleur van de gehaalde klei kon het voor gebruik geschikt maken in de productie van keramiek.

De Behandeling van resulterende Fe (acac)₃ met ammoniumhydroxyde produceerde Fe (OH)₃ die, op het verwarmen, werd omgezet in zuiver hematiet. Alternatief, Fe (acac) 3 kan tot ijzermetaal worden verminderd gebruikend een verscheidenheid van reagentia zoals natriumborohydride, waterstof, schrootaluminium enz. Bijvoorbeeld, produceerde het behandelen van droge borohydride van het het uittrekselnatrium van het hematieterts een fijn poeder van het ijzermetaal.

Rode grond vóór (weggegaan) en na (centrum) extractie en de kristallen resulterende van Fe (acac3 ).

Het 2.4 pentanedioneproces is ook met succes toegepast op afvalmaterialen en gevonden vooral voor terugwinning van ijzer van kolenmijnmodder en van de rode stroom van het modderafval van het proces Bayer voor extractie nuttig van aluminium van bauxiet.

Gluconic zuur kan als groenere vervanging voor pentandione 2.4 voor de extractie van ijzerOregon worden gebruikt. Het wordt afgeleid uit de oxydatie van glucose en is volledig niet-toxisch. Zijn complex met ijzer is gemakkelijk uiterst in water oplosbaar en vormen wanneer een mengsel van erts en het waterige gluconic zuur aan terugvloeiing worden verwarmd. Resulterende ijzergluconate kan in een ijzer en koolstofmengsel worden omgezet door in een inerte atmosfeer te verwarmen en kon verder in een staal miljoen worden geraffineerd.

Copyright AZoM.com, Professor Allen W. Apblett (de Universiteit van de Staat van Oklahoma)