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"Procédé de préparation de l'oxyde ferrique finement divisé".
La présente invention concerne la production d'oxyde de fer et, plus particulièrement, un procédé perfectionné de préparation de l'oxyde ferrique, sous une forme finement divisée, par l'oxydation du chlorure ferreux.
L'oxyde ferrique est très employé dans l'industrie sous forme finement divisée comme pigment et sous forme de
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rouge comme produit à polir. Plus récemment, il a de l'im- portance comme produit de départ dans la préparation du fer métallique finement divisé employé dans la métallurgie des poudres. Le produit de la présente invention convient particulièrement aux usages mentionnés ci-dessus et est utilisable pour beaucoup d'autres fins.
L'oxyde de fer finement divisé est obtenu de diverses provenances. Il a été fabriqué en partant de diverses les- sives contenant du fer en solution avec des acides minéraux, par exemple, de bains de décapage du fer et de bains galva- niques contenant du chlorure ferreux.
L'une des méthodes employées jusqu'à présent pour la préparation de l'oxyde ferrique à partir du sulfate ferreux récupéré de baina de décapage ou obtenu par d'autres moyens, a comporté la calcination du sulfate ferreux à hautes tem- pératures voisines de 700 à 800 C. Ce procédé fournit l'oxyde sous la forme de grandes loupes qui contiennent une forte quantité d'impuretés, principalement du sulfate ferreux non transformé. Il est donc nécessaire de soumettre le produit venant du four à griller à un broyage et à des lavages ou lévigations répétés pour le débarrasser du sul- fate non transformé.
On a aussi suggéré de préparer l'oxyde ferrique à partir de solutions contenant du chlorure ferreux, en évaporant ces solutions à sec et en oxydant ensuite le chlorure ferreux obtenu par l'air en présence de vapeur d'eau. Ces procédés présentent l'inconvénient que les va- peurs d'acide chlorhydrique humides formées pendant la réac- tion oxydante sont très corrosives,,attaquant rapidement les @
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parties métalliques des appareils avec lesquelles elles entrent en contact, à moins d'employer des matériaux résistant aux acides et coûteux, pour la construction des appareils employés.
On sait depuis longtemps que, lorsque le chlorure fer- reux se sépare par cristallisation de solutions aqueuses, le sel cristallin contient 6 molécules d'eau de cristalli- sation. Par chauffage, les molécules d'eau de cristallisa- tion sont chassées progressivement. Les 4 premières sont chassées par chauffage à environ 70-90 C tandis qu'un nou- veau chauffage à 117 C environ enlève l'une des molécules d'eau de cristallisation restantes.
Or, on a trouvé que, lorsque l'évaporation et la deshy- dration ultérieure des cristaux de chlorure ferreux sont conduites de manière à chasser toute l'eau de cristallisa- tion sauf la dernière molécule, le sel de chlorure ferreux blanc, sec, obtenu, FeCl2, H2O, peut être oxydé en donnant de l'oxyde ferrique par chauffage en présence de l'air dans une large zone de températures s'élevant à partir de 45*Ce et que cette oxydation est accompagnée de la forma- tion de gaz acide chlorhydrique sec. En d'autres termes, on a découvert que, lorsque le chlorure ferreux est sous la forme monohydratée, la réaction se développe rapidement à des températures relativement basses et n'exige pas la présence d'humidité pour la favoriser.
On a trouvé, en outre, qu'il existe des relations dé- finies entre l'allure de l'oxydation et la grosseur et la couleur des particules d'oxyde ferrique obtenues et que le
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procédé permet de déterminer étroitement la grosseur et/ou la couleur de ces particules en conjuguant convenablement la température d'oxydation avec l'arrivée de l'oxygène dans la zone de réaction.
Comme matière de départ pour l'application de ce procédé, on peut employer du chlorure ferreux de toute pro- venance appropriée. Des bains épuisés qui ont été employés pour le décapage à l'acide chlorhydrique du fer et de l'a- cier ou pour la galvanisation constituent des sous-produits riches en chlorure ferreux et ces matières perdues sont propres à l'application du procédé. Le chlorure ferreux nécessaire peut être formé, si on le désire, par l'action de l'acide chlorhydrique sur des déchets de fer ou d'acier, comme les tournures de fer.
Le sulfate de fer disponible à titre de sous-produit commercial, peut aussi être em- ployé en le transformant d'abord en chlorure par un traite- ment au chlorure de calcium ou autres chlorures" qui donne des sulfates insolubles dans l'eau, et en éliminant ensuite les sulfates de calcium ou autres insolubles par filtration ou par dépôt. Le minerai de fer ou d'autres matières premières contenant de l'oxyde de fer peuvent être employés en les traitant d'abord par l'acide chlorhydrique et en extrayant la solution de chlorure de fer par filtration ou d'autres opérations appropriées.
Partant d.e ce qui précède, le procédé de préparation de l'oxyde de fer finement divisé, à partir du chlorure ferreux suivant l'invention, est caractérisé en ce qu'on ,
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évapore une solution de chlorure ferreux et on continue le chauffage dans des conditions déshydratantes jusqu'à ce qu'il ne reste qu'une molécule d'eau de cristallisation, et on oxyde ensuite le sel monohydraté, en l'absence d'eau libre, pour le transformer en oxyde ferrique. Ceci est effectué le plus commodément quand,on part d'une solution de chlorure ferreux, en chauffant cette solution à des températures inférieures à 120 C environ pour évaporer d'abord l'eau libre et chasser cinq des molécules d'eau de cristallisation et former ainsi du FeCl2,H2O sec.
Après cela, ce dernier est oxydé directement, donnant du Fe2O3, par chauffage dans des conditions oxydantes à une tempéra- ture déterminée au-dessus de 45 C qui dépend de la couleur et de la grosseur de grain désirées. Ce n'est que dans des circonstances exceptionnelles qu'il sera désirable, du point de vue économique et pratique, d'effectuer l'oxyda- tion à des températures supérieures à 300 C. Si l'on part du chlorure ferreux cristallin, on décompose d'abord les cristaux et on élimine cinq molécules d'eau de cristallisa- tion, après quoi le FeCl2,H2O restant est oxydé comme on l'a indiqué plus haut.
Le procédé peut être mis en oeuvre d'une manière dis- continue dans un récipient unique ou un autre appareil approprié, en évaporant la solution de chlorure ferreux jusqu'à l'amener à l'état de monohydrate et en continuant à chauffer le sel monohydraté en présence de l'air à une température suffisante pour provoquer l'oxydation désirée.
On peut encore effectuer l'évaporation de la solution
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et la déshydratation partielle surveillée du chlorure ferreux obtenu dans un évaporateur; le produit partielle- ment déshydraté, après avoir été amené à l'état de mono- hydrate, est ensuite transporté dans un four à griller ou autre appareil approprié, dans lequel le chlorure ferreux est chauffé, en le brasant et en l'agitant, en pré- sence de l'air, tandis qu'on le porte à une température suffisante pour maintenir l'oxydation à l'allure désirée.
Pour évaporer des solutions de chlorure ferreux ou effectuer la déshydratation surveillée d'un chlorure fer- reux précédemment cristallisé pour obtenir le sel monohy- draté, on peut effectuer l'opération en présence de l'air, comme on l'a indiqué plus haut, puisqu'aucune oxydation du chlorure ne se produit dans les conditions de l'évaporation jusqu'à ce que les cinq premières molécules d'eau de cris- tallisation aient d'abord été éliminées. Cependant le procé- dé se prête à une marche différente dans laquelle les opéra- tions d'évaporation et de déshydratation sont effectuées à l'abri de l'air.
Du fait que dans la pratique de -ce procédé, le chlorure ferreux est transformé directement en oxyde ferrique sans passer par un état intermédiaire de chlorure ferrique, on supprime la possibilité d'une hydrolyse du chlorure ferrique en un oxychlorure ou un hydroxyde de fer insolubles. L'ab- sence de vapeur d'eau fait qu'il se forme de l'acide chlorhy- drique sec dans la réaction, ce qui rend possible l'emploi d'un appareillage en fer ordinaire pour la mise en oeuvre du procédé.
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Pendant le stade de l'oxydation, on peut généralement tenir la température.au-dessous de celles des procédés anté- rieurs dans lesquels le chlorure ferreux est oxydé par le moyen de la vapeur ou de la vapeur d'eau et de l'air.
L'invention sera mieux comprise au moyen des exemples qui suivent:
EXEMPLE 1.
Une solution aqueuse concentrée de chlorure ferreux a été divisée en six fractions désignées ci-après par: Echantillons lA, 2A, SA, 1B, 2B, 3B. Les échantillons mar- qués A ont été évaporés, en laissant l'eau libérée s'échap- per librement, et oxydés ensuite par chauffage sans brassage à l'air, à diverses températures. Les échantillons A ont été traités dans des récipients ouverts. Les échantillons marqués B ont été traités en répandant ces fractions de la solution en couche mince sur une plaque chaude. L'action de l'oxygène sur les échantillons B a été plus forte du fait de la plus grande minceur de la couche.
Les résultats sont indiqués dans le tableau suivant:
EMI7.1
<tb> Echantil- <SEP> Température <SEP> Durée <SEP> du <SEP> Epaisseur <SEP> de <SEP> Quantité <SEP> obtenue
<tb> lon. <SEP> C <SEP> chauffage <SEP> la <SEP> couche <SEP> grammes
<tb> ¯¯¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> heures <SEP> sèche <SEP> mm. <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
<tb>
<tb> lA <SEP> 270 <SEP> 60 <SEP> 6 <SEP> 23
<tb> 2A <SEP> 170 <SEP> 125 <SEP> 6 <SEP> 28
<tb> 3A <SEP> 105 <SEP> 500 <SEP> 6 <SEP> 26
<tb> 1B <SEP> 270 <SEP> 0.75 <SEP> 1 <SEP> 6.5
<tb> 2B <SEP> 170 <SEP> 5.25 <SEP> 1 <SEP> 6. <SEP> 5
<tb> 3B <SEP> 105 <SEP> 27 <SEP> 1 <SEP> 7.5
<tb>
La couleur des produits variait du pourpre foncé au rouge-orange dans l'ordre suivant : 1A, 2A, 3A, 1B, 2B, 3B.
La grosseur du grain décroissait dans l'ordre suivant : 1A, 2A, 1B, 2B, 3A, 3B.
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De temps en temps, on prenait les échantillons et on les examinait au point de vue du chlorure ferreux et du chlorure ferrique. Dans chaque cas on a trouvé que le chlorure de fer restant était à l'état ferreux.
En raison de l'absence d'aucune addition de vapeur d'eau et de la liberté qu'avait l'eau libérée du chlorure de fer de s'échapper de la zone de réaction, le chlorure de fer était transformé en un sel blanc (FeCl2,H2O) dans chaque cas, avant que l'oxydation commençât.
EXEMPLE II.
Une solution concentrée de chlorure ferreux a été éva- porée à 118 C et jusqu'Me que le FeCl2,H2O blanc se fût formé. Le résidu a été ensuite transporté dans un mortier chauffé à 160 C et broyé-périodiquement. Après 26 heures, le sel était complètement transformé en oxyde ferrique d'une couleur rouge sombre semblable à celle de l'échantil- lon 1B de l'Exemple I, mais sa grosseur de grain était beaucoup plus fine que celle de l'échantillon 1B.
On observera, d'après ces Exemples, que l'oxydation est susceptible d'être dirigée comme on le désire en vue de la détermination de la couleur et de la grosseur de grain de l'oxyde de fer final. Des températures supérieures donnent, en général, un produit final de couleur plus foncée; elles donnent aussi une plus forte grosseur de grain.
L'allure de l'oxydation du chlorure ferreux est aussi sujette à surveillance, indépendamment de la température employée, en faisant varier la quantité d'air disponible pour l'oxydation, soit en réglant la quantité d'air fourni,
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soit en faisant varier l'épaisseur de la couche de chlorure ferreux soumise à l'oxydation, soit en surveillant le bras- sage. Plus l'oxydation s'effectue rapidement, plus la couleur du produit obtenu est claire. De même, une oxy- dation plus rapide donne des grosseurs de grain plus petites.
Cependant, la diminution de la grosseur de grain n'est pas proportionnelle à la variation de couleur provoquée par l'abaissement de la température d'oxydation ou par l'aug- mentation de la quantité d'air disponible pour l'oxydation.
Il est donc possible, en appliquant le présent procédé, de régler à la fois la couleur et le grain, chacun indépen- damment de l'autre. Il est possible, par exemple, d'obtenir deux produits différents de la même couleur, mais différant par la grosseur de grain, en oxydant l'un à haute tempéra- ture en présence d'une grande quantité d'oxygène, et l'autre à basse température et sous une quantité d'oxygène plus faible. Le produit obtenu à la plus haute température aura la même couleur que l'autre, mais aura une plus forte gros- seur de grain. Il est, de même, possible d'obtenir deux produits de même grosseur de grain, mais différant par la couleur.
Ainsi, les produits d'une certaine grosseur de grain désirée peuvent être préparés en différentes couleurs et des produits d'une nuance désirée peuvent être préparés en différentes grosseurs de 'grain.
Le procédé se prête à la marche en processus continu.
L'acide chlorhydrique provenant du stade de l'oxydation peut, si on le désire, être remis dans le circuit et em- ployé pour former du chlorure ferreux supplémentaire destiné
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à servir de produit de départ.
L'oxyde de fer produit par ce procédé trouvera son emploi, en général, pour les divers usages auxquels l'oxyde de fer a été employé jusqu'à présent. Le procédé est parti- culièrement propre à la préparation de pigments d'oxyde de fer, en raison de l'excellent moyen qu'il fournit de .déterminer la nuance et la grosseur de grain. Le procédé convient aussi particulièrement à la préparation de particu- les de fer par réduction de l'oxyde, pour des emplois en métallurgie des poudres quand on désire contrôler étroite- ment la grosseur de grain de la poudre de fer. Le procédé a aussi des avantages spéciaux quand il est appliqué à la fabrication de rouges à polir.
On appréciera la possibilité d'appliquer le procédé en circuit fermé, du point de vue de l'emploi et de la récupération de,l'acide chlorhydrique formé dans le stade de l'oxydation du processus. Du fait que l'acide chlorhydri- que peut être -et, de préférence, est- récupéré à l'état de gaz sec -ou en principe sec-, les applications de l'in- vention en circuit fermé sont fortement multipliées et peu- vent comprendre le traitement de minerais de fer et d'autres matériaux ferreux dans des conditions de cbloruration soit sèche, soit humide, pour former le chlorure ferreux initial qui doit être transformé en oxyde de fer et acide chlorhy- drique dans la mise en oeuvre du procédé.
Bien qu'on ait mentionné, dans la présente, l'emploi de "l'air" comme l'agent d'oxydation, on comprendra que ce terme comprend tout gaz oxydant qui provoque la réaction
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oxydante sans introduire des sous-produits indésirables ou d'autres complications dans la mise en oeuvre du procé- dé. A titre d'exemples assez communs, on peut mentionner l'oxygène et l'air enrichi d'oxygène.
On comprendra aussi que, quand on emploie l'air atmos- phérique, celui-ci contient plus ou moins d'eau, mais en quantité relativement faible, à moins de recourir au sécha- ge de l'air. Quand on mentionne, dans la présente, la pro- duction d'acide chlorhydrique "sec" on ne veut pas exclure la présence de l'humidité dans les proportions où elle peut tre introduite dans les gaz du fait de l'humidité normale ou moyenne de l'air atmosphérique introduit dans la zone oxydante. Si l'on désire un gaz acide chlorhydrique d'une siccité absolue ou que les opérations soient effec- tuées dans une région ou dans des conditions atmosphériques où l'air comporte une proportion excessive d'humidité, on comprendra que l'on peut employer toutes méthodes appro- priées de séchage de l'air, préalablement à son introduction dans la zone oxydante.
On comprendra que le procédé se prête à l'emploi de modes très différents d'évaporation et de grillage ou d'autres types d'appareillages, dans lesquels le chlorure séché et partiellement déshydraté peut être traité. Il est aussi entendu que diverses modifications peuvent être apportées aux détails du processus sans s'écarter de l'inven- tion qui ne doit pas être considérée comme limitée autrement que le précisent les termes des Revendications annexées.
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"Process for the preparation of finely divided ferric oxide".
The present invention relates to the production of iron oxide and, more particularly, to an improved process for the preparation of ferric oxide, in a finely divided form, by the oxidation of ferrous chloride.
Ferric oxide is widely used in industry in finely divided form as a pigment and in the form of
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red as a polish. More recently, it has become important as a starting material in the preparation of finely divided metallic iron used in powder metallurgy. The product of the present invention is particularly suitable for the uses mentioned above and is usable for many other purposes.
Finely divided iron oxide is obtained from various sources. It has been manufactured starting from various lesions containing iron in solution with mineral acids, for example, iron pickling baths and galvanic baths containing ferrous chloride.
One of the methods hitherto employed for the preparation of ferric oxide from ferrous sulphate recovered from pickling baina or obtained by other means, has involved the calcination of ferrous sulphate at high temperatures close to 700 to 800 C. This process provides the oxide in the form of large magnifying glasses which contain a high amount of impurities, mainly unconverted ferrous sulfate. It is therefore necessary to subject the product coming from the toasting oven to grinding and to repeated washing or levigations in order to free it from the unprocessed sulphate.
It has also been suggested to prepare ferric oxide from solutions containing ferrous chloride, by evaporating these solutions to dryness and then oxidizing the ferrous chloride obtained by air in the presence of water vapor. These processes have the disadvantage that the wet hydrochloric acid vapors formed during the oxidative reaction are very corrosive, rapidly attacking the acids.
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metal parts of apparatus with which they come into contact, unless acid-resistant and expensive materials are used for the construction of the apparatus employed.
It has long been known that when ferric chloride is separated by crystallization from aqueous solutions, the crystalline salt contains 6 molecules of water of crystallization. By heating, the molecules of water of crystallization are gradually removed. The first 4 are removed by heating to about 70-90 C while further heating to about 117 C removes one of the remaining water of crystallization molecules.
Now, it has been found that, when the evaporation and subsequent dehydration of the ferrous chloride crystals are carried out so as to expel all the water of crystallization except the last molecule, the dry white ferrous chloride salt, obtained, FeCl2, H2O, can be oxidized to give ferric oxide by heating in the presence of air in a wide zone of temperatures rising from 45 * Ce and this oxidation is accompanied by the formation of dry hydrochloric acid gas. In other words, it has been found that when the ferrous chloride is in the monohydrate form, the reaction proceeds rapidly at relatively low temperatures and does not require the presence of moisture to promote it.
It has been found, moreover, that there are definite relations between the rate of oxidation and the size and color of the particles of ferric oxide obtained and that the
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The method enables the size and / or color of these particles to be closely determined by suitably combining the oxidation temperature with the arrival of oxygen in the reaction zone.
As the starting material for the application of this process, ferrous chloride of any suitable source can be employed. Spent baths which have been used for hydrochloric acid pickling of iron and steel or for galvanizing are by-products rich in ferrous chloride and these wastes are suitable for the application of the process. The necessary ferrous chloride can be formed, if desired, by the action of hydrochloric acid on scrap iron or steel, such as iron turnings.
The iron sulphate available as a commercial by-product can also be used by first converting it to chloride by treatment with calcium chloride or other chlorides "which gives water insoluble sulphates, and then removing calcium sulphates or other insolubles by filtration or deposition. Iron ore or other raw materials containing iron oxide can be employed by treating them first with hydrochloric acid and extracting the iron chloride solution by filtration or other suitable operations.
Starting from the above, the process for preparing finely divided iron oxide, from ferrous chloride according to the invention, is characterized in that,
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a solution of ferrous chloride is evaporated and heating is continued under dehydrating conditions until only one molecule of water of crystallization remains, and the salt monohydrate is then oxidized, in the absence of free water , to transform it into ferric oxide. This is most conveniently done when starting with a solution of ferrous chloride, heating this solution to temperatures below about 120 ° C to first evaporate the free water and drive out five of the water molecules of crystallization and thus forming dry FeCl2, H2O.
Thereafter, the latter is oxidized directly, giving Fe2O3, by heating under oxidizing conditions at a determined temperature above 45 ° C. which depends on the color and grain size desired. It is only in exceptional circumstances that it will be desirable, from an economic and practical point of view, to carry out the oxidation at temperatures above 300 C. Starting from crystalline ferrous chloride, the oxidation is started. First decompose the crystals and remove five molecules of water of crystallization, after which the remaining FeCl2, H2O is oxidized as indicated above.
The process may be carried out in a discontinuous manner in a single vessel or other suitable apparatus, by evaporating the ferrous chloride solution to bring it to the monohydrate state and continuing to heat the salt. monohydrate in the presence of air at a temperature sufficient to cause the desired oxidation.
You can still evaporate the solution
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and the monitored partial dehydration of the obtained ferrous chloride in an evaporator; the partially dehydrated product, after being brought to the state of monohydric, is then transported to a grilling oven or other suitable apparatus, in which the ferrous chloride is heated, by brazing and stirring it, in the presence of air, while it is brought to a temperature sufficient to maintain the oxidation at the desired rate.
To evaporate solutions of ferrous chloride or to carry out the supervised dehydration of a previously crystallized ferric chloride to obtain the monohydric salt, the operation can be carried out in the presence of air, as indicated above. , since no oxidation of the chloride occurs under the conditions of evaporation until the first five molecules of water of crystallization have first been removed. However, the process lends itself to a different procedure in which the evaporation and dehydration operations are carried out in the absence of air.
Since in the practice of this process, the ferrous chloride is converted directly into ferric oxide without passing through an intermediate state of ferric chloride, the possibility of hydrolysis of the ferric chloride to an insoluble iron oxychloride or hydroxide is eliminated. . The absence of water vapor causes dry hydrochloric acid to form in the reaction, making it possible to use ordinary iron equipment in carrying out the process.
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During the oxidation stage, the temperature can generally be kept below those of earlier processes in which ferrous chloride is oxidized by means of steam or water vapor and air. .
The invention will be better understood by means of the following examples:
EXAMPLE 1.
A concentrated aqueous solution of ferrous chloride was divided into six fractions hereinafter referred to as: Samples 1A, 2A, SA, 1B, 2B, 3B. The samples marked A were evaporated, allowing the liberated water to escape freely, and then oxidized by heating without stirring in air, at various temperatures. Samples A were processed in open containers. Samples marked B were processed by spreading these portions of the solution in a thin layer on a hot plate. The action of oxygen on the B samples was stronger because of the thinner layer.
The results are shown in the following table:
EMI7.1
<tb> Sample- <SEP> Temperature <SEP> Duration <SEP> of <SEP> Thickness <SEP> of <SEP> Quantity <SEP> obtained
<tb> lon. <SEP> C <SEP> heating <SEP> the <SEP> layer <SEP> grams
<tb> ¯¯¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> hours <SEP> dry <SEP> mm. <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
<tb>
<tb> lA <SEP> 270 <SEP> 60 <SEP> 6 <SEP> 23
<tb> 2A <SEP> 170 <SEP> 125 <SEP> 6 <SEP> 28
<tb> 3A <SEP> 105 <SEP> 500 <SEP> 6 <SEP> 26
<tb> 1B <SEP> 270 <SEP> 0.75 <SEP> 1 <SEP> 6.5
<tb> 2B <SEP> 170 <SEP> 5.25 <SEP> 1 <SEP> 6. <SEP> 5
<tb> 3B <SEP> 105 <SEP> 27 <SEP> 1 <SEP> 7.5
<tb>
The color of the products varied from dark purple to red-orange in the following order: 1A, 2A, 3A, 1B, 2B, 3B.
The grain size decreased in the following order: 1A, 2A, 1B, 2B, 3A, 3B.
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From time to time the samples were taken and examined for ferrous chloride and ferric chloride. In each case it was found that the remaining iron chloride was in the ferrous state.
Due to the absence of any addition of water vapor and the freedom of the water released from the iron chloride to escape from the reaction zone, the iron chloride was turned into a white salt. (FeCl2, H2O) in each case, before the oxidation started.
EXAMPLE II.
A concentrated solution of ferrous chloride was evaporated at 118 ° C and until white FeCl2, H2O had formed. The residue was then transported into a mortar heated to 160 ° C. and periodically ground. After 26 hours the salt was completely transformed into ferric oxide of a dark red color similar to that of Sample 1B of Example I, but its grain size was much finer than that of Sample 1B. .
It will be seen from these Examples that the oxidation is capable of being directed as desired for the determination of the color and grain size of the final iron oxide. Higher temperatures generally give a darker colored end product; they also give a larger grain size.
The rate of oxidation of ferrous chloride is also subject to monitoring, regardless of the temperature used, by varying the quantity of air available for the oxidation, or by adjusting the quantity of air supplied,
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either by varying the thickness of the ferrous chloride layer subjected to oxidation, or by monitoring the brazing. The faster the oxidation, the lighter the color of the product obtained. Likewise, faster oxidation results in smaller grain sizes.
However, the decrease in grain size is not proportional to the change in color caused by lowering the oxidation temperature or by increasing the amount of air available for oxidation.
It is therefore possible, by applying the present method, to control both the color and the grain, each independently of the other. It is possible, for example, to obtain two different products of the same color, but differing in grain size, by oxidizing one at high temperature in the presence of a large quantity of oxygen, and the other at low temperature and with a lower quantity of oxygen. The product obtained at the higher temperature will have the same color as the other, but will have a larger grain size. It is also possible to obtain two products of the same grain size, but differing in color.
Thus, products of a certain desired grain size can be prepared in different colors and products of a desired shade can be prepared in different grain sizes.
The process is suitable for continuous process operation.
The hydrochloric acid from the oxidation stage can, if desired, be returned to the circuit and used to form additional ferrous chloride for use.
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to serve as a starting material.
The iron oxide produced by this process will find use, in general, for the various uses for which iron oxide has been employed heretofore. The process is particularly suitable for the preparation of iron oxide pigments because of the excellent means it provides for determining shade and grain size. The process is also particularly suitable for the preparation of iron particles by reduction of the oxide, for use in powder metallurgy where it is desired to closely control the grain size of the iron powder. The process also has special advantages when applied to the manufacture of polishing pads.
The possibility of applying the closed-loop process will be appreciated from the standpoint of the use and recovery of hydrochloric acid formed in the oxidation stage of the process. Because the hydrochloric acid can be -and, preferably, is- recovered in the state of a dry gas -or in principle dry-, the applications of the invention in closed circuit are greatly multiplied and little - to understand the treatment of iron ores and other ferrous materials under either dry or wet cbloruration conditions to form the initial ferrous chloride which must be transformed into iron oxide and hydrochloric acid in the process of the process.
Although the use of "air" as the oxidizing agent has been mentioned herein, it will be understood that this term includes any oxidizing gas which causes the reaction.
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oxidant without introducing unwanted by-products or other complications in the process. By way of fairly common examples, mention may be made of oxygen and oxygen enriched air.
It will also be understood that, when atmospheric air is employed, this contains more or less water, but in a relatively small quantity, unless the drying of the air is resorted to. When mentioning, in the present document, the production of "dry" hydrochloric acid, we do not want to exclude the presence of humidity in the proportions in which it can be introduced into the gases due to normal or average humidity. atmospheric air introduced into the oxidizing zone. If hydrochloric acid gas of absolute dryness is desired, or the operations are carried out in an area or under atmospheric conditions where the air contains an excessive proportion of moisture, it will be understood that one can employ all appropriate methods of drying the air, prior to its introduction into the oxidizing zone.
It will be understood that the process lends itself to the use of very different modes of evaporation and roasting or other types of apparatus, in which the dried and partially dehydrated chloride can be treated. It is also understood that various modifications may be made to the details of the process without departing from the invention which should not be construed as being limited other than as specified in the terms of the appended Claims.