Макет страницы
ся медленно, поэтому необходимо применять сравнительно высокие температуры (600—700 °С).
Оксид железа (III) Fe2O3, полученный высушиванием гидроксида железа (III) при 110—120 °С, начинает восстанавливаться водородом при 270 °С, но реакция при этой температуре протекает довольно медленно, и продукт получается пирофорным. Чтобы получить железо, более устойчивое по отношению к кислороду воздуха, восстановление надо вести при более высоких температурах (примерно 550—650 0C). В этих условиях восстановление заканчивается через 15—20 мин и железо образуется в виде тончайшего порошка, но пирофорными свойствами уже не обладает (рис. 1, 2).
Реакция восстановления протекает ступенчато. Сначала получается Fe3O4, а в дальнейшем — металл; при температуре выше 573 °С образуется еще один промежуточный продукт — оксид железа (II). При температуре восстановления 600 0C железо получается в виде несколько спеченного порошка и легко поддается измельчению в ступке, а при 800 0C — в виде трудноиз-мельчаемой губки и обладает некоторой ковкостью. Из оксидов железа Fe3O4, Fe2O3 алюминотермическим путем образуется железо в виде куска. Алюминий берут в соответствии с уравнением реакции (рис. 3).
Другим методом получения чистого безуглеродистого железа является электрохимический, позволяющий получить продукт 99,95%-ной чистоты. Поскольку стандартный потенциал равен 0,44 В, т. е. близок к равновесному потенциалу водородного электрода, и железо выделяется со значительной химической поляризацией, на катоде, помимо железа, выделяется и водород (его перенапряжение выделения на железе невелико).
Поляризация железа и водородное перенапряжение снижаются при повышении температуры. Поэтому выход по току увеличивается при повышении температуры. С понижением рН резко падает выход по току. Но сильно снижать концентрацию кислоты нельзя: возможно выпадение основных солей железа.
Железо, получаемое из хлоридов, менее хрупко по сравнению с железом, получаемым из сернокислотных растворов. Хлориды железа к тому же лучше растворимы по сравнению с сульфатами. Поскольку при электролизе с нерастворимыми анодами происходит быстрое повышение кислотности раствора, понижающее выход по току, лучше работать с растворимыми анодами из мягкого железа. Электролитом служит насыщенный раствор хлорида железа (III), а катодом и анодом — листовое железо (рис. 6). Электролиз проводят при плотности тока 0,1 А/см2. Железо получается в виде плотных чешуек. Катод промывают водой, затем разбавленным раствором соды и для пассивации раствором, содержащим 2—3 г/л соды и 1—2 г/л нитрита натрия. После высушивания при 50—60 0C осадок механически снимают с катода.
