CH279624A - Procédé de préparation d'oxyde ferrique finement divisé. - Google Patents

Procédé de préparation d'oxyde ferrique finement divisé.

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CH279624A
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    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
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    • C01G49/06Ferric oxide [Fe2O3]

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Description


  Procédé de préparation d'oxyde ferrique finement divisé.    La présente invention concerne mn pro  cédé de préparation d'oxyde ferrique fine  ment divisé, par oxydation du chlorure fer  reux.  



  L'oxyde ferrique est très employé dans       l'industrie,        sous    forme     finement        divisée,     comme pigment et comme rouge à polir. Plus  récemment, il a acquis de l'importance comme  produit de départ     pour    la     préparation    de fer  métallique finement divisé, employé dans la.  



  métallurgie des poudres. Le produit obtenu  selon la présente invention convient particu  lièrement aux usages mentionnés ci-dessus et  est utilisable pour beaucoup d'autres fins.  



  L'oxyde de fer finement divisé a déjà été  fabriqué en partant de diverses solutions con  tenant des sels de fer, par exemple, des bains  de décapage du fer ou des bains     galvaniques     contenant du chlorure ferreux.  



  L'une des méthodes employées jusqu'à  présent pour la préparation de l'oxyde ferri  que à partir du sulfate ferreux provenant de  bains de décapage ou autres comporte la cal  cination du sulfate ferreux à des tempéra  tures voisines de 700 à 800  C. Ce procédé  fournit l'oxyde     sous        forme    de gros morceaux  qui contiennent une forte quantité d'impure  tés, principalement du     sulfate    ferreux non  transformé. Il est donc nécessaire de     sou-          omettre    le produit     sortant    du four à     un          broyage    et à des lavages ou lévigations répé  tés pour le débarrasser du sulfate non trans  formé.

      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    fer  reux obtenu, par d'air, en présence de vapeur  d'eau. Ces procédés présentent l'inconvénient  que les vapeurs d'acide chlorhydrique humides,  formées     pendant    la réaction oxydante, sont  très corrosives, attaquant rapidement les par  ties métalliques des appareils avec lesquelles  elles entrent en contact, ce qui oblige à em  ployer pour la construction des appareils des  matériaux résistant aux acides et coûteux.  



  On sait que le chlorure ferreux cristallise  avec 6 ou 4 molécules d'eau, suivant la tem  pérature ambiante. Par chauffage, les molé  cules d'eau de cristallisation sont chassées  progressivement. A 70-90  C, toutes les mo  lécules d'eau sont     chassées    excepté les deux       dernières,        tandis        qu'un    nouveau chauffage à.  120  C     environ    enlève     l'une        des    molécules  d'eau de cristallisation     restantes.     



  Or, on a trouvé que, lorsque la déshydra  tation des     #istaux    de chlorure ferreux     est          conduite    de manière à .chasser toute l'eau de       cristallisation        sauf    la     dernière    molécule, le  sel blanc obtenu     (FeC12,    H20) peut être       oxydé    en donnant -,de l'oxyde ferrique par       chauffage    en     présence    de l'air     dans    une large  zone de températures, à partir de 45  C,

   et  que     cette        oxydation        est        aecompagnée    de la  formation .de     gaz        chlorhydrique    sec. En d'au-      tees termes, lorsque le chlorure ferreux est  sous la forme monohydratée, l'oxydation se  développe rapidement, à des     températures    re  lativement basses, et n'exige pas la     présence     d'humidité pour la favoriser.  



  Des expériences ont démontré, en outre,  qu'il existe des relations définies entre la vi  tesse de l'oxydation, d'une part, et la gros  seur et la couleur des particules d'oxyde fer  rique abtenues, d'autres part, et que le pro  cédé permet de choisir et de prévoir la gros  seur et/ou la couleur de ces particules, en ré  glant convenablement à la fois la tempéra  ture d'oxydation et l'arrivée du gaz oxydant  dans la zone de réaction.  



  Comme matière de départ pour l'applica  tion de ce procédé, on peut employer du chlo  rure ferreux contenant de l'eau, de toute pro  venance appropriée. Des bains employés pour  1e décapage du fer et de l'acier à l'acide chlor  hydrique ou pour la galvanisation constituent  des sous-produits riches en chlorure ferreux  et propres à l'application du procédé. Le  chlorure ferreux     nécessaire    peut être égale  ment obtenu, par l'action de l'acide chlorhy  drique sur     des    déchets de fer ou d'acier,  comme les tournures de fer.

   Le sulfate de fer,  disponible à titre de sous-produit, peut aussi  être     employé,    en le transformant d'abord en  chlorure par un traitement avec chi chlorure  de calcium ou d'autres chlorures qui donnent  des sulfates insolubles dans l'eau, et en élimi  nant ensuite les sulfates insolubles par filtra  tion ou par dépôt. Le minerai de fer ou     d'al-          ires    matières     premières    contenant de l'oxyde  de fer peuvent aussi être employés, en les  traitant d'abord par l'acide chlorhydrique et.  en purifiant la solution de chlorure de fer par  filtration ou toute autre opération appro  priée.  



  Suivant l'invention, le procédé de prépa  ration d'oxyde de fer finement divisé, à par  tir du chlorure ferreux, est caractérisé en ce  qu'on chauffe du chlorure ferreux contenant  de l'eau (c'est-à-dire en solution aqueuse ou  sous forme de sel polyhydraté) jusqu'à for  mation du sel monohydraté et en ce qu'on    oxyde ensuite le sel monolydraté, en l'ab  sence d'eau libre, pour le transformer en  oxyde ferrique. Quand on part d'une solution  aqueuse de chlorure ferreux, on opère, de pré  férence, en     chauffant    cette solution à des  températures inférieures à l20  C, pour éva  porer d'abord l'eau libre et chasser l'eau de  cristallisation, sauf la dernière molécule, et  former ainsi du FeC12, H20 sec.

   L'oxyda  tion peut être effectuée par chauffage en pré  sence d'un gaz oxydant à une température  déterminée, supérieure à q5  C et qui dépend  de la couleur et de la grosseur de grain que  l'on désire obtenir. Ce n'est que dans des cir  constances exceptionnelles qu'il sera désira  ble, du point de vue économique et pratique,  d'effectuer l'oxydation à des températures  supérieures à 300  C.

   Si l'on part du chlo  rure     ferreux        cristallisé,    sous     forme        de    sel  polyhydraté, on chauffe d'abord ce sel pour  éliminer toutes les     molécules    d'eau de cris  tallisation, sauf la. dernière, après quoi le       FeC12,        H20    restant est oxydé comme on l'a  indiqué     plus    haut.  



  Le procédé peut être     mis    en     aeuvre    d'une  manière :discontinue par charges     successives          traitées    dans un récipient unique ou un autre       appareil    approprié.  



  On peut. encore effectuer l'évaporation de  la. solution     et.    la déshydratation     partielle    du  chlorure     ferreux        dans    un     évaporateur;    le pro  duit .amené à l'état de     monohy.drate        est    en  suite transporté dans un four à     griller    au  autre appareil approprié, dans lequel le chlo  rure ferreux est. chauffé, en le     brasant.    en pré  sence     :

  d'lair,    tandis qu'on le porte à une     tein-          pératuré    suffisante     -pour    maintenir la     vitesse     d'oxydation     désirée.     



  Le     chauffage    du chlorure ferreux pour  obtenir lie seul     monohydraté    peut s'effectuer  en présence de l'air, puisque pratiquement  aucune oxydation du chlorure ne se produit  jusqu'à ce que le     monohydrate    soit formé. Ce  pendant, l'évaporation et la déshydratation  peuvent aussi être effectuées à l'abri de L'air.  



  Le chlorure ferreux étant.     transformé    di  rectement en oxyde     ferrique    sans     passer        par         l'intermédiaire du chlorure ferrique, on sup  prime la possibilité d'une hydrolyse du chlo  rure ferrique en oxychlorure ou hydroxyde  de fer insolubles. L'absence d'eau libre     per-          metd'obtenir    du gaz chlorhydrique sec, ce qui  rend possible la mise en     #uvre    du procédé  dans un appareillage en fer ordinaire.  



  Pendant l'oxydation, on peut     généralement     maintenir la température au-dessous de celles  des procédés antérieurs, dans lesquels le chlo  rure, ferreux est oxydé au moyen de vapeur  d'eau et d'air.  



  L'invention sera mieux comprise an moyen  des exemples qui suivent    Exemple I:  Une     solution    aqueuse concentrée de chlo  rure ferreux a été divisée en six fractions dé  signées ci-après par: échantillons 1A, 2A, 3A,  1B, 2B, 3B. Les échantillons A ont été éva  porés, en     laissant    l'eau s'échapper librement,  et oxydés ensuite par chauffage à l'air, sans  brasage, à diverses températures et dans des  récipients ouverts. Les échantillons B ont été  répandus en couche mince sur une plaque  chaude. L'action de l'oxygène sur les     échan-          tillons    B a été     plus    forte, du fait de la plus  faille épaisseur de la couche.

   Les résultats  sont indiqués dans le tableau suivant  
EMI0003.0010     
  
    Température <SEP> Durée <SEP> Epaisseur <SEP> de <SEP> la
<tb>  Echantillon <SEP> d'oxydation <SEP> du <SEP> chauffage <SEP> couche <SEP> sèche <SEP> oxyde <SEP> ferrique
<tb>   Q <SEP> heures <SEP> mm <SEP> obtenu <SEP> gramme
<tb>  IA <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> 6.5
<tb>  3B <SEP> 105 <SEP> 27 <SEP> 1 <SEP> 7.5       La couleur des produits obtenus varie du  pourpre foncé au rouge orange dans l'ordre  suivant: 1A, 2A, 3A, 1B, 2B, 3B. La gros  seur des grains décroît dans l'ordre suivant  IA, 2A, 1B, 2B, 3A, 3B.  



  De temps en temps, on a prélevé des  échantillons et on a analysé leur teneur en  chlorure ferreux et en chlorure ferrique. Dans  chaque cas, on a trouvé que le chlorure res  tant était à l'état ferreux.  



  Du fait qu'on n'ajoute pas de vapeur  d'eau et que l'eau évaporée peut s'échapper  librement, le chlorure de fer     est        transformé     en un sel blanc (FeCl2,H20)dans chaque  cas, avant que l'oxydation ne commence.  



  Exemple II:  Une solution concentrée de chlorure fer  reux a été évaporée à 118  C et jusqu'à ce  que le FeC12, H20 blanc se fût formé. Le  résidu a été ensuite transporté dans un mor  tier chauffé à 160  C et broyé périodiquement.    Après 26 heures, le sel était complètement  transformé en oxyde ferrique d'une cauleur  rouge     sombre,    semblable à celle de l'échan  tillon 1B de l'exemple 1, mais dont les grains  étaient     beaucoup    plus fins que     ceux    de  l'échantillon 1B.  



  D'après ,ces     exemples,    l'oxydation est donc  susceptible d'être dirigée en fonction de la  couleur et     @de    la     grosseur        @de    grain désirées.  Des     températures        supérieures        donnent,    en  général, un produit final de couleur ,plus fon  cée;

       elles    donnent aussi     des        grains    plus     gros.     La     vitesse        d'oxydation    du chlorure ferreux  doit aussi être     surveillée,    indépendamment de  la température, en     faisant.    varier la quantité  d'air     @disponible    pour l'oxydation soit en ré  glant la quantité d'air fourni soit en faisant       varier        d'épaisseur    de     la,couche    de .chlorure fer  reux soumise à l'oxydation,

       soit    encore en sur  veillant ale     brassage.        Phis    l'oxydation s'effec  tue     rapidement,        plus    la nuance du     pro-duit     obtenu     est        claire.    De même, une     oxydation         plus rapide donne des grains plus petits. Ce  pendant, la diminution de la grosseur des       grains    n'est pas     proportionnelle    à la varia  tion de nuance provoquée par l'abaissement  de la température d'oxydation ou par l'aug  mentation de la quantité d'air     rdisponible    pour  l'oxydation.

   Il est donc possible, en appli  quant le présent procédé, de régler à la fois  la nuance et la grosseur des grains, chacune  indépendamment de l'autre. Il est possible,  par exemple, d'obtenir deux produits de même  nuance, mais différant par la grosseur de  grain, en oxydant l'un à haute température  en     présence    d'une grande quantité d'oxygène,  et l'autre à basse température et avec une  quantité plus faible d'oxygène. Le produit  obtenu à la température la phus haute aura  la même nuance que l'autre, mais il aura une  plus forte grosseur de gain. II est, de même,  possible d'obtenir deux produits de même  grosseur de gain, mais différant par la  nuance.

   Ainsi, les produits d'une grosseur de  grain désirée peuvent être préparés en diffé  rentes nuances et des produits d'une nuance  désirée peuvent être préparés en différentes       grosseurs    de gain.  



  Le procédé peut être appliqué aussi d'une  manière continue, L'acide chlorhydrique pro  venant de l'oxydation peut, si on le désire,  être remis dans le circuit et employé pour  préparer du chlorure ferreux destiné à servir  de produit de départ.  



  Du fait que l'acide chlorhydrique peut  être - et, de préférence, est - récupéré à  l'état de gaz sec ou pratiquement sec, l'in  vention peut être appliquée au traitement  de minerais de fer et d'autres matériaux con  tenant du fer, qui, soit par voie sèche, soit  par voie humide, sont transformés en chlorure  ferrcux puis en oxyde de fer et en acide chlor  hydrique.  



  L'oxyde de fer produit par ce procédé  trouvera son emploi, en général, pour     les    di  vers usages auxquels l'oxyde de fer a été em  ployé jusqu'à présent. Le procédé est parti  culièrement propre à la préparation de pig  ments d'oxyde de fer, en raison de l'excellent  moyen qu'il fournit de choisir et de prévoir    la nuance et la grosseur de grain. Le procédé  convient aussi particulièrement à la prépara  tion d'un oxyde qui, par réduction, donne  de la poudre de fer employée dans la métal  lurgie des poudres, et dont la grosseur de  grain peut être réglée à volonté. Le procédé  a aussi certains avantages quand il est appli  qué à la fabrication de rouges à polir.  



  Bien qu'on ait mentionné, dans les exem  ples, l'emploi de l'air comme agent d'oxyda  tion, il est évident que     tout    gaz oxydant  approprié, tel que l'oxygène et l'air enrichi  d'oxygène, peut le remplacer.  



  Quand on emploie l'air atmosphérique, qui  contient plus ou moins d'humidité, l'acide  chlohydrique  sec  produit contiendra, lui  aussi, de l'humidité. Si l'on désire un gaz  chlorhydrique d'une siccité absolue, on peut  évidemment employer toute méthode appro  priée de séchage de l'air, préalablement à son  introduction dans la zone oxydante.

Claims (1)

  1. REVENDICATION : Procédé de préparation d'oxyde ferrique finement divisé, caractérisé en ce qu'on chauffe du chlorure ferreux, contenant de l'eau, jusqu'à formation du sel monohydraté et en ce qu'on oxyde ensuite le sel monohy- draté, en l'absence d'eau libre, pour le trans former en oxyde ferrique. SOUS-REVENDICATIONS 1.
    Procédé suivant la revendication, carac térisé en ice qu'on utilise une solution aqueuse de -chlorure ferreux, que l'on concentre pour former des cristaux, et en ce qu'on chauffe ces cristaux dans -des conditions non oxy dantes jusqu'à formation du sel monohydr.até. 2.
    Proicédé selon la revendication, carac térisé en @ce que l'oxydation @du sel mono- hydraté est effectuée par chauffage en pré sence d'un gaz oxydant. 3. Procédé suivant la sous-revendication 2, caractérisé en ce que l'oxydation se fait à une température comprise entre 45 et 300 C.
    4. Procédé suivant la revendication, carac- térisé en ce qu'on utilise .le chlorure ferreux soirs forme de sel polyhydraté. 5. Procédé suivant 1a sous-revendication 4, caractérisé en ce que la transformation du chlorure ferreux polyhydraté en sel monohy- draté se fait par chauffage à une température ne dépassant pas 120 C. 6.
    Procédé suivant la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'on emploie comme solu tion aqueuse contenant du chlorure ferreux un bain de décapage épuisé et préalablement purifié. 7. Procédé suivant la revendication, exé cuté d'une manière continue et caractérisé en ce que le gaz chlorhydrique formé lors de l'oxydation du sol monohydraté est renvoyé dans le circuit, pour attaquer une matière contenant du fer et reformer du chlorure fer reux.
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