DE1120438B

DE1120438B - Verfahren zur Herstellung von Eisenoxydpulver

Info

Publication number: DE1120438B
Application number: DEM40660A
Authority: DE
Inventors: De Witt Henry West; David Myers Llewelyn
Original assignee: Mond Nickel Co Ltd
Current assignee: Mond Nickel Co Ltd
Priority date: 1958-03-14
Filing date: 1959-02-28
Publication date: 1961-12-28
Also published as: NL236981A

Description

Verfahren zur Herstellung von Eisenoxydpulver Zur Herstellung von Ferriten wird ein reines Eisenoxyd (Fe. 0, mit 69,9 °/o Eisen) in feinverteilter Form verlangt. Es kann nicht durch oxydierendes Rösten von reinem Eisenpulver gewonnen werden, weil das Röstgut ein schwarzes magnetisches Eisenoxyd ist. Seine Herstellung kann in der Weise erfolgen, daß das Metallpulver zunächst in einen Stoff umgewandelt wird, der im wesentlichen einen wasserhaltigen Oxydkuchen darstellt, welcher dann zur Gewinnung des verlangten Produktes calciniert, d. h. bei niedriger Temperatur geröstet wird. Zur Herstellung dieses Kuchens ist das Eisenpulver zunächst mittels Dampf während 6 Stunden bei 400°C oxydiert und anschließend während längerer Zeit in Wasser vermahlen worden, um die Oxydation und Hydration zu vervollständigen. Das Mahlprodukt wird dann durch Calcinieren bei 500°C in Eisenoxyd umgewandelt.
Es wurde gefunden, daß dieses Verfahren wesentlich vereinfacht werden kann und es nicht notwendig ist, die Oxydation und Hydration vor dem Calcinieren zu vervollständigen.
Erfindungsgemäß wird lediglich eine Haut von wasserhaltigem Oxyd auf dem Eisenpulver gebildet und dann das Pulver calciniert; es wurde gefunden, daß das Pulver ohne Vermahlung in Wasser in das gewünschte Oxyd umgewandelt werden kann.
Die Haut kann durch Oxydieren des Eisenpulvers in Heißwasser mittels eines Luft-Kohlensäure-Gemisches gebildet und nach Beendigung der Oxydation überschüssiges Wasser durch Filtrieren od. dgl. entfernt werden, wobei ein Kuchen zurückbleibt, der dann calciniert wird.
Das am besten geeignete Ausgangspulver kann durch thermische Zersetzung von Eisencarbonyl erhalten werden; dieses Pulver wird im allgemeinen Carbonyleisenpulver genannt. Es wird in verschiedenen Sorten mit wechselnder Teilchengröße sowie mit wechselnden Kohlenstoff und Stickstoffgehalten hergestellt. Diese Sorten sind: erstens Sorte E mit einer mittleren Teilchengröße von annähernd 5 #t und einem Kohlenstoffgehalt von annähernd 0,60/" zweitens Sorte DF mit einer mittleren Teilchengröße von annähernd 3 p, und einem Kohlenstoffgehalt von annähernd 1,0"/" drittens Sorte DF (entkohlt) mit einer mittleren Teilchengröße von annähernd 3,5 u, und einem Kohlenstoffgehalt von annähernd 0,2°/0; viertens Sorte B mit kleiner Teilchengröße und niedriger Massendichte mit annähernd 0,60/, Kohlenstoff; diese Sorte ähnelt Watte. Obschon alle diese Sorten Verwendung finden können, werden die Sorten mit der geringsten Teilch-.ngröße, d. h. die Sorten DF oder B bevorzugt.

Das Verhältnis von Kohlensäure zu Luft im Gasgemisch sollte zumindest 1 : 40 und vorzugsweise zumindest 1 : 20, aber nicht mehr als 1 : 5 sein. Tabelle 1 zeigt die bei wechselndem Verhältnis von Kohlensäure zu Luft erhaltenen Ergebnisse; bei diesen Versuchen wurde das Gasgemisch in ein Gefäß mit einem Rührer eingeleitet und das Eisenpulver kontinuierlich in einer Wassermasse von 80°C gerührt. Das hierzu verwendete Pulver (Sorte E) besaß eine Teilchengröße von 4,45 lt und enthielt 0,81 °/o C sowie 0,54°/o N.. Das Gasgemisch wurde mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 1001 je Stunde für je 100 g Carbonylpulver während 6 Stunden durch das Gefäß geleitet. Anschließend wurde dann der Behälterinhalt filtriert, wobei sich ein nasser Kuchen ergab, der bei 500°C in Luft calciniert wurde.

Tabelle 1

Verhältnis Röstprodukt Farbe

CO.,: Luft

°:'" Fe i °'° C

keine C O, 95,1 I 0,67 Blauschwarz

1: 40 72,0 I 0,045 Rot

1:20 72,2 0,047 Rot

1:10 71,1 1 0,047 Rot

1:5 70,7 1 0,025 Rot

Obschon die Temperatur bei der Naßoxydation schwanken kann, ist trotzdem - wie Tabelle Il zeigt -eine Temperatur von zumindest 80°C erwünscht; bei diesen Versuchen betrug das Verhältnis von Kohlensäure zu Luft 1 : 20; die Versuchsbedingungen waren mit Ausnahme der Temperaturänderung die gleichen wie die vorgenannten.

Tabelle III

Pulversorte Teilchengröße Anfangszusammensetzung Endröstprodukt Farbe

(.t °%o C I °/o N °/o Fe I °/o C

DF .................... 2,93 1,26 2,0 70,9 0,014 Glänzendrot

DF (entkohlt) . .. . . . ... . 3,75 0,014 - 70,9 0,016 Glänzendrot

E ..................... 4,45 0,81 0,54 72,2 0,047 Rot

Es wurde gefunden, daß unter den angegebenen Bedingungen eine Behandlung von zumindest 6 Stunden erforderlich ist, um eine zufriedenstellende Umwandlung in der Naßbehandlungsstufe zu erreichen. Die Teilchengröße des Ausgangspulvers sollte so klein wie möglich sein. Unter denselben Bedingungen (Temperatur: 80C und Kohlensäure-Luft-Verhältnis: 1 :20) wurden die in Tabelle 111 zusammengestellten Ergebnisse erhalten.

Diese Tabelle zeigt, daß die feinen Stammeisenpulver höher gefärbte Produkte und fast den theoretischen Eisengehalt ergaben. Der Kohlenstoffgehalt des Ausgangspulvers scheint die Eigenschaften des roten Eisenoxyds nicht zu beeinflussen.
Die verwendete Wassermenge kann z. B. im Verhältnis von 2 Teilen Wasser zu 1 Teil Pulver, auf das Gewicht bezogen, gewählt werden, so daß das behandelte Material im wesentlichen breiig ist.
Unter Berücksichtigung aller dieser Umstände wird das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise so durchgeführt, daß zur Naßoxydation ein Kohlensäure-Luft-Verhältnis von 1 : 20 gewählt wird, die Temperatur 80' C beträgt und die Behandlung 6 Stunden dauert.
Der erhaltene nasse Kuchen ist sehr reaktionsfähig, und zum Calcinieren, bei welchem die Temperatur 500C nicht zu übersteigen braucht, ist freier Luftzutritt alles, was verlangt wird.
Beispielsweise wurde ein Gasgemisch mit einem Kohlensäure-Luft-Verhältnis von 1:20 durch den Brei mit einer Geschwindigkeit von 2101/Std. geleitet, wobei der Brei gerührt wurde. Die Temperatur betrug 80''C und die Behandlungsdauer 6 Stunden. Der teilweise oxydierte Brei wurde dann zwecks Gewinnung eines Kuchens filtriert, der bei freiem Luftzutritt in einer elektrisch beheizten Muffel während zwei Stunden bei 500° C calciniert wurde. Das rote Eisenoxyd wurde dann während 6 Stunden bei einem Verhältnis der Stahlkugeln zum Pulver von 1 : 1 langsam gemahlen. Das Fertigoxyd enthielt: 0,012°/o C, < 0,01 °/v Cu, < 0,01 °/o Si 02, 0,1 % Ni, 70,7 % Fe, Zink: Spuren.
Zur Ferritherstellung wird ein sehr feines Pulver verlangt; das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Eisenoxyd kann vorteilhaft in Stahlbehältern unter Verwendung von Stahlkugeln langsam gemahlen werden, um das gewünschte Produkt zu ergeben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Gewinnung von Eisenoxydpulver, das zur Herstellung von Ferriten verwendet wird, durch Oxydation und Hydration von Eisenpulver, insbesondere Carbonyleisenpulver, mit anschließendem Calcinieren des erhaltenen Produktes, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Eisenpulver durch Oxydation in heißem Wasser mittels eines aus Kohlensäure und Luft bestehenden Gasgemisches (1 : 40 bis 1 : 5) eine dünne Oxydschicht gebildet, das überschüssige Wasser von dem Pulver getrennt, das Pulver calciniert und fein gemahlen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Kohlensäure zu Luft im Gemisch zwischen 1 : 20 und 1 : 5 liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Naßoxydation bei einer Temperatur von zumindest 80° C erfolgt.