AT200111B - Verfahren zur Herstellung von magnetischen Eisenoxyden - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zur Herstellung von magnetischen Eisenoxyden 
Es ist bekannt, dass die Ferrite Eisenoxyde der
Formel Fe Fe204 sind, in denen die zwei- und die dreiwertigen Ionen gleichzeitig als Bausteine einer oktaedrischen bzw. tetraedrischen Elementarzelle auftreten. Wenn man diese Verbindung auf eine Temperatur erhitzt, welche über dem
Curiepunkt liegt, so findet eine Störung des Gitters durch die thermische Wärmebewegung statt. Wird danach eine langsame Abkühlung vorgenommen, bis der Curiepunkt unterschritten ist, so gehen die Ferrite in eine cubisch-isotrope Form über, welche sehr reaktionsträge ist und nur sehr schwache magnetische Eigenschaften aufweist. Dies ist insbesondere durch die antiparallele Orientierung der Dipole in der Elementargitterzelle bedingt. 



   Es hat sich nun herausgestellt, dass die Ferrite, welche wesentlich über dem Curiepunkt (z. B. 



  100 oder   300  über   demselben) erhitzt werden, bei einer plötzlichen Abkühlung auf Zimmertemperatur eine Vorzugsstellung für die Elementardipole aufweisen. Diese Vorzugsstellung ergibt sich durch starke innere Spannungen, welche gleichzeitig eine starke Anisotropie hervorrufen. Die so erhaltenen Elementarkristalle der Ferrite weisen starke magnetische Eigenschaften auf und sind sehr reaktionsfreudig. Die grosse Reaktionsbereitschaft ergibt sich aus der starken Neigung dieser Kristalle, durch Verbindung mit andern Ionen in einen andern Gleichgewichtszustand, z. B. unter Bildung von Calcium- oder Bariumferrit, überzugehen, wodurch ein beträchtliches Reaktionspotential erzeugt wird, das über einen Elektronenaustausch Ionenbindungen mit andern Substanzen ermöglicht. 



   Es hat sich ergeben, dass Eisenoxyde gleicher molekularer Zusammensetzung sich bei Zimmertemperatur absolut indifferent gegenüber gewissen Substanzen verhalten, während mit den erfindungsgemäss reaktivierten Ferriten chemische bzw. physikalisch-chemische Reaktionen bei ausserordentlich niedrigen Temperaturen eintreten. 



   Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht darin, dass eine eisenhaltige Ausgangssubstanz 
 EMI1.1 
 Temperatur erhitzt wird, welche mehrere hundert Grad über dem Curiepunkt liegt. Der Curiepunkt eines ferromagnetischen Materials ist diejenige Temperatur, bei der die ferromagnetischen Eigenschaften des Materials verschwinden. Verschiedene Eisenerze besitzen verschiedene Curiepunkte. So liegt der Curiepunkt von Magnetit (Magneteisenerz) bei   5250 C,   während der Curiepunkt des Hämatits bei 645   C gelegen ist. Gemäss vorliegender Erfindung hängt nun die Erhitzung von der Höhe des Curiepunktes ab, den das jeweils zu verarbeitende Material besitzt.

   Das heisst also, liegt der Curiepunkt, wie beim Magnetit, bei   525  C,   so wird auf 
 EMI1.2 
 bei andern Eisenerzen, bei Temperaturen zwischen 850 und   1100  C,   so muss auf etwa 1100 bis   14000 C   erhitzt werden. Nachfolgend wird dann das erhitzte Material in einem reduzierenden Gas behandelt und schliesslich eine schnelle Abkühlung der eisenhaltigen Substanz in einer neutralen oder schwach reduzierenden Atmosphäre vorgenommen. 



   Die Ausgangsmaterialien können sehr verschieden sein ; so können z. B. Eisenpyrite, Pyritaschen, natürliches Magneteisenerz und verschiedene andere Eisenerze, oxydierter Eisenabbrand, wie er bei der Herstellung von chemischen Produkten (z. B. Anilinschlamm, Katalysatorabbrand usw. ) entsteht oder auch Eisenbauxite, Bauxitschlacken sowie Zunderabfall von Walzwerksanlagen verwendet werden. Selbstverständlich kann auch ein Gemisch mehrerer Bestandteile für das vorliegende Verfahren benutzt werden. 



   Die genannten Eisenerze und eisenhaltigen Minerale enthalten aber ausser Eisen auch eine Reihe anderer Bestandteile, welche mit dem Eisen Ferrite bilden. Diese Beimengungen sind be- 
 EMI1.3 
 Mn   0, 14%,   P 0, 61%, S Spuren,   Si02     11, 8%,     Al, 03 2, 8%, Cu 2, 4%, MgO 1, 7%   und zeigt einen Curiepunkt von   525  C.   



   Bei eisenhaltigen Mineralen, z. B. Pyritaschen, und bei einem manganhaltigen Eisenerz folgender Zusammensetzung : 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> Pyritaschen <SEP> Eisenerz
<tb> Si <SEP> 3 <SEP> % <SEP> 2, <SEP> 7% <SEP> 4, <SEP> 43% <SEP> 
<tb> Al <SEP> 8 <SEP> % <SEP> 1 <SEP> % <SEP> 0, <SEP> 97% <SEP> 
<tb> Fe <SEP> 60 <SEP> % <SEP> 60 <SEP> % <SEP> 60 <SEP> % <SEP> 
<tb> Zn <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP> % <SEP> 0, <SEP> 86% <SEP> - <SEP> 
<tb> S <SEP> 0, <SEP> 75% <SEP> 0, <SEP> 1% <SEP> 0, <SEP> 01% <SEP> 
<tb> P <SEP> 0,03% <SEP> 0,02% <SEP> 0,05%
<tb> Cu <SEP> 0, <SEP> 30% <SEP> 0, <SEP> 87% <SEP> - <SEP> 
<tb> Pb <SEP> 0, <SEP> 08% <SEP> - <SEP> - <SEP> 
<tb> Mn--1, <SEP> 6% <SEP> 
<tb> 
 liegen die Curiepunkte zwischen 850 und 1100   C.
Bei der Verarbeitung solcher Pyritaschen wird 
 EMI2.2 
 
Chaltigen Eisenerzes aber auf 1350-1400  C erhitzen müssen.

   Es zeigt sich also, dass die
Anwesenheit der Beimengungen Silizium und Aluminium, aber auch von Mangan, Zink, Kupfer,
Schwefel und Phosphor für die Höhe des Curiepunktes und damit auch für die Arbeitstemperatur entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren massgebend sind. 



   Nach entsprechender Vorbereitung der Erze u. dgl. durch Vorzerkleinerung, Mischung und Verteilung gelangen dieselben in eine Vorrichtung, z. B. in einen Drehrohrofen, in welcher zunächst die Oxydation zu Fe203 erfolgt. Danach findet die sogenannte Sensibilisierung statt, welche in der Lockerung der ionenförmigen Gitterbindungen durch eine Erhitzung über den dem Material entsprechenden Curiepunkt besteht. Auf die Sensibilisierung folgt dann eine Reduktion mittels eines reduzierenden Gases, dann wird die schnelle Abkühlung der so behandelten Substanz vorgenommen, wodurch ein Erstarren der reaktionsfähigen Ionenorientierung erzielt wird, welche die Ursache für die starke Anisotropie der Substanz bildet. Hierauf werden die so erhaltenen reaktionsfähigen Ferrite von den Verunreinigungen durch Waschen, Magnetscheidung und Absieben getrennt.

   Es war bereits bekannt, magnetisches Eisenoxyd durch Erhitzen von Eisenerzen, z. B. von Hämatit, in der Weise herzustellen, dass Hämatit in einer geschlossenen Kammer oder Retorte, die bis zur Kirschrotglut erhitzt wird, durch Einleiten von Generatorgas eine angemessene Desoxydation erfährt, worauf der so behandelte Hämatit aus der Retorte entfernt und abgekühlt wird. Es war aber nicht bekannt, dass die Erhitzung so erfolgen muss, dass das Erz Temperaturen erreicht, die etwa 100-300  C über dem dem jeweils zu verarbeitenden Erz entsprechenden Curiepunkt liegen, und dass die Abkühlung des Erzes rasch und in einer neutralen 
Atmosphäre erfolgen muss. Nur durch Einhaltung dieser den Gegenstand vorliegender Erfindung bildenden Bedingungen gelangt man zu Produkten, die ausserordentlich reaktionsfähig sind und viel- fache Anwendungen finden können.

   So können die   erfindungsgemässen   Ferrite, z. B. für die
Herstellung von Beton oder Mörtel von grosser
Widerstandsfähigkeit, Verwendung finden. Eben- falls können Absorptionskörper für durchdrin- gende y-Strahlung mit dem   erfindungsgemässen  
Produkt hergestellt werden. Eine weitere An- wendung des   erfindungsgemässen   eisenhaltigen
Produktes ergibt sich überall dort, wo exotherme
Reaktionen mit Aluminium, z. B. in der Schweiss- bzw. Gusstechnik, erwünscht sind. Weiterhin können Elektroden für elektrolytische Bäder unter
Zuhilfenahme der erfindungsgemässen eisenhal- tigen Produkte hergestellt werden, welche auch für die Herstellung korrosionsbeständiger Ver- kleidungen geeignet sind.

   Ebenfalls gestatten die   erfindungsgemässen   Produkte die Herstellung von undurchlässigen keramischen Erzeugnissen, welche eine genau festlegbare Dichte aufweisen und welche insbesondere als Waschrinnen für
Kohlen und Erz geeignet sind. Gesinterte
Keramiken für elektromagnetische und magne- tische Zwecke, elektrische und thermische Halb- leiter, sowie Elektrolyteisen und Schwammeisen, welches bei niedriger Temperatur hergestellt werden muss, lassen sich besonders vorteilhaft unter Verwendung des   erfindungsgemässen Pro-   duktes herstellen. Weiters können die nach der Erfindung erhaltenen Produkte bei der Herstellung und Veredelung von Stahl und Gusseisen Anwendung finden.

   Schliesslich ist das erfindungsgemässe Produkt infolge seiner hohen Dichte und seiner magnetischen Eigenschaften das ideale Material für die Reinigung von Kohlen und Erzen nach dem Flotationsverfahren.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Herstellung von magnetischen Eisenoxyden durch Glühen von eisenhaltigen ! Materialien mit anschliessender teilweiser Reduktion, dadurch gekennzeichnet, dass Eisenerze, wie Magnetit, Pyrite, Pyritaschen, eisenhaltige Abfälle aller Art oder Mischungen derselben, nach oxydierender bis zur Bildung von Feula führender Röstung, auf Temperaturen erhitzt werden, die etwa 100-300 C über dem der Zusammensetzung des behandelten Materials entsprechenden Curiepunkt liegen, worauf das so erhitzte Material der Einwirkung reduzierender l ( Gase ausgesetzt und dann rasch in neutraler Atmosphäre abgekühlt (abgeschreckt) wird.