ES2587002T3 - Procedimiento para la preparación de magnetitas de bajo contenido de silicio - Google Patents
Procedimiento para la preparación de magnetitas de bajo contenido de silicio Download PDFInfo
- Publication number
- ES2587002T3 ES2587002T3 ES01962973.2T ES01962973T ES2587002T3 ES 2587002 T3 ES2587002 T3 ES 2587002T3 ES 01962973 T ES01962973 T ES 01962973T ES 2587002 T3 ES2587002 T3 ES 2587002T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- mol
- iii
- content
- magnetite
- suspension
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title description 2
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 51
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 5
- -1 alkaline earth metal carbonates Chemical class 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 3
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910001860 alkaline earth metal hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004040 coloring Methods 0.000 claims description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002966 varnish Substances 0.000 claims description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 12
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 229910021577 Iron(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 101000623895 Bos taurus Mucin-15 Proteins 0.000 description 1
- 229910002588 FeOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052598 goethite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M hydroxy(oxo)iron Chemical compound [O][Fe]O AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/08—Ferroso-ferric oxide [Fe3O4]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/11—Powder tap density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/42—Magnetic properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Procedimiento para la preparación de una magnetita con un contenido de Si de como máximo el 0,025 % en peso con un porte cúbico, con un tamaño de partícula medio (determinado según tomas de microscopio de transmisión con un aumento de 33 000 veces) de 0,1 a 0,3 μm, con una superficie específica de 6 a 9 m2/g, una fuerza coercitiva (medida con una intensidad de campo de 5000 Oe >= 397,9 KA/m) de 80 a 110 Oe (6,366 KA/m a 8,754 KA/m), una magnetización remanente de 13 a 20 nTm3/g, un valor de pH de 7 a 10 y una densidad aparente de 0,6 a 0,9 g/cm3, caracterizado por que: a. se dispone un componente alcalino en forma de una solución acuosa bajo gas protector, b. se calienta a una temperatura de precipitación de 65 a 85 °C, preferentemente de 70 a 80 °C. c. un componente de hierro II con una concentración de Fe de 55 a 105 g/l de Fe, preferentemente de 71 a 97 g/l de Fe y un contenido de Fe-III del 0,2 al 1,5 % en moles de Fe-III, preferentemente del 0,5 al 1,0 % en moles de Fe-III con una velocidad de 0,25 a 1,5 mol Fe/h*mol NaOH se añade hasta un valor de pH de la suspensión medido a la temperatura de precipitación de 8,0 a 9,7, preferentemente de 8,5 a 9,5 y d. la oxidación de la suspensión se lleva a cabo con un oxidante con una velocidad del 7 al 25 % en moles de Fe- II/h, preferentemente del 11 al 23 % en moles de Fe-II/h hasta un contenido de Fe-III del 65 al 75 % en moles de Fe-III.
Description
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
DESCRIPCION
Procedimiento para la preparacion de magnetitas de bajo contenido de silicio
La presente invencion se refiere a particulas de magnetita, procedimientos para su preparacion y a su uso en la produccion de toneres.
Las magnetitas en forma de particulas que se preparan a partir de soluciones acuosas mediante un procedimiento de precipitacion se conocen desde hace tiempo. Fireman ya obtuvo en el ano 1905 una patente (documento US-A 802 928) en la que describe la preparacion de magnetita mediante precipitacion de sulfato de hierro II con un componente alcalino y posterior oxidacion con aire. Partiendo de esta invencion basica se han concedido desde entonces numerosas patentes para la preparacion de magnetitas segun el procedimiento de precipitacion.
Esos materiales se usaron en primer lugar para la produccion de pinturas de todo tipo. La particular ventaja de magnetitas frente a los colorantes organicos y negro de humo radica en su mucho mejor resistencia a la intemperie, de tal manera que tales pinturas se pueden aplicar tambien en el exterior. Ademas, se preparan magnetitas de precipitacion para colorear piezas de moldeo de hormigon, tales como adoquines de hormigon o tejas de hormigon. Desde hace bastante tiempo se emplean las magnetitas tambien en la electrofotografia para la produccion de toneres. Para la produccion de toneres para copiadoras con toneres de un componente se emplean de forma particularmente preferente magnetitas que se han preparado segun el procedimiento de precipitacion. El toner magnetico empleado para esto debe presentar distintas propiedades generales. Con el progresivo desarrollo y mejora de las copiadoras e impresoras, los requisitos al toner magnetico y, como consecuencia, a la magnetita usada para el mismo cada vez fueron mayores. La generacion mas novedosa de impresoras consigue una resolucion de mas de 400 dpi (puntos por pulgada), lo que ha llevado al desarrollo de toneres de particula fina con una distribucion de tamano de particulas muy estrecha. Esto tiene como consecuencia que las magnetitas requeridas para esto deben presentar una distribucion de tamano de particula muy estrecha.
Ademas, se requiere un tamano de particula determinado, de tal manera que quede garantizada una distribucion homogenea de las particulas de magnetita en el toner terminado. Las propias magnetitas deben tener una resistencia electrica suficientemente elevada para estabilizar la imagen latente durante la transferencia electroestatica. Ademas, la fuerza coercitiva, la magnetizacion de saturacion y, sobre todo, la magnetizacion remanente deben encontrarse en una relacion correcta con respecto a las intensidades de campo existentes en la maquina. Por tanto, es necesario desarrollar para cada clase de copiadoras toner y, por tanto, magnetitas con propiedades especiales.
Por tanto, el objetivo de la presente invencion es facilitar un procedimiento para la preparacion de una magnetita de particula fina, cubica, de poco contenido de Si con un tamano particular medio de 0,1 a 0,3 pm. Tales magnetitas cuboides de poco contenido de Si son particularmente adecuadas para el empleo en impresoras laser de la generacion mas novedosa (por ejemplo, HP Laserjet 4000). Para este fin de aplicacion, los fabricantes de impresoras requieren una determinada combination de propiedades:
- Fuerza coercitiva aproximadamente 100 Oe
- Magnetizacion remanente de 13 a 20 nTm3/g
- Forma de cubo
- Tamano de particula de 0,1 a 0,3 pm
- Superficie BET aproximadamente 7 m2/g
- Valor de pH (del polvo) de neutro a ligeramente alcalino
- Densidad aparente en el intervalo central (para magnetitas), es decir, ligeramente por debajo de 1 g/cm3
Estas magnetitas, a causa de sus propiedades, son adecuadas para el empleo en pinturas para colorear papel, plastico, barnices, fibras y hormigon al igual de para la produccion de toneres magneticos.
Las magnetitas de precipitacion puras sin adicion de elementos extranos se pueden preparar, segun el documento DE-A 3 209 469, de forma discontinua o, segun el documento DE-A 2 618 058, de forma continua. En el caso de las patentes que se han mencionado anteriormente, se emplea FeSO4 como sal de hierro II. Sin embargo, tambien es posible emplear para la preparacion de una magnetita segun el procedimiento de precipitacion cualquier sal de hierro II soluble. En particular, se contempla en este caso el empleo de FeCl2 tal como se ha descrito en el documento DE-A 3 004 718. El empleo de FeSO4 o FeCl2 tiene la ventaja de que ambas sustancias se pueden adquirir en grandes cantidades de forma muy economica como sustancias de desecho de la industria procesadora del hierro. Como agentes de precipitacion se pueden usar, aparte del hidroxido de sodio empleado mas frecuentemente, tambien CaO o CaCO3 (documento DE-A 3 004 718), amoniaco (documento DE-A 2 460 493) o Na2CO3, MgCO3 o MgO (documento EP-A 0 187 331). Como oxidante se emplea, por norma general, aire. Sin embargo, se describen tambien procedimientos para la oxidacion con nitratos (documentos DD-A 216 040 y DD-A 284 478).
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
En general, esta descrita la preparacion de magnetitas sin dopajes y se han descrito bien por Kiyama (Bull Chem. Soc. Japan, 47 (7), 1974, 1646-50). Sin embargo, aqui no se puede encontrar una indicacion exacta de como se deben preparar las magnetitas requeridas en el planteamiento de objetivos.
En el documento EP 1048619 A1 se describe un procedimiento para la preparacion de magnetita de precipitacion con adicion de un componente de silicato. Tambien en el documento DE19702431 se desvela un procedimiento para la preparacion de magnetita de precipitacion con adicion de un componente de silicato. Ying et. al., J. Beijing Inst. Technol. (Engl. Ed.) 1993, 2 (1), 98-102 y el documento JP43026386 B desvelan procedimientos para la preparacion de particulas de hematita cuboides sin adicion de un componente de silicato.
El tamano de particula y la forma de particula de las magnetitas se puede controlar mediante el pH de precipitacion. En caso de altos valores de pH y valores correspondientemente bajos para la relacion Fe-II/NaOH (menor de 0,47), se obtienen octaedros. Estas particulas tienen relativamente la maxima fuerza coercitiva y remanencia. En un intervalo muy estrecho de la relacion Fe-II/NaOH-, en aproximadamente de 0,47 a 0,49 dependiendo de la temperatura, se producen particulas cubicas.
Gracias a una seleccion adecuada de los parametros de la tecnica del procedimiento es posible ajustar las otras propiedades requeridas. Otro factor influyente importante en la preparacion de magnetitas de precipitacion es el oxidante. En el caso del oxigeno atmosferico, la eficacia depende de la distribution de las burbujas de aire en la suspension. En general, con una corriente creciente de aire aumenta la tendencia a la formation de la goethita termodinamicamente mas estable. En caso de que se desee preparar magnetitas de particula fina, es necesario desarrollar un procedimiento que tenga en cuenta todos los hechos que se han indicado anteriormente. Ademas, es importante que las posibles adiciones (por ejemplo, Si u otros metales) puedan desplazar intensamente la tendencia de formacion de magnetita.
El objetivo que se debe resolver comprende, por tanto, tambien desarrollar un procedimiento para la preparacion de una magnetita que sea adecuada en especial para la aplicacion en toneres de un componente de particula fina. Una magnetita de este tipo debe presentar, aparte de un reducido tamano de particula (aproximadamente 0,2 pm), una remanencia especificada de forma precisa, una fuerza coercitiva definida de forma precisa y una estabilidad termica suficientemente elevada. Ademas, la magnetita debe presentar una distribucion de tamano de particula estrecha.
Este planteamiento de objetivos complejo se ha podido resolver facilitando el procedimiento de acuerdo con la invention. Comprende las siguientes etapas:
1. Disposition de un componente alcalino haciendo pasar un gas protector
2. Calentamiento de esta mezcla con agitation a la temperatura de precipitacion
3. Dosificacion de un componente de hierro II
4. Calentamiento a la temperatura de reaction
5. Oxidation con un oxidante hasta un contenido de Fe III de mas del 65 % en moles.
Por tanto, el objeto de la invencion es un procedimiento para la preparacion de una magnetita de bajo contenido de Si con un habito cubico, con un tamano de particula medio (determinado segun tomas de microscopio de transmision con un aumento de 33 000 veces) de 0,1 a 0,3 pm, con una superficie especifica de 6 a 9 m2/g, una fuerza coercitiva (medida con una intensidad de campo de 5000 Oe = 397,9 KA/m) de 80 a 110 Oe (6366 KA/m a 8754 KA/m), una magnetization remanente de 13 a 20 nTm3/g, un valor de pH de 7 a 10 y una densidad aparente de 0,6 a 0,9 g/cm3 caracterizado por que:
a. Se dispone un componente alcalino en forma de una solution acuosa bajo gas protector.
b. Se calienta a una temperatura de precipitacion de 65 a 85 °C, preferentemente de 70 a 80 °C.
c. Un componente de hierro II con una concentration de Fe de 55 a 105 g/l de Fe, preferentemente de 71 a 97 g/l de Fe y un contenido de Fe-III del 0,2 a 1,5 % en moles de Fe-III, preferentemente del 0,5 a 1,0 % en moles de Fe-III con una velocidad de 0,25 a 1,5 mol Fe/h*mol NaOH se anade hasta un valor de pH de la suspension medido a la temperatura de precipitacion de 8,0 a 9,7, preferentemente de 8,5 a 9,5.
d. La oxidacion de la suspension se lleva a cabo con un oxidante con una velocidad del 7 a 25 % en moles de Fe-II/h, preferentemente del 11 a 23 % en moles de Fe-II/h hasta un contenido de Fe-III del 65 al 75 % en moles de Fe-III.
Como componente alcalino se puede emplear un hidroxido de metal alcalino, un hidroxido de metal alcalinoterreo, un oxido de metal alcalinoterreo, un carbonato de metal alcalino, MgCO3 o amoniaco. Se emplea hierro II normalmente en forma de un componente de Fe II soluble en agua, aplicandose de forma particularmente preferente FeSO4 o FeCl2. Sin embargo, tambien es posible emplear otros compuestos de Fe II solubles en agua cuando los mismos estan disponibles a precios comparables. Como oxidantes se pueden emplear oxigeno atmosferico, oxigeno puro, H2O2, cloratos de metal alcalino (V), cloratos de metal alcalino (VII), cloro o nitratos. De forma particularmente
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
preferente, se emplean oxlgeno atmosferico, oxlgeno puro, H2O2 o nitrato de sodio. En el caso de la oxidacion, se debe tener en cuenta que no se seleccione demasiado elevada la velocidad de oxidacion, ya que entonces se forma a-FeOOH indeseado como segundo compuesto. La velocidad de oxidacion se deberla encontrar entre el 25 y 7 % en moles de Fe-II/h. Esta oxidacion se refiere a una magnetita estequiometrica con el 33,3 % en moles de Fe-II.
Para preparar una magnetita de este tipo a partir de una solucion de Fe-II pura se deben oxidar, por tanto, solo el 66,6 % del Fe-II al Fe-III. Si se oxida una carga con 10 moles de sulfato de Fe-II, por tanto, en 5 h hasta magnetita, entonces resulta una velocidad de oxidacion del 20 % en moles de Fe-II/h, ya que la cantidad que se debe oxidar de Fe II se encuentra en 6,66 moles.
Una forma de realization particularmente preferente para la preparation de la magnetita reivindicada es la siguiente:
Solucion acuosa de hidroxido de sodio con un contenido de 300 g de NaOH por litro se dispone en un reactor de agitation discontinuo con agitation y paso de gas protector. A continuation, se calienta a la temperatura de precipitation pretendida. Si se ha alcanzado la temperatura de precipitation, se precipita con una solucion de sal de hierro II (por ejemplo, FeSO4) hasta que se haya alcanzado el valor de pH pretendido. A este respecto, la temperatura de precipitacion se encuentra entre 65 y 85 °C, preferentemente entre 70 y 80 °C. Como componente de hierro II se emplea solucion de FeSO4 o de FeCl2. Esta solucion tiene un contenido de Fe de 55 a 105 g de Fe/l, preferentemente de 71 a 97 g de Fe/l. El contenido de Fe-III de la solucion se encuentra entre el
0. 2.y el 1,5 % en moles, preferentemente entre el 0,5 y el 1,0 % en moles de Fe-III. El valor de pH pretendido se encuentra entre 8,0 y 9,7, preferentemente entre 8,5 y 9,5.
La dosificacion del componente de Fe-II se realiza con una velocidad de 0,25 a 1,5 mol Fe/h*mol NaOH. Despues de que se ha finalizado la adicion de la cantidad del componente de Fe II, se calienta a la temperatura de reaction. En muchos casos, la temperatura de precipitacion y la temperatura de reaccion son identicas, de tal manera que no es necesaria una etapa particular de calentamiento. Si se ha alcanzado la temperatura de reaccion, se finaliza la exposicion a gas protector y se comienza con la adicion del oxidante. En el caso de una exposicion a aire, se introduce aire a traves de un dispositivo de exposition a gas por debajo del agitador. La velocidad de oxidacion seleccionada se encuentra entre el 25 y el 7 % en moles de Fe-II/h preferentemente entre el 11 y el 23 % en moles de Fe-II/h.
La medicion de las propiedades de las magnetitas terminadas se realiza segun los metodos descritos a continuacion:
1. Los valores magneticos (fuerza coercitiva, magnetization de saturation especlfica, magnetization remanente especlfica) se miden en el magnetometro de vibration de muestras (fabricante Bayer AG, DE) con 5000 Oe = 397,9 KA/m de intensidad de campo.
2. La superficie BET se mide segun DIN 66 131.
Mezcla de gases: 90 % de He, 10 % de N2, temperatura de medicion: 77,4 K Desgasificacion a 140 °C, 60 minutos.
3. Analisis elemental Si
El Si se determina mediante analisis espectral mediante ICP-OES.
4. Analisis elemental Fe, Fe-II, Fe-IlI
Determinaciones segun DIN 55 913. El contenido de Fe-II se establece mediante valoracion con KMnO4 mediante un memotitrator (Mettler DL-70). Se determina Fe-III de forma analoga con TiCb. El contenido total de hierro se calcula a partir de los dos valores individuales y la pesada. La determination de los contenidos de las dos soluciones de medicion se realiza diariamente.
5. Forma de partlcula, tamano de partlcula
Estimation del tamano y la forma de la partlcula a partir de tomas de microscopla de transmision (TEM) con un aumento de 33 000.
6. Determinacion de la densidad aparente
La densidad aparente se determina segun EN ISO 787.
7. Determinacion del valor de pH (del polvo terminado)
La determinacion se realiza segun EN ISO 787-9.
Son de bajo contenido de Si en el sentido de la invention las magnetitas con un contenido de Si de como maximo el 0,025 % en peso, preferentemente como maximo el 0,0025 % en peso, de forma particularmente preferente como maximo el 0,001 % en peso.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Ejemplos Ejemplo 1
En un reactor de agitacion con un volumen util de 100 m3 se pusieron 8000 kg de solucion acuosa de hidroxido de sodio con un contenido 300 g/l, lo que se corresponde con 200 kmol de NaOH. Despues de conectar la exposicion a gas nitrogeno y el agitador, la solucion se calento a 75 °C. En 70 minutos se bombearon ahora 57,5 m3 de solucion de sulfato de hierro II con un contenido de 92,3 g de Fe/l. La velocidad de precipitacion ascendio, por consiguiente, a 0,407 mol Fe/h*mol NaOH. El contenido de Fe-III de la solucion de sulfato de hierro se correspondla con el 0,53 % en moles de Fe-III. Despues de la finalizacion de la adicion, se ajusto un valor de pH de 9,2 (medido a 75 °C). Despues se desconecto la exposicion a gas nitrogeno y se expuso a 450 m3/h de aire a traves de un anillo de exposicion de gas aplicado debajo del agitador. Se interrumpio la exposicion a gas despues de 270 min despues de que se hubo alcanzado un contenido de Fe III del 69,4 % en moles. Por consiguiente, la velocidad de oxidacion ascendio al 22,22 % en moles de Fe-II/h.
Despues de la finalizacion de esta reaccion, se filtro la suspension, se lavo minuciosamente con agua completamente desalinizada y se seco en un secador de pulverizacion de discos con calentamiento directo por gas natural. Antes del secado, la suspension se mezclo con agua completamente desalinizada hasta 350 g/l de Fe3O4 y se seco con un rendimiento de 1500 litros por hora. Mediante el ajuste del quemador se ajusto la temperatura de salida de gas a 115 °C. El tiempo de permanencia medio ascendio a 2 segundos. El polvo obtenido se molio en un molino de impacto.
La magnetita obtenida tenia las siguientes propiedades:
Contenido de Si:
Fuerza coercitiva:
Remanencia especlfica:
Magnetizacion de saturacion especlfica Tamano de partlcula:
Superficie BET:
Valor de pH:
Densidad aparente:
Ejemplo 2
En un reactor de agitacion con un volumen util de 100 m3 se pusieron 8000 kg de solucion acuosa de hidroxido de sodio con un contenido de 300 g/l, lo que se corresponde con 200 kmol de NaOH. Despues de conectar la exposicion a gas nitrogeno y el agitador, la solucion se calento a 75 °C. En 65 minutos se bombearon ahora 58,43 m3 de solucion de sulfato de hierro II con un contenido de 90,9 g de Fe/l. La velocidad de precipitacion ascendio, por consiguiente, a 0,444 mol Fe/h*mol NaOH. El contenido de Fe-III de la solucion de sulfato de hierro se correspondla con el 0,62 % en moles de Fe-III. Despues de la finalizacion de la adicion se ajusto un valor de pH de 9,4 (medido a 75 °C). Despues se desconecto la exposicion a gas nitrogeno y se expuso a 450 m3/h de aire a traves de un anillo de exposicion de gas aplicado debajo del agitador. Se interrumpio la exposicion a gas despues de 300 min despues de que se hubo alcanzado un contenido de Fe III del 70,5 % en moles. Por consiguiente, la velocidad de oxidacion ascendio al 20 % en moles de Fe-II/h.
0,001 % en peso de Si
103 Oe = 8,19 kA/m
193 Gcm3/g = 19,3 nTm3/g
1091 Gcm3/g = 109,1 nTm3/g
0,2 pm
8,2 m2/g
8,8
0,72 g/cm3
Despues de la finalizacion de esta reaccion, se filtro la suspension, se lavo minuciosamente con agua completamente desalinizada y se seco en un secador de pulverizacion de discos con calentamiento directo por gas natural. Antes del secado, la suspension se mezclo con agua completamente desalinizada hasta 350 g/l de Fe3O4 y se seco con un rendimiento de 1500 litros por hora. Mediante el ajuste del quemador se ajusto la temperatura de salida de gas a 115 °C. El tiempo de permanencia medio ascendio a 2 segundos. El polvo obtenido se molio en un molino de impacto.
La magnetita obtenida tenia las siguientes propiedades:
Contenido de Si:
Fuerza coercitiva:
Remanencia especlfica:
Magnetizacion de saturacion especlfica: Tamano de partlcula:
Superficie BET:
Valor de pH:
Densidad aparente:
0,005 % en peso de Si
92 Oe = 7,32 KA/m
153 Gcm3/g = 15,3 nTm3/g
1140 Gcm3/g = 114 nT m3/g
0,2 pm
8,0 m2/g
7,5
0,73 g/cm3
Ejemplo 3
En un reactor de agitacion con un volumen util de 100 m3 se pusieron 7400 kg de solucion acuosa de hidroxido de sodio con un contenido de 300 g/l, lo que se corresponde con 185 kmol de NaOH. Despues de conectar la 5 exposicion a gas nitrogeno y el agitador, la solucion se calento a 75 °C. En 103 minutos se bombearon ahora
52.0 m3 de solucion de sulfato de hierro II con un contenido de 96,7 g de Fe/l. La velocidad de precipitacion ascendio, por consiguiente, a 0,282 mol Fe/h*mol NaOH. El contenido de Fe-III de la solucion de sulfato de hierro se correspondla con el 0,99 % en moles de Fe-III. Despues de la finalizacion de la adicion se ajusto un valor de pH de
8.0 (medido a 75 °C). Despues se desconecto la exposicion a gas nitrogeno y se expuso a 450 m3/h de aire a traves 10 de un anillo de exposicion de gas aplicado debajo del agitador. Se interrumpio la exposicion a gas despues de
540 min despues de que se hubo alcanzado un contenido de Fe III del 71,0 % en moles. Por consiguiente, la velocidad de oxidacion ascendio al 11,11 % en moles de Fe-II/h.
Despues de la finalizacion de esta reaccion, se filtro la suspension, se lavo minuciosamente con agua 15 completamente desalinizada y se seco en un secador de pulverizacion de discos con calentamiento directo por gas natural. Antes del secado, la suspension se mezclo con agua completamente desalinizada hasta 350 g/l de Fe3O4 y se seco con un rendimiento de 1500 litros por hora. Mediante el ajuste del quemador se ajusto la temperatura de salida de gas a 120 °C. El tiempo de permanencia medio ascendio a 1 segundo. El polvo obtenido se molio en un molino de impacto.
20
La magnetita obtenida tenia las siguientes propiedades:
Contenido de Si:
Fuerza coercitiva:
Remanencia especlfica:
Magnetizacion de saturation especlfica:
Tamano de partlcula:
Superficie BET:
Valor de pH:
Densidad aparente:
0,011 % en peso de Si
94 Oe = 7,48 KA/m
160 Gcm3/g = 16 nTm3/g
1090 Gcm3/g = 109 nT m3/g
0,2 pm
7,1 m2/g
8,7
0,84 g/cm3
Claims (8)
- 510152025303540REIVINDICACIONES1. Procedimiento para la preparacion de una magnetita con un contenido de Si de como maximo el 0,025 % en peso con un porte cubico, con un tamano de partlcula medio (determinado segun tomas de microscopio de transmision con un aumento de 33 000 veces) de 0,1 a 0,3 pm, con una superficie especlfica de 6 a 9 m2/g, una fuerza coercitiva (medida con una intensidad de campo de 5000 Oe = 397,9 KA/m) de 80 a 110 Oe (6,366 KA/m a 8,754 KA/m), una magnetization remanente de 13 a 20 nTm3/g, un valor de pH de 7 a 10 y una densidad aparente de 0,6 a 0,9 g/cm3, caracterizado por que:a. se dispone un componente alcalino en forma de una solution acuosa bajo gas protector,b. se calienta a una temperatura de precipitation de 65 a 85 °C, preferentemente de 70 a 80 °C.c. un componente de hierro II con una concentration de Fe de 55 a 105 g/l de Fe, preferentemente de 71 a 97 g/l de Fe y un contenido de Fe-III del 0,2 al 1,5 % en moles de Fe-III, preferentemente del 0,5 al 1,0 % en moles de Fe-III con una velocidad de 0,25 a 1,5 mol Fe/h*mol NaOH se anade hasta un valor de pH de la suspension medido a la temperatura de precipitacion de 8,0 a 9,7, preferentemente de 8,5 a 9,5 yd. la oxidation de la suspension se lleva a cabo con un oxidante con una velocidad del 7 al 25 % en moles de Fe- II/h, preferentemente del 11 al 23 % en moles de Fe-II/h hasta un contenido de Fe-III del 65 al 75 % en moles de Fe-III.
- 2. Procedimiento de acuerdo con la revindication 1, caracterizado por que el secado se realiza a partir de la suspension acuosa y se emplea preferentemente un secador por pulverization como aparato de secado.
- 3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por que la temperatura de secado medida en la salida de gas del secador se encuentra a de 100 a 150 °C, preferentemente a de 110 a 130 °C.
- 4. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el tiempo de permanencia medio durante el secado asciende a menos de 5 segundos.
- 5. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que como componente alcalino se emplean amoniaco, hidroxidos de metal alcalino, hidroxidos de metal alcalinoterreo, carbonatos de metal alcalinoterreo o MgCO3.
- 6. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 bis 5, caracterizado por que como oxidante se emplean oxlgeno atmosferico, H2O2, cloro, cloratos de metal alcalino o nitratos.
- 7. Uso de la magnetita que se puede obtener de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 6 para la production de toneres.
- 8. Uso de la magnetita que se puede obtener de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 6 para colorear hormigon, plasticos, papel o para la produccion de pinturas y barnices.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10044397 | 2000-09-08 | ||
| DE10044397A DE10044397A1 (de) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | Magnetite und deren Verwendung bei der Herstellung von Tonern |
| PCT/EP2001/009847 WO2002020409A1 (de) | 2000-09-08 | 2001-08-27 | Verfahren zur herstellung von siliciumarmen magnetiten |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2587002T3 true ES2587002T3 (es) | 2016-10-20 |
Family
ID=7655479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES01962973.2T Expired - Lifetime ES2587002T3 (es) | 2000-09-08 | 2001-08-27 | Procedimiento para la preparación de magnetitas de bajo contenido de silicio |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6562533B2 (es) |
| EP (1) | EP1322555B1 (es) |
| JP (1) | JP5311702B2 (es) |
| AU (1) | AU2001284037A1 (es) |
| DE (1) | DE10044397A1 (es) |
| ES (1) | ES2587002T3 (es) |
| WO (1) | WO2002020409A1 (es) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10209150A1 (de) * | 2002-03-01 | 2003-09-11 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung von Magnetitteilchen und deren Verwendung |
| US7678524B2 (en) * | 2005-05-19 | 2010-03-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic toner |
| ES2296522B1 (es) * | 2006-05-26 | 2009-04-01 | Europea De Minerales Y Derivados, S.L. | Masa pesada para la fabricacion de productos con alta capacidad de radio-proteccion. |
| CN102249346B (zh) * | 2011-06-08 | 2013-03-20 | 哈尔滨工程大学 | 制备四氧化三铁花状纳米超结构的方法 |
| CN102390872B (zh) * | 2011-08-09 | 2014-04-16 | 东南大学 | 一种呈微米级立方体的超分散四氧化三铁颗粒的制备方法 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US802928A (en) | 1905-01-19 | 1905-10-24 | Edward G Portner | Manufacture of printing-ink pigments. |
| JPS5110198A (es) | 1974-07-15 | 1976-01-27 | Toda Kogyo Corp | |
| DE2609293A1 (de) | 1976-03-06 | 1977-09-08 | Boehringer Sohn Ingelheim | Separates fixationsteil fuer intravenoese kanuelen und katheter |
| DE2618058A1 (de) | 1976-04-24 | 1977-11-10 | Bayer Ag | Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von eisenoxidschwarzpigmenten |
| CA1149582A (en) | 1979-02-09 | 1983-07-12 | Pfizer Limited | Synthetic rhombohedrol magnetite pigment |
| DE3209469A1 (de) | 1981-03-19 | 1982-09-30 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur herstellung von eisenoxidschwarz-pigmenten mit verbesserter saeurebestaendigkeit und deren verwendung |
| JPS57200230A (en) * | 1981-06-05 | 1982-12-08 | Mitsubishi Metal Corp | Ultra-fine powder of black ferrosoferric oxide and its preparation |
| DD216040A1 (de) | 1983-06-17 | 1984-11-28 | Dieter Naumann | Verfahren zur herstellung von eisenoxidschwarzpigmenten |
| DE3500470A1 (de) | 1985-01-09 | 1986-07-10 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Verfahren zur herstellung heller farbreiner eisenoxidrotpigmente |
| DD284478A5 (de) | 1989-05-30 | 1990-11-14 | Kummer,Hans-Dieter,Dd | Verfahren zur herstellung von eisenoxidschwarz-pigmenten |
| JPH04317420A (ja) * | 1991-04-16 | 1992-11-09 | Furukawa Co Ltd | マグネタイトの製造方法 |
| US5874019A (en) * | 1995-06-15 | 1999-02-23 | Toda Kogyo Corporation | Magnetic particles for magnetic toner and process for producing the same |
| DE19642534C2 (de) * | 1996-10-15 | 1998-10-15 | Bayer Ag | Magnetitteilchen, bestehend aus magnetischen Eisenoxid, Verfahren zur Herstellung und dessen Verwendung |
| DE19702431C2 (de) * | 1997-01-24 | 2000-01-20 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung von Magnetitteilchen und ihre Verwendung |
| DE19919791A1 (de) | 1999-04-30 | 2000-11-02 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung von Fällungsmagnetiten |
-
2000
- 2000-09-08 DE DE10044397A patent/DE10044397A1/de not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-08-27 ES ES01962973.2T patent/ES2587002T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-08-27 WO PCT/EP2001/009847 patent/WO2002020409A1/de active Application Filing
- 2001-08-27 EP EP01962973.2A patent/EP1322555B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-08-27 JP JP2002525041A patent/JP5311702B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2001-08-27 AU AU2001284037A patent/AU2001284037A1/en not_active Abandoned
- 2001-08-31 US US09/944,880 patent/US6562533B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004508263A (ja) | 2004-03-18 |
| AU2001284037A1 (en) | 2002-03-22 |
| WO2002020409A1 (de) | 2002-03-14 |
| EP1322555B1 (de) | 2016-06-29 |
| US20020115007A1 (en) | 2002-08-22 |
| US6562533B2 (en) | 2003-05-13 |
| EP1322555A1 (de) | 2003-07-02 |
| JP5311702B2 (ja) | 2013-10-09 |
| DE10044397A1 (de) | 2002-03-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4749733B2 (ja) | 疎水性磁性酸化鉄粒子 | |
| ES2587002T3 (es) | Procedimiento para la preparación de magnetitas de bajo contenido de silicio | |
| ES2364629T3 (es) | Procedimiento para la preparación de partículas de magnetita. | |
| JP5273519B2 (ja) | 黒色磁性酸化鉄粒子粉末 | |
| KR100473298B1 (ko) | 자성철산화물,그의제조방법및그의용도 | |
| JP2000319021A (ja) | 酸化鉄粒子及びその製造方法 | |
| ES2246766T3 (es) | Procedimiento para la obtencion de magnetitas por precipitacion. | |
| ES2369884T3 (es) | Procedimiento para la fabricación de particulas de magnetita y su uso. | |
| ES2317865T3 (es) | Uso de particulas de magnetita. | |
| JP4183497B2 (ja) | 黒色複合酸化物粒子及びその製造方法 | |
| JP2001312095A (ja) | 磁性トナー用磁性粒子粉末 | |
| JP2002053322A (ja) | 酸化鉄粒子 | |
| JP6521254B2 (ja) | 黒色磁性酸化鉄粒子粉末及びその製造方法 | |
| JP2000335922A (ja) | 酸化鉄粒子 | |
| JP4454565B2 (ja) | マグネタイト粒子 | |
| JP3437714B2 (ja) | マグネタイト粒子及びその製造方法 | |
| JPH11160908A (ja) | 磁性インクキャラクター認識印刷用正帯電性トナー | |
| JP2001089154A (ja) | 酸化鉄粒子及びその製造方法 | |
| JP2634366C (es) |