针状超细纤铁矿的制备方法技术

一种针状超细γ－ＦｅＯＯＨ的制备方法，按如下步聚进行：（１）ＦｅＳＯ↓［４］部分中和；（２）γ－ＦｅＯＯＨ晶种的生成；（３）γ－ＦｅＯＯＨ晶体的生长；（４）晶体的处理。本发明专利技术采用价廉、易得的ＦｅＳＯ↓［４］为主要原料，碱金属氯化物为助剂，克服了旧工艺原料成本高的缺点，且极少腐蚀性。由本方法制备的γ－ＦｅＯＯＨ具有针状比大，粒度分布窄的优点，由此制造的γ－Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］磁粉晶形完整，极少有枝杈、孔油且易分散，定向度高。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
针状超细纤铁矿的制备方法本专利技术属于颗粒磁记录材料的制备方法。现有制造颗粒磁记录材料的标准方法是以α-FeOOH(针铁矿)为原始材料，通过脱水、还原、氧化步骤获得γ-Fe2O3。这种方法由于受到α-FeOOH晶体固有品质的限制，其产品在分散性、粒度均匀性等方面很难获得根本性改善。解决这一问题的一个有效方法是采用γ-FeOOH为原始材料，通过类似于标准方法的步骤获得γ-Fe2O3磁粉，由此制备的磁粉粒度分布窄，轴比大，极少有枝杈和孔洞，分散性和定向性也显著提高。由于上述原因，采用γ-FeOOH为原始材料制造磁粉的技术受到高度重视，特别是γ-FeOOH的合成更是人们研究的热点。如Baudisch在U.S.Patent 1,894,749中最早公布了γ-FeOOH的制备技术，其方法是将纯铁(由Fe(CO)5分解制得)溶解于盐酸，加入足量的碱(苯胺)，随后通空气氧化，即得γ-FeOOH沉淀，这种早期方法制备的γ-FeOOH还不适合于制造有价值的磁粉。Bennetch等人在U.S.Patent 3,904,540中公布了制备大轴比γ-FeOOH的技术。他所采用的原料是FeCl2，用碱部分中和，于27℃下强烈搅拌，同时通入空气，生成γ-FeOOH晶种，随后滴加碱液使晶体生长，得到轴比为20∶1-50∶1的γ-FeOOH。又如JP 63,170,222公布了以FeCl2为原料制备γ-FeOOH的技术。JP 02,271,924则公开了一种以FeCl3为原料制备γ-FeOOH的技术。上述方法均是先将0.4-0.7倍理论量的碱加入FeCl2、FeCl3溶液，氧化生成γ-FeOOH晶种，再加剩余碱液使晶种长大，得到针状γ-FeOOH产品。由于合成γ-FeOOH必须使用FeCl2或FeCl3为原料，价格昂贵，且对设备的腐蚀性也很严重，这就在一定程度上限制了采用γ-FeOOH制造磁粉这一技术的发展。本专利技术的目的在于提供一种采用廉价原料及助剂制备高质量超细γ-FeOOH的方法。本专利技术针状超细γ-FeOOH的制备方法按如下步骤进行：(1)FeSO4部分中和-->在FeSO4溶液中添加摩尔比为1∶0.5-4的碱金属氯化物助剂，将该溶液在氮气保护下，于5-20℃的温度下搅拌10-30分钟后，再加入0.3-0.8倍理论量的NaOH溶液，生成Fe(OH)2沉淀，(2)γ-FeOOH晶种的生成停止通N2，改通空气，将Fe(OH)2氧化至反应物呈橙色，PH＜3.5，即生成γ-FeOOH晶种，(3)γ-FeOOH晶体的生长在N2保护下加热，使含有晶种的母液温度升至40-45℃，切换空气，将剩余碱液以恒定速度滴入母液，碱液加毕，晶体生长即已完成，(4)晶体的处理使母液在N2下陈化40-120分钟，过滤，洗涤滤饼，于80-100℃下烘干，即得针状超细γ-FeOOH粉末。本方法中所述的助剂是碱金属氯化物，可以是NaCl、KCl。本专利技术采用廉价的FeSO4为基本原料，添加一定量的碱金属氯化物为助剂，FeSO4与碱金属氯化物助剂的添加剂(摩尔比)为1∶0.5-4，采用晶种法制备出了适合于生产高质量γ-Fe2O3磁粉的超细针状γ-FeOOH粉末。上述方法里，在Fe(OH)2、Fe(OH)3的沉淀、氧化过程中，除温度、反应物PH值等因素外，存在于反应体系中的阴离子，如SO4-，Cl-等，对最终产物的晶型有一定的影响。在适当的温度和PH值下，SO4-的存在使反应趋向于生成α-FeOOH，而Cl-使γ-FeOOH容易生成。为此，我们在FeSO4溶液中引入Cl-离子，再进行沉淀、氧化，这样在合适的Cl-离子浓度下，Fe(OH)2可氧化生成γ-FeOOH。本专利技术采用价廉、易得的FeSO4为主要原料，碱金属氯化物为助剂，克服了旧工艺原料成本高的缺点。同时，本方法与使用FeCl2、FeCl3的方法相比，使反应物对设备的腐蚀性显著降低。由本方法制备的γ-FeOOH具有针状比大，粒度分布窄的优点，适合于制造超细γ-Fe2O3磁粉，也可以进一步制造Co-γ-Fe2O3或金属粉。由此制造的γ-Fe2O3磁粉晶形完整，极少有枝杈、孔洞且易分散，定向度高。-->实施例一称取42g-FeSO4.7H2O，8.8gNaCl，共同溶于150ml蒸馏水中，N2保护，于5℃搅拌30分钟。再加入250ml 0.71M NaOH溶液，搅拌30分钟后，切换空气，气量100ml/分钟，于5-20℃下氧化120分钟，此时生成橙色浆液，PH值3.5，γ-FeOOH晶种即已生成。切换N2，升温至43℃后，再切换空气，气量为50ml/分钟，在120分钟内将75ml 1.6M NaOH溶液滴入反应体系，此阶段为晶体生长阶段，等NaOH加毕，生长完成。将母液同γ-FeOOH在N2下陈化60分钟，过滤，蒸馏水洗涤，滤饼于80-100℃烘箱中烘干，得到针状超细γ-FeOOH粉末。其平均长轴长度0.14μ，长宽比约10∶1。实施例二将1000g FeSO4.7H2O，200g NaCl溶于3.5L蒸馏水中，N2保护，于5℃下搅拌30分钟后加入6L 0.72M NaOH溶液，继续搅拌30分钟，通入空气，流速140L/h，使Fe(OH)2氧化生成γ-FeOOH。该过程约需180分钟，此后在N2保护下升温至45℃，以80L/h度通入空气，以15ml/分钟速度滴加1.8L 1.6M NaOH溶液，使晶种生长。待NaOH滴加完毕后，切换N2，陈化60分钟，将浆液过滤、洗涤，滤饼在80-100℃下烘干，得γ-FeOOH粉末。所得产品平均长轴长度0.1μ，长宽比约10∶1。上述实施例中的平均长轴长度及长宽比数据均采用透射电镜法测得。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针状超细γ－－ＦｅＯＯＨ的制备方法，其特征是按如下步骤进行：（１）ＦｅＳＯ↓［４］部分中和在ＦｅＳＯ↓［４］溶液中添加摩尔比为１∶０．５－４的碱金属氯化物助剂，将该溶液在氮气保护下，于５－２０℃的温度下搅拌１０－３０分钟后，再加 入０．３－０．８倍理论量的ＮａＯＨ溶液，生成Ｆｅ（ＯＨ）↓［２］沉淀，（２）γ－ＦｅＯＯＨ晶种的生成停止通Ｎ↓［２］，改通空气，将Ｆｅ（ＯＨ）↓［２］氧化至反应物呈橙色，ＰＨ＜３．５，即生成γ－ＦｅＯＯＨ晶种，（３）γ－ＦｅＯＯ Ｈ晶体的生长在Ｎ↓［２］保护下加热，含有晶种的母液温度升至４０－４５℃，切换空气，将剩余碱液以恒定速度滴入母液，碱液加毕时，晶体生长即已完成，（４）晶体的处理使母液在Ｎ↓［２］下陈化４０－１２０分钟，过滤，洗涤滤饼，于８０－１０ ０℃下烘干，即得针状超细γ－ＦｅＯＯＨ粉末。

【技术特征摘要】
1.一种针状超细γ-FeOOH的制备方法，其特征是按如下步骤进行：(1)FeSO4部分中和在FeSO4溶液中添加摩尔比为1∶0.5-4的碱金属氯化物助剂，将该溶液在氮气保护下，于5-20℃的温度下搅拌10-30分钟后，再加入0.3-0.8倍理论量的NaOH溶液，生成Fe(OH)2沉淀，(2)γ-FeOOH晶种的生成停止通N2，改通空气，将Fe(OH)2氧化至反应物呈橙色，PH＜3.5，即生成γ-FeOOH晶种，(3)γ-FeOOH...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟炳，李文怀，王琴，彭少逸，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]