Карбонильное железо - уникальный материал, который благодаря особому способу получения и высокой степени очистки обладает ценнейшими свойствами. В этой статье мы подробно разберем, что из себя представляет карбонильное железо, как его производят и где применяют.
Что такое карбонильное железо
Карбонильное железо - это высокочистый порошок из мелкодисперсных частиц железа со средним размером около 25 мкм. Его получают путем термического разложения газообразного пентакарбонила железа и последующего восстановления водородом.
Карбонильное железо купить достаточно просто: большинство компаний, специализирующихся на оптовых поставках химического сырья и реактивов, имеют его в своем ассортименте.
В зависимости от степени очистки и дополнительной обработки различают несколько видов карбонильного железа:
- Восстановленное
- Невосстановленное
- Силицированное
- Радиотехническое
Содержание примесей в них не превышает 3%. Самой распространенной маркой карбонильного железа в России является P-10.
Свойства карбонильного железа
Карбонильное железо обладает уникальным комплексом ценных характеристик:
- Повышенная электропроводность
- Высокая коррозионная стойкость
- Исключительная пластичность
- Хорошие магнитные свойства
Благодаря этому карбонильное железо находит широчайшее применение в самых разных областях науки и техники. Рассмотрим подробнее, где оно используется.
Применение карбонильного железа
В промышленности карбонильное железо применяют:
- Для изготовления высокоточных деталей сложной формы в машиностроении. Например, в производстве алмазного инструмента.
- В производстве сердечников трансформаторов и катушек индуктивности в радиоэлектронике.
- Как основу для получения специальных магнитных сплавов и сталей в металлургии.
- В фармацевтической промышленности.
Карбонильное железо обладает еще одним уникальным свойством - способностью поглощать микроволны. Это позволяет использовать его в качестве радиопоглощающего материала.
Правила хранения и использования
Порошок карбонильного железа хранят в герметичной упаковке в сухом закрытом помещении, защищенном от возгорания. При работе следует использовать защитные средства, поскольку взвешенные в воздухе частицы могут раздражать слизистые оболочки.
| Форма выпуска | Порошок или гранулы |
| Упаковка | Металлические барабаны или емкости |
| Условия хранения | Сухое закрытое помещение, защищенное от возгорания |
Таким образом, карбонильное железо - поистине уникальный продукт, находящий самое разнообразное применение в промышленности и науке. При соблюдении правил хранения и использования оно сохраняет свои ценные свойства в течение длительного времени.
Химический состав карбонильного железа
Химическая формула карбонильного железа - Fe. По сути, это практически чистое железо, содержание примесей в котором не превышает 0,03%. Основным нормативным документом, регламентирующим требования к карбонильному железу в России, является ГОСТ 9722-79.
Требования ГОСТа к карбонильному железу
Согласно ГОСТ 9722-79 карбонильное железо должно соответствовать следующим требованиям:
- Содержание основного вещества (железа) - не менее 99,97%
- Размер частиц - не более 30 мкм
- Насыпная плотность - 2-4 г/см3
- Содержание газовых примесей - не более 0,3 об.%
Карбонильное железо, соответствующее ГОСТу, маркируется как "Железо карбонильное по ГОСТ 9722-79". Таким образом, при выборе продукции всегда следует обращать внимание на соответствие требованиям данного стандарта.
Упаковка и маркировка карбонильного железа
Карбонильное железо упаковывают в герметичные металлические барабаны или емкости вместимостью от 5 до 200 литров. Тара должна обеспечивать сохранность продукта при транспортировке и хранении.
На каждой упаковочной единице наносят следующую информацию:
- Наименование предприятия-изготовителя
- Условное обозначение карбонильного железа
- Номер партии
- Масса нетто
- Дата изготовления
- Гарантийный срок хранения
Транспортировка карбонильного железа
Транспортировать карбонильное железо допускается любым видом транспорта в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки грузов. Продукт должен быть защищен от атмосферных осадков и механических повреждений.
При железнодорожных и морских перевозках упаковки с карбонильным железом формируют в транспортные пакеты. Допускается штабелирование упаковок в 3 яруса при железнодорожных перевозках и 5 ярусов на судах.
Производство карбонильного железа
Производство карбонильного железа в промышленных масштабах осуществляют методом термического разложения очищенного пентакарбонила железа. Процесс состоит из следующих стадий:
- Получение пентакарбонила железа и его очистка от примесей
- Термическое разложение с образованием мелкодисперсных частиц железа и выделением паров оксида углерода(IV)
- Восстановление порошка водородом для удаления следов кислорода и азота
Сравнение карбонильного и электролитического железа
Помимо карбонильного, существует еще один вид высокочистого железа - электролитическое. Оно получается методом электролитического рафинирования в расплавленных солях.
Основные отличия этих видов заключаются в следующем:
- Карбонильное железо обладает большей пластичностью и электропроводностью
- Электролитическое отличается меньшим содержанием газовых примесей
- Карбонильное имеет сферическую форму частиц, электролитическое - неправильную
По своим свойствам эти разновидности высокочистого железа во многом схожи и могут в ряде случаев заменять друг друга. Однако в задачах, требующих особой пластичности или электропроводности, предпочтение отдают именно карбонильному железу.
Применение карбонильного железа за рубежом
Хотя карбонильное железо изобрели в Германии еще в 1925 году, но наиболее широкое распространение оно получило в США. Там его стали активно использовать после Второй мировой войны.
Основные области применения карбонильного железа в США:
- Авиакосмическая промышленность
- Военная техника
- Атомная энергетика
- Электротехническая и радиотехническая отрасли
В этих высокотехнологичных областях ценные свойства карбонильного железа востребованы в первую очередь.
Перспективы развития производства
Несмотря на 90-летнюю историю, технологии получения карбонильного железа интенсивно развиваются и в наши дни. Ученые ищут пути повышения производительности процесса, улучшения свойств продукта, снижения себестоимости.
Основные направления совершенствования производства:
- Автоматизация и механизация процессов
- Новые методы очистки пентакарбонила железа
- Ресурсосберегающие способы получения питающего газа - оксида углерода(IV)
Реализация этих научно-технических задач открывает перспективы дальнейшего роста выпуска карбонильного железа при снижении себестоимости.
