SU1030315A1 - Method for preparing acicular gamma iron oxide used for producing magnetic carriers - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИГОЛЬЧАТОЙ Т -ОКИСИ ЖЕЛЕЗА, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ НОСИТЕЛЕЙ включающий взаимодействие, водных растворов соли двухвалентного железа и гидроокиси, окисление полученной гидрозакиси железа, последователь-нуй обработку образовавшихс  частиц моногидрата окиси железа гидроокисью и поверхностно-активным ве- ществЬй и последующую отмывку, обезвоживание , восстановление и окисле ние моногидрата окиси железа, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  относительной частотной характеристики магнитных носителей за счет повышени  однородности продукта, окисление гидрозакиси железа ведут при 2б-30 С с расходом окислител  0,,027 г-моль до рН t,8-5,3, а обработку частиц моногидрата окиси железа гидроокисью осуществл ют при расходе последней 0,06-0,15 г-ион ОН Ул..ч. 2.Способ по П.1, о т л и ч. а ю (Л щ с   тем, что дл  окислени  гидрозакиси железа используют воздух, 3.Способ по па. 1 и 2 о т л и чающийс  тем, чт отмывку частиц моногидрата окиси железа вё- дут до рН 6,8-7,2. с о САЭ ел1. METHOD FOR OBTAINING NEEDLE T-OXIDES OF THE IRON, APPLIED TO APPLICATION OF APPARATUS FORMAGNETIC MEDIA washing, dewatering, reducing and oxidizing iron oxide monohydrate, characterized in that, in order to increase the relative frequency response, magnetic carriers by increasing the homogeneity of the product, the oxidation of iron hydroxide is carried out at 2–30 ° C with an oxidant consumption of 0, 027 g-mol to pH t, 8–5.3, and the treatment of the iron oxide monohydrate particles with hydroxide is carried out at the last 0, 06-0.15 g-ion OH Ul..h. 2. Method according to Claim 1, about tl and h.a.u (L t with the fact that air is used for oxidation of iron hydroxide; 3. Method according to par. 1 and 2 about tl and that washing the monohydrate particles iron oxides are up to pH 6.8-7.2.

Description

Изобретение относитс  к технологии получени  железоокисных магиитных материалов, используемых дл  изготовлени  магнитных носителей, и может найти применение в химико-фотографической промышленности.This invention relates to a technology for producing iron oxide magitic materials used in the manufacture of magnetic carriers, and can be used in the chemical and photographic industry.

Известен способ получени  игольчатой -г -окиси железа дл  изготовлени  магнитных носителей, включающий взаимодействие водных растворов соли двухвалентного железа и аммиака, оки|лени  полученной гидрозакиси желе . за кислородсодержащим газом, обработку образовавшихс  частиц моногидрата окиси железа гидроокисью при рН 5,0-5,5)оканчива  процесс при рН 7,0-7,3, и последующую термообработку с получением игольчатой gf -окиси железа С ВОднако указанный способ не позвол ет получать Г-окись железа с высокими показател ми магнитных свойств и магнитные носители, изготовленные на ее основе, имеют неудовлетворительные элект роакустические показатели.A known method for producing acicular β-α-iron oxide for the manufacture of magnetic carriers, including the interaction of aqueous solutions of ferrous iron and ammonia, the oxidation of the resulting hydroxide oxides. for oxygen-containing gas, the treatment of the formed particles of iron oxide monohydrate with hydroxide at pH 5.0-5.5) terminated the process at pH 7.0-7.3, and the subsequent heat treatment to produce acicular gf-iron oxide C However, this method does not allow to obtain G-iron oxide with high magnetic properties and magnetic carriers made on its basis, have unsatisfactory electroacoustic performance.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ получени  игольчатой 3 -окиси железа дл  изготовлени  магнитных носителей включающий взаимодействие воднь1Х растворов соли двухвалентного железа и гидроокиси до получени  суспензии гидрозакиси железа концентрации 2080 г/л, окисление последней кислородсодержащим газом со скоростью 0,1-0,2 г-ион Fed 1)/л.ч при 0-24 С, последовательную обработку образовавшихс  частиц моногидрата окиси железа гидроокисью при -20-60 С до рН 10-12 и ПАВ на основе жирной кислоты , отмывку при рН 8,0-9,5,восстановление при 30-б50с и окисление при 300-550С: моногидрата окиси же .леза 2.The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method of obtaining acicular 3-iron oxide for the manufacture of magnetic carriers, including the interaction of aqueous solutions of ferrous iron and hydroxide to obtain a suspension of iron hydroxide of 2080 g / l, oxidizing the latter with oxygen-containing gas at a rate of 0 , 1-0.2 g-ion Fed 1) / lh at 0-24 ° C, sequential treatment of the formed particles of iron oxide monohydrate with hydroxide at -20-60 ° C to pH 10-12 and surfactant based on fatty acid Ota, washing at a pH of 8,0-9,5, the recovery at 30-b50s and oxidation at 300-550S: 2 .leza monohydrate same oxide.

Однако продукт, полученный известным способом, не обеспечивает достаточно внсоких значений относительной частотной характеристики магнитных носителей (равной около i дб ) из-за неоднородности частиц -окиси железа по размеру, а следовательно , по коэрцитивной силе (26,30 кА/м).However, the product obtained in a known manner does not provide sufficiently high values of the relative frequency characteristics of magnetic carriers (equal to about i dB) due to the heterogeneity of iron oxide particles in size and, therefore, in coercive force (26.30 kA / m).

Цель изобретени  - увеличение относительной частотной характеристики магнитных носителей за счет повышени  однородности продукта.The purpose of the invention is to increase the relative frequency response of magnetic carriers by increasing the homogeneity of the product.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  игольчатой 2 -окиси железа дл  изготовлени , магнитных носителей, , 5 включающему взаимодействие водных растворов соли двухвалентного железа и гидроокиси, окисление полученной гидрозакиси железа, последовательную обработку образовавшихс  частиц моногидрата окиси железа гидроокисью и поверхностно-активным веществом и последующую отмывку, обезвоживание, восстановление и окисление моногидрата окиси железа, окисление гидро5 закиси железа ведут при гб-ЗО С с расходом окислител  0,00750 ,027 г-моль 0,/л.ч до рН Д ,8-5,3, а обработку частиц моногидрата окиси железа гидроокисью осуществл ют The goal is achieved by the fact that according to the method of producing acicular 2-iron oxide for the manufacture, magnetic carriers, 5 involving the interaction of aqueous solutions of ferrous iron and hydroxide, oxidation of the resulting iron hydroxide, successive treatment of the formed particles of iron oxide monohydrate with hydroxide and surfactant and the subsequent washing, dehydration, reduction and oxidation of iron oxide monohydrate, oxidation of hydroxides of iron oxide is carried out at GB-30 of C with oxide consumption Ithel 0.00750, 027 g mol-0 / l.h to pH D 8-5,3 and processing monohydrate particles iron oxide hydroxide is carried out

Q при расходе последней О,Об- , 0,15 г-ион .ч.Q at the last consumption O, Ob-, 0.15 g-ion. H.

.Кроме того, дл  окислени  гидрозакиси железа используют воздух. При этом отмывку частиц моно- гидрата окиси железа ведут до рН 6,8г7,2.In addition, air is used to oxidize iron hydroxide. In this case, the washing of iron oxide monohydrate particles is carried out to a pH of 6.8 g7.2.

Способ.осуществл ют следующим образом.The method is carried out as follows.

В реактор синтеза с водным раствором соли двухвалентного железа приливают рассчитанное количество водного раствора гидроокиси, обеспечивающее осаждение в виде гидрата закиси железа 5-70% соли при концентрации суспензии 45-60 г/л. Реакционную смесь выдерживают в течение 1 ч при перемешивании, а затем ввод т окислитель, например воздух с расходом 0,0075-0,027 г-моль ,. ч, тем самым обеспечивают скорость окислени  0,03-0,09 г-ион . Ре 2:/л.ч, и процесс ведут до рН ,8-5,3 после чего провод т обра .ботку частиц моногидрата окиси-железа при 0-50°С раствором гидроокиси с расходом 0,06-0,15 г-ион , обеспечивающем рН среды 5,0-5,5 и скорость роста кристаллов моногидрата окиси железа 1-18 А /мин до исчезновени  ионов Ре(М).A calculated amount of an aqueous solution of hydroxide is added to a synthesis reactor with an aqueous solution of a ferrous iron salt, which precipitates 5–70% salt of iron oxide in the form of a hydrate at a suspension concentration of 45–60 g / l. The reaction mixture is kept under stirring for 1 hour, and then an oxidizing agent is introduced, for example, air at a flow rate of 0.0075-0.027 g-mol,. h, thereby providing an oxidation rate of 0.03-0.09 g-ion. Re 2: / lh, and the process is carried out to a pH of 8-5.3, after which the particles of iron-oxide monohydrate are treated at 0-50 ° C with a solution of hydroxide with a flow rate of 0.06-0.15 g. the ion providing pH of the medium is 5.0-5.5 and the growth rate of the crystals of iron oxide monohydrate is 1-18 A / min until the disappearance of Fe (M) ions.

По окончании указанного процесса рН суспензии довод т до 7,$-8,5, температуру повышают до 55-б5 С и, не прекраща  перемешивани , в суспензию ввод т подогретый до 80-90 0At the end of this process, the pH of the suspension is adjusted to 7, $ -8.5, the temperature is raised to 55-b5 C and, without stopping the stirring, the heated to 80-90 0 is introduced into the suspension

раствор поверхностно-активного вещества СПАВ), в качестве которого могут быть использованы, например, триметаноламиновые соли алкилфосфорной кислоты с длиной углеродной цепи 7-18 углеродных атомов или аммонийные соли и соли щелочных металлов жирных кислот с длиной углеводородных цепей 6-18 углеродных атомов. Раствор ПАВ добавл ют в таком количестве , что вес чистого ПАВ составл ет 2-4 от веса моногидрата окиси железа. Затем суспензию охлаждают, отжимают на фильтре, промывают полученную пасту моногидрата окиси железа обессоленной водой до рН. 6,87 ,.2,сушат при температуре не выше , порошок размалывают и подвергают термообработке дл  получени  магнитной -окиси железа. Обезвоживание и восстановление провод т одновременно при 50-600 С в атмосфере продуктов термической диссоциации ПАВ и водорода до получени  магнетита , окисление которого до 3 -окиси железа-провод т при 220-250 0 в атмосфере окислительного агента. Полученный продукт может быть- подвергнут уплотнению с целью улучшени  диспергировани  в ферролаке. Предлагаемое ведение процессга оки лени  гидрозакиси железа npt 2б-30 С с расходом окислител  0,00750 ,027 г-моль 02./Л.Ч до рН ,8-5,3 и обработка моногидрата окиси железа гидроокисью при расходе последней 0,06-0,15 г-ион OH/л, ч имеет целью замедление процесса кристаллизации частиц моногидрата окиси железа дл  получени  кристаллов, однородных по размеру и совершенных по внутренней структуре.В конечном продукте эт про вл етс  в уменьшении коэффициент неоднородности частиц по пол м пере |магничивани  в уменьшении неоднородности по коэрцитивной силе, что обеспечивает в магнитных носител х улучшение относительной частотной характеристи ки. Уменьшение температуры и рН процесса окислени  гидрозакиси железа ниже 2бС и ,8,соответствено, и уве личение расхода окислител  выше 0,027 г-моль 0-1/л ч а также увеличение расхода гидроокиси выше 0,15 г-ион .ч при обработке частиц моногидрата окиси железа приводит к получению менее однородных кристаллов как по размеру, так и,по внутренней структуре, к уменьшению относительной частотной характеристики магнитных носителей. Напротив, увеличение температуи рН процесса окислени  гидропроцесса окислени  закиси железа выше 30 С и 5i3 соответственно , и уменьшение расхода окислител  ниже 0,0075 г-моль . ч, а ... также уменьшение расхода гидроокиси ниже 0,06 г-ион при обработке частиц моногидрата окиси железа приводит к формированию слишком круп- ных кристаллов, которые могут ломатьс  при дальнейшей переработке моногидрата окиси железа в -gr-окись железа, увеличива  неоднородность кристаллов по размеру и ухудша  относительную частотную характеристику магнитных носителей. Отмывка частиц моногидрата окиси железа до рН 6,8-7,2 обеспечивает наличие в порошке такого количества анионов (SO, С и др.) , которое необходимо дл  получени  рН водной выт жки готовой У -окиси железа в пределах -6,, обеспечивающих хорошее сцепление частиц порошка с полимером в лаковой, композиции в процессе отвердени . Отмывка до рН ниже 6,8 приводит к увеличению количества кислых ИОНОВ сверх необходимого в конечном продукте, что ведет к ухудшению электроакустических свойств например коэффициента нелинейных искажений магнитных носителей. Отмывка до рН выше 7,2 приводит к значительному уменьшению количества кислых ионов в готовом продукте, что обуславливает плохое сцепление частиц порошка с полимером в процессе отвердени  магнитного лака. ПримерТ.К 7200 л водного раствора сернокислого закисного желе за с концентрацией 115 г/л добавл ют при перемешивании 1140 л 10%-ного водного раствора гидроокиси аммони . Окисление суспензии гидрата закиси . железа провод т со скоростью 0,03 г-ион (Гl)/л.ч при расходе окислител  0,0075 г-моль ,ч, что обеспечиваетс  при перемешивании в реакторе со скоростной мешалкой турбинно-диффузионного типа при скорости вращени  250 об/мин за счет свободного захвата воздуха в течение 11 М.Окисление заканчивают при рН 5,3 и , затем повышают температуру в peaKtoре до , после чего непрерывно приливают 10%-ный водный раствор аммиака со скоростью л/мин в течение 12 ч. при рН 5,0-5,5 .чтоsolution of surfactant SAL), which can be used, for example, trimethanolamine salts of alkylphosphoric acid with a carbon chain length of 7-18 carbon atoms or ammonium salts and alkali metal salts of fatty acids with a hydrocarbon chain length of 6-18 carbon atoms. The surfactant solution is added in such an amount that the weight of the pure surfactant is 2-4 by weight of the iron oxide monohydrate. Then the suspension is cooled, wrung out on the filter, washed with the resulting paste monohydrate of iron oxide with desalted water to pH. 6.87, .2, dried at a temperature not higher than, the powder is milled and subjected to heat treatment to obtain magnetic iron oxide. Dehydration and reduction are carried out simultaneously at 50-600 ° C in the atmosphere of the products of thermal dissociation of surfactants and hydrogen to produce magnetite, the oxidation of which to iron 3-oxide is carried out at 220-250 ° C in an atmosphere of an oxidizing agent. The resulting product may be compacted in order to improve dispersion in the ferrolac. The proposed management of the process of oxidation of iron hydroxide npt 2b-30 C with an oxidizer consumption of 0.00750, 027 g-mol 02./L.CH to pH 8-5.3 and the treatment of iron oxide monohydrate with hydroxide at the last consumption of 0.06- 0.15 g OH / L ion, h has the purpose of slowing down the crystallization process of iron oxide monohydrate particles to obtain crystals of uniform size and perfect in the internal structure. In the final product, this shows a decrease in the coefficient of non-uniformity of particles by fields of fields | magnetization in reducing the heterogeneity of the coercive force that provides in magnetic media an improvement in the relative frequency response. Reducing the temperature and pH of the process of oxidation of iron hydroxide below 2bC and, 8, respectively, and increasing the consumption of oxidant above 0.027 g-mol 0-1 / l h and also increasing the consumption of hydroxide above 0.15 g -h. When treating monohydrate particles iron oxide leads to less homogeneous crystals, both in size and in internal structure, to a decrease in the relative frequency response of magnetic carriers. In contrast, an increase in the temperature of the pH of the oxidation process of the oxidation of iron oxide above 30 ° C and 5 ° 3, respectively, and a decrease in the consumption of the oxidizing agent below 0.0075 g-mol. h, and ... also a decrease in hydroxide consumption below 0.06 g-ion when treating iron oxide monohydrate particles leads to the formation of too large crystals that can break down upon further processing of iron oxide monohydrate into -gr-iron oxide, increasing the heterogeneity crystals in size and degrading the relative frequency response of magnetic carriers. Washing the iron oxide monohydrate particles to a pH of 6.8-7.2 ensures that the powder contains as many anions (SO, C, etc.) as necessary to obtain the pH of the aqueous extract of the finished U iron oxide within -6. good adhesion of the powder particles to the polymer in the lacquer composition during solidification. Washing to a pH below 6.8 leads to an increase in the amount of acidic IONS in excess of that required in the final product, which leads to a deterioration of the electroacoustic properties, for example, the nonlinear distortion coefficient of magnetic carriers. Washing to a pH above 7.2 leads to a significant decrease in the amount of acidic ions in the finished product, which causes poor adhesion of the powder particles to the polymer during the curing of the magnetic varnish. Example T. To 7200 l of an aqueous solution of ferrous sulphate gel with a concentration of 115 g / l, 1140 l of a 10% aqueous solution of ammonium hydroxide are added with stirring. Oxidation of the suspension of nitrate hydrate. iron is carried out at a speed of 0.03 g-ion (Gl) / lh at an oxidizer consumption of 0.0075 g-mol, h, which is provided with stirring in a reactor with a high-speed turbine-diffusion type stirrer at a rotation speed of 250 rpm due to the free air trapping for 11 m. The oxidation is finished at a pH of 5.3 and then the temperature in the peaker is increased to, and then a 10% aqueous solution of ammonia is continuously added at a rate of l / min for 12 hours at a pH of 5 , 0-5.5. What

обеспеуивает скорость роста кристаллов 1 А /мин. По окончании указанной обработки добавлением водного раствора аммиака довод т рН до ) нагревают суспензию до 60 С, ввод т 200 л водного раствора ПАВ - стеарата натри , подогретого до BS°C, перемешивают в течение 1ч, охлаждают суспензию при перемешивании до , фильтруют ее и промывают /)о рН промывной воды 6,8. Сушку пасты ведут в вакуум-сушилках при . После размола порошок подвергают термообработке во вращающейс  печи. Обезвоживание и восстановление провод т при в атмосфере продуктов разложени  ПАВ и водорода, а окисление провод т д токе воздуха при 220°С, .Provides a crystal growth rate of 1 A / min. At the end of this treatment, the pH of the suspension is adjusted to a value of 60 ° C by adding an aqueous solution of ammonia, 200 liters of an aqueous solution of surfactant sodium stearate heated to BS ° C are introduced, stirred for 1 hour, the suspension is cooled with stirring until filtered and washed /) about the pH of the wash water 6.8. Drying pasta lead in a vacuum dryer at. After grinding, the powder is heat treated in a rotary kiln. Dehydration and reduction are carried out under atmospheric decomposition products of surfactants and hydrogen, and oxidation is carried out with air flow at 220 ° C,.

П р и мер 2. Услови  осуществле ни  способа аналогичны примеру 1, но процесс окислени  гидрозакиси железа ведут при до рН ,8 с расходом окислител  0,027 г-моль 02./Л. ч что обеспечивает скорость окислени  гО,09 г-ион Fe(l1)/л. ч, обработку частиц моногидрата окиси железа гидроокисью аммони  ведут при расходе последнего 0,15 г-ион ОНУл.ч (скорость роста кристаллов составл ет 18 А /мин), в качестве ПАВ используют гексадецилфосфат триэтаноламина, кристаллы моногидрата окиси железа промывают до рН 7,2.Example 2: The conditions for the implementation of the process are similar to those in Example 1, but the process of oxidation of iron hydroxide is carried out at a pH of 8 with an oxidant consumption of 0.027 gmol 02./L. h that provides the oxidation rate gO, 09 g-ion Fe (l1) / l. h, the treatment of the iron oxide monohydrate particles with ammonium hydroxide is carried out at a consumption of the last 0.15 g ion of ONAH (crystal growth rate is 18 A / min), triethanolamine hexadecyl phosphate is used as a surfactant, the iron oxide monohydrate crystals are washed to pH 7, 2

П р и м е р 3. Услови  осуществлени  способа аналогичны примеру 1,, но процесс окислени  ведут при до рН 5,0 с расходом окислител  0,02 г-моль ,ч, обеспечивающий скорость окислени  0,046 г-ион Fe(ll) /л,,ч, обработку частиц моногидрата окиси железа гидроокисью .аммони  ведyt при расходе последнего 0,1 г-ион ОН,/л,, м (скорость роста кристаллов составл ет 10 А /мин), в качестве ПАВ используют додецилфосфат три- этаноламина, кристаллы моногидрата окиси железа промывают до рН 7,0.EXAMPLE 3 The conditions for carrying out the process are analogous to Example 1, but the oxidation process is carried out at a pH of 5.0 with an oxidant consumption of 0.02 gmol, h, which provides an oxidation rate of 0.046 g Fe (ll) / l, h, treatment of the particles of monohydrate of iron oxide with ammonium hydroxide with ammonia vedyt at the consumption of the last 0.1 g OH ion, / l, m (crystal growth rate is 10 A / min), tridethanolamine dodecyl phosphate is used as a surfactant , the iron oxide monohydrate crystals are washed to pH 7.0.

Свойства образцов З -окиси железа, полученной по предлагаемому и известному способам и свойства ме(.гнитных носителей, изготовленных с использованием этихпродуктов, приведены в-таблице.The properties of samples of the 3-iron oxide obtained according to the proposed and known methods and the properties of the metal (magnetic carriers made using these products are shown in the table.

Claims (3)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИГОЛЬЧАТОЙ γ -ОКИСИ ЖЕЛЕЗА, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ НОСИТЕЛЕЙ, включающий взаимодействие, водных растворов соли двухвалентного железа и гидроокиси, окисление полученной гидрозакиси железа, последователь- ную обработку образовавшихся частиц моногидрата окиси железа гидроокисью и поверхностно-активным веществЬА и последующую отмывку, обезвоживание, восстановление и окисление моногидрата окиси железа, отличающийся тем, что, с целью увеличения относительной частотной характеристики магнитных носителей за счет повышения однородности продукта, окисление гидрозакиси железа ведут при 2б-30°С с расходом окислителя 0,0£75“0,027 г-моль Од/л-ч до pH 4,8-5,3, а обработку частиц моногидрата окиси железа гидроокисью осуществляют при расходе последней 0,06-0,15 г-ион 0Η”Ζπ.·4. 591. A METHOD FOR PRODUCING NEEDLE γ-IRON OXIDE USED FOR THE PRODUCTION OF MAGNETIC CARRIERS, including the interaction of aqueous solutions of ferrous salt and hydroxide, the oxidation of the resulting iron hydroxide, and the subsequent treatment of the resulting particles of iron hydroxide and hydroxide monohydrate , dehydration, reduction and oxidation of iron oxide monohydrate, characterized in that, in order to increase the relative frequency response of magnetic carriers due to increased product uniformity, the oxidation of iron hydroxide is carried out at 2b-30 ° C with an oxidizing agent consumption of 0.0 £ 75 “0.027 g mol Od / l-h to a pH of 4.8-5.3, and the treatment of particles of oxide monohydrate iron hydroxide is carried out at a flow rate of the last 0.06-0.15 g-ion 0Η ”Ζπ. · 4. 59 2. Способ по п.1, о т л и ч. а ющ и й с я тем, что для окисления гидрозакиси железа используют воздух,2. The method according to claim 1, about t and h. And with the fact that air is used for the oxidation of iron hydroxide, 3. Способ по по. 1 и 2 от ли - чающийся тем, что отмывку 'частиц моногидрата окиси* железа вё•дут др pH 6,8-7,2.3. The method according to. 1 and 2, characterized in that the washing of 'particles of iron oxide * iron monohydrate is carried out at a pH of 6.8-7.2. 1 101 10