JP4658456B2 - 高純度酸化鉄の製造方法 - Google Patents
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- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/22—Compounds of iron
- C09C1/24—Oxides of iron
-
- B01J35/613—
-
- B01J35/615—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
- B01J37/086—Decomposition of an organometallic compound, a metal complex or a metal salt of a carboxylic acid
-
- 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
- C01P2006/12—Surface area
- C01P2006/13—Surface area thermal stability thereof at high temperatures
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、顔料、触媒または電子デバイス用材料の前駆体として特に有用な高純度酸化鉄の改良製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
顔料として用いられる酸化鉄の製造に使用される最も一般的な製法では、出発原料として、鉄鉱業または二酸化チタンの製造プロセスに由来する硫酸第一鉄または塩化第一鉄を含む酸洗浄液が使用される。
【0003】
第一鉄塩の酸性水溶液は先ず、鉄屑を溶解することにより中和され、次に酸化性条件下で苛性ソーダで処理してFeOOH核を沈殿させ、次にそれは鉄屑を含む反応器へ汲み出され、空気流中に保持される。
その結果得られた硫酸(塩化)第二鉄は加水分解されてFeOOHまたはFe2O3を形成する。すなわち、遊離された硫酸または塩酸は鉄と反応して硫酸第一鉄または塩化第一鉄を形成し、その後第二鉄塩に酸化される。反応時間は、反応条件および求める顔料タイプにより、数日から数週間の間で変動する。
【0004】
この方法の利点は、他の方法と比べて、アルカリおよび硫酸第一鉄または塩化第一鉄の使用量が少ないことである。初期に必要な少量の第一鉄塩は、反応中に遊離される硫酸または塩酸により鉄を溶解するプロセスを通して連続的に更新される。
この方法の欠点は、洗浄後でも、顔料の品質にマイナス効果を与え、酸化物中に存在する不純物である硫酸または塩素陰イオンの除去が困難なことである。
【0005】
例えば、高品質赤色顔料の製造において許容される値まで陰イオンを減らすためには、沈殿した酸化物をNaOHの濃厚溶液で処理することが必要である(米国特許第5,614,012号明細書、特許文献1)。
【0006】
英国特許第1226876号明細書(特許文献2)は、電子デバイスで使用されるフェライトの製造に適した高純度FeOOHの製造方法を記載しており、そこでは、鉄粒子の均質な水性懸濁状態を保持するために高速で流れる空気による酸化性条件下で、平均寸法が20から140ミクロンの範囲の電解鉄が、0.01以下のモル濃度および鉄のモル比で、0.02以上、好ましくは0.26から0.55の範囲で使用される、硫酸、塩酸、硝酸および酢酸から選択された酸と反応される。鉄は25g/lを超えない量で使用されかつ溶液と鉄の重量比は少なくとも40である。
【0007】
反応温度は50から70℃の範囲である。70℃以上の温度では、スピネルの如き好ましからざる酸化物の製造が起こり、それは又鉄濃度が25g/l以上の場合70℃以下でも形成する。
50℃以下の温度では、形成される酸化物粒子は細かすぎ、また濾過および洗浄が困難であるため、酸基のために0.1重量%以下の不純物値を達成できない。
【0008】
FeOOHの求める寸法は、長さ数ミクロンでかつ、幅および厚さがそれぞれ0.3および0.1ミクロン以上である。
酸濃度が高すぎる(硫酸の場合では、0.25モル以上)場合、FeOOHの収率は鉄イオンが母液に溶解するために相当低下する。この方法の生産性は、懸濁液リッター当たり、時間当たり、FeOOHで20〜26gである。
【0009】
【特許文献1】
米国特許第5,614,012号明細書
【特許文献2】
英国特許第1226876号明細書
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、先行技術の方法の問題を克服する酸化鉄の製造方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
先行技術のプロセスの欠点を減少または除去が可能であり、またこれまで知られたプロセスよりも極めて高い高生産性が得られ、また事実上、アルカリ、アルカリ土類およびアンモニアイオンがなく、かつ洗浄後に、比較的少量のカルボン酸の陰イオンに関係する不純物があるが、しかしながら、それは酸化物をFe2O3酸化物に変換するステップで加熱により除去できる、鉄から酸化物への実質的に完全な変換が得られることが、予期せざることに発見された。
【0012】
本発明の方法は次のステップから構成される。
a)第1のカルボキシ基に関し室温で0.5から6のpKaを有し、200から350℃の温度で空気中での加熱により分解して二酸化炭素と水となることが可能で、かつ反応条件中で水溶液に溶解する第一鉄塩を形成する、一つまたはそれ以上のカルボキシル基を有する脂肪族および/または芳香族カルボン酸と、250ミクロンを超えず、好ましくは30から200ミクロンの範囲の、平均粒子径を有する微小球状鉄、あるいは、攪拌下に常に作用して、表面積が鉄kg当たりおよび溶液1リッター当たり0.01m2より大きい寸法を有する鉄屑または切りくず)との、0と100℃の範囲の温度で操作する、酸のモル数と鉄のグラム原子との比率が0.03から1.5の範囲でありかつ水/鉄の重量比が1から20の範囲である、攪拌された水溶液中での反応。
b)酸素、酸素を含むガス状混合体、例えば空気、過酸化水素、オゾン、有機過酸化物およびヒドロ過酸化物から選択され、第一鉄塩の第二鉄塩への酸化に関する化学量論値に対して過剰に使用する、酸化剤によるa)で形成されたカルボン酸第一鉄のカルボン酸第二鉄への酸化。
【0013】
【発明の実施の形態】
代替法として、塩中および酸(酸の混合が使用された場合)中の陰イオンと鉄のグラム原子のモル比が0.03から5の範囲であり、a)で示された酸、または前記の一つまたはそれ以上の酸の混合から得られたあらかじめ形成されたカルボン酸第一鉄を酸化にかけることも可能である。鉄のタイプ、水/鉄の重量比、反応温度、酸化剤や媒体の攪拌に関する代替法の他の全条件は、a)およびb)に示したと同じである。
【0014】
好ましくは、a)およびb)における温度は5から70℃の範囲であり、酸のモル数とFeのグラム原子の比は0.05から0.8の範囲、かつ水/鉄の重量比は2から10である。
【0015】
酸素と空気は、第一鉄イオンを第二鉄イオンに酸化するための化学量論値に対して大過剰が使用される。過酸化水素、オゾンおよびパーオキサイドは2〜4倍または以上の過剰で使用される。
【0016】
ステップa)において、鉄の溶解反応によって発生する水素と酸素との爆発性混合物の形成を回避するために、窒素の如き不活性気体中で操作することが好ましい。
【0017】
ステップa)およびb)を同時に行うことも可能である。これは、特に酸化剤として、過酸化水素、過酸化物、あるいはヒドロ過酸化物を使用するときに行われる。
【0018】
空気または酸素が使用される場合、発生した水素を除去するために強い気流中で操作され、かくして爆発性混合体の形成が回避される。
【0019】
第一鉄塩から第二鉄塩への酸化のステップは、既知の方法で別に製造されたFeOOHのジャーム(germs)の存在下で行うことができる。
ジャームの存在は粒子寸法を低下させる。例えば、針状鋼の接種材料を4から10重量%の範囲の量で使用し、30℃で酸素を用いかつHCOOH/Feが0.5で、鉄の全変換で操作した場合、粒子サイズの劇的な減少が得られた。
【0020】
鉄は、好ましくは40から150ミクロンの平均粒子径を有する、微小球の状態で使用されることが好ましい。炭素の含有量は、好ましくは0.15重量%以下であり、マグネシウム、ニッケル、銅および珪素の如き元素は、もし存在するなら、量として1重量%以下であることが好ましい。
マグネシウムとニッケルの含有量は好ましくは0.05重量%以下であり、銅の含有量は好ましくは0.2%以下である。
【0021】
使用可能な代表的な微小球状鉄は、既知の方法により、金属シートの製造からの屑の冶金的再処理により得られる。
【0022】
前記した純度特性を有する鉄は、有用な色彩特性を有する顔料用および/または触媒製造用前駆体用の高純度酸化鉄の製造に特に適している。
酸化物の利用によっては、約10重量%に達する合金元素含量を有するアロイ化鋼の使用も可能である。
クロム、マグネシウム、ニッケル、タングステンおよび珪素は代表的な合金元素である。
【0023】
電子デバイス用のフェライト製造用の酸化鉄が所望であれば、電解鉄が使用される。
【0024】
鉄の切り屑を使用する場合、完全変換の時間はより長くなる。切り屑より大きな鉄の屑または切片も、鉄kg当たりおよび反応媒体リッターあたりの面積が0.01m2以上であれば使用できる。
【0025】
使用できるカルボン酸の例としては、蟻酸、酢酸、グリコール酸、蓚酸、トリクロロ酢酸、ジクロロ酢酸およびクロロ酢酸、ブロモ酢酸、沃化酢酸、ピルビン酸、マロン酸およびプロピオン酸である。
蟻酸と酢酸が好ましい。
【0026】
同じ条件下では、過酸化水素を使用すると針状鋼が生成し、グリコール酸ではマグへマイトとヘマタイトの混合物が生成し、一方蟻酸ではマグへマイトだけが生成する。30℃で酸素を使用する酢酸では、高収率で、260m2/gを超える高比表面積を持つ酸化物が生成する。その相は、蟻酸によって得られるものと実質的に同じであるが、わずかに異なる分散を有している。
【0027】
本発明の方法によって得られる酸化鉄の純度は、針状鋼および/または鱗繊石、またはFe2O3(マグへマイト)としての形状を取るFeOOHの沈殿が、水による洗浄後、カルボン酸の陰イオンに由来し、炭素として表される、比較的小量(0.5%以下)の不純物しか含まないので、特に高い(純鉄で出発した場合)。
【0028】
これらの不純物は、200から350℃の温度範囲で酸化物を空気中で加熱するステップで、完全に除去される。400℃で加熱することにより、針状鋼はヘマタイトに変換され、450℃では、鱗繊石はマグへマイトに変換されるが、それは450℃以上でヘマタイトになる。
【0029】
製造に蒸留水が使用される場合、アルカリおよび/またはアルカリ土類カチオンの如きカチオンおよび硫酸および塩素陰イオンは存在しない。
【0030】
本法の生産性は、既知の方法に比べて極めて高い。例えば、酸素を酸化剤として使用し、酸化時間が20時間の場合、反応混合物kg当たり290gまたはそれ以上のFe2O3を得ることができる。
【0031】
過酸化水素を使用する場合、最適温度は50〜60℃である。過酸化水素対鉄の好ましい比率は、鉄のグラム原子当たり過酸化水素モル数は1.4〜1.8である。酸化時間は8時間より長くかつカルボン酸のモル数と鉄のグラム原子との好ましい比率は、0.6またはそれ以下である。比率がおよそ1では、母液中に溶解している鉄の含有量が極めて高いが、比率が0.6またはそれ以下の場合では、実質的にゼロまで減少する。
【0032】
過酸化水素を使用しかつ鉄の全変換で操作する場合、操作条件にもよるが、純粋の針状鋼および純粋のマグへマイトまたはそれらの混合物を得ることができる。
例えば、鉄グラム原子当たりH2O2を1.6モルの比率を使用し、60℃で鉄グラム原子当たり蟻酸を1.12モルの比で使用しかつ鉄の全変換の場合では、純粋な針状鋼が得られ、鉄グラム原子当たり0.5モルの比率で酢酸を使用した場合でも、同じ結果が得られる。
鉄グラム原子当たりH2O2を1.624モルの比率で使用し、50〜70℃で鉄グラム原子当たり蟻酸を0.4〜0.6モルの比率でかつ鉄の全変換の場合、純粋なマグへマイトが得られる。
【0033】
酸素を使用すると、針状鋼と鱗繊石の混合物が得られる。空気では、反応性は酸素中でよりも低い。そのため、酸化物の比表面積はより小さくなり、可溶性イオンは一般的に高くなる。50〜70℃で、使用された鉄の1重量%より一般的に低い値まで低下する。
【0034】
相の比表面積(BET)は、操作条件に著しく依存する。系の組成が定まり、プロセスがジャームのない状態で行われる場合、前記の表面積は温度にだけ依存する。
FeOOH酸化物の比表面積は、1〜300m 2 /gである。
マグへマイトは、1ミクロン単位サイズの球状の基本粒子の形状である。比表面積は4〜12m2/gである。
粒子は、一般的に10ミクロンより小さい寸法の集合体に結合している。
過酸化水素を用いて得られた針状鋼において、基本粒子は、順々に部分的に集合した球状の房になっている。
【0035】
酸素の使用により、極めて微細な構造を有し、ほぐれておりかつ1ミクロンより幾分小さな寸法を有しているか、または凝集して10ミクロンより幾分大きい集合体を形成している、丸い粒子が得られる。
鱗繊石と針状鋼−鱗繊石混合体は、“砂漠のバラ”に似た構造を有する球状粒子の外観を有している。
各種の相はX線回折法で観察された。
【0036】
【実施例】
次の実施例は、本発明を制限せずに説明の目的で提示される。
各種の実施例で使用された装置は、各種の導入管を有する蓋および可変速攪拌機を有する、ジャケット付の1〜3リッターの容量を有する硝子反応器により構成されている。気体の酸化剤のテストために、反応器は気体用攪拌機と流れ遮断機を備えることができる。
【0037】
向流冷却装置は、反応ガスの出口に配置される。仕込みポンプは、過酸化水素を供給するために使用される。ガス供給の場合に流速調整と流量測定を行うシステムが準備されている。更に、サーモスタット(クライオスタット)は、反応器のジャケット中の液体を循環することによりテストの温度を制御するために使用され、温度計は操作温度を監視するために使用される。
【0038】
実施例1
脱イオン水200ccと蟻酸37gが、加熱ジャケットにより60℃に加温された1リッターの反応器に仕込まれた。攪拌が行われ、微小球状の鉄40gが反応器に注入された。鉄が懸濁状態に適切に保たれていることを確認するためにチェックされ、その後35%の過酸化水素100ccを反応器に導入するためにマイクロポンプが使用された。
添加操作は約4.2時間継続し、全テスト中温度は60℃に保たれた。
最後に、全量が容器に注入され、未反応の鉄は磁石により容器から除去された。次いで、反応生成物は濾過により回収され、140℃のオーブン中に一夜置かれた。母液は鉄の含量を測定するために分析された。実質的に純粋な針状鋼が得られ、鉄の反応率は90%で金属の部分は母液に溶解していた。比表面積は111m2/gであった。
【0039】
実施例2
脱イオン水200ccと蟻酸33gが、加熱ジャケットにより60℃に加温された1リッターの反応器に仕込まれた。攪拌が行われ、微小球状の鉄40gが反応器に注入された。鉄が懸濁状態に適切に保たれていることを確認するためにチェックされ、その後35%の過酸化水素100ccを反応器に導入するためにマイクロポンプが次の如く使用された。すなわち、ポンプ操作は、4.1時間 、13cc/hの速度で運転され、次いで16時間、3cc/hの速度で運転された。合計で、過酸化水素の添加操作は20.5時間継続し、温度は60℃に保たれた。
その結果得られた製造物は濾過され、沈殿物は実施例1と同様に乾燥された。
母液は鉄含有量を測定するために分析された。針状鋼とマグへマイトの混合物が得られ、
鉄の反応率は100%で、母液中の鉄は、仕込んだ鉄の5.8%であった。
【0040】
実施例3
脱イオン水200ccと蟻酸16.5gが、加熱ジャケットにより50℃に加温された1リッターの反応器に仕込まれた。攪拌が行われ、微小球状の鉄40gが反応器に注入された。鉄が懸濁状態に適切に保たれていることを確認するためにチェックされ、その後35%の過酸化水素100ccを反応器に導入するためにマイクロポンプが使用された。
添加操作は約16.7時間継続し、全テスト中、反応器は窒素の僅かな流れの下に保たれ、温度は50℃であった。
最後に、全量が濾過され、その結果得られた個体分画分は一夜140℃のオーブン中に置かれた。
母液は鉄含有量の測定のために分析された。鉄の反応率100%で純粋なマグへマイトが選られた。母液中の鉄は無視できる程度で、比表面積は7.6m2/gであった。
【0041】
実施例4
脱イオン水300ccと蟻酸16.5gが、加熱ジャケットにより20℃に加温された1リッターの反応器に仕込まれ、窒素の僅かな流れの下に保たれた。攪拌が行われ、微小球状の鉄40gが反応器に注入された。鉄が懸濁状態に適切に保たれていることを確認するためにチェックされ、その後、反応系は窒素下に4時間保持された。
最後に、窒素は酸素と置換され、反応系は20℃で、更に20時間保持された。
その結果得られた製造物は濾過され、固体分画分は140℃で、一夜乾燥された。
母液は鉄含有量の測定のために分析された。鉄の反応率は100%で、母液中への仕込み鉄の濃度2.4%で、針状鋼と鱗繊石の混合物が得られた。比表面積は140m2/gで、400℃での過熱により48.1m2/gになった。
【0042】
実施例5
脱イオン水300ccと蟻酸16.5gが、加熱ジャケットにより70℃に加温された1リッターの反応器に仕込まれ、窒素の僅かな流れの下に保たれた。攪拌が行われ、微小球状の鉄40gが反応器に注入された。鉄が懸濁状態に適切に保たれていることを確認するためにチェックされ、反応系は窒素下に4時間保持された。
最後に、窒素は酸素と置換され、反応系は70℃で、更に20時間保持された。
その結果得られた製造物は濾過され、固体分画分は140℃で、一夜乾燥された。
母液は鉄含有量の測定のために分析された。鉄の反応率は100%で、母液中での鉄の濃度0.38%で、針状鋼と鱗繊石の混合物が得られた。比表面積は9.5m2/gで、400℃で20.5m2/gになった。
【0043】
実施例6
脱イオン水300ccと蟻酸6.6gが、加熱ジャケットにより70℃に加温された1リッターの反応器に仕込まれ、窒素の僅かな流れの下に保たれた。攪拌が行われ、微小球状の鉄40gが反応器に注入された。鉄が懸濁状態に適切に保たれていることを確認するためにチェックされ、反応系は窒素下に4時間保持された。
最後に、窒素は酸素と置換され、反応系は70℃で、更に3時間保持された。
母液は鉄含有量の測定のために分析された。実質的に鉄の反応率は完全で、針状鋼と鱗繊石の混合物が得られた。
【0044】
実施例7
脱イオン水300ccと蟻酸16.5gが、加熱ジャケットにより30℃に加温された1リッターの反応器に仕込まれ、窒素の僅かな流れの下に保たれた。攪拌が行われ、微小球状の鉄40gが反応器に注入された。鉄が懸濁状態に適切に保たれていることを確認するためにチェックされ、反応系は窒素下に4時間保持された。
最後に、窒素は空気と置換され、反応系は30℃で、更に20時間保持された。
残留した鉄は磁石により除去され、残分は濾過され、固体分画分は140℃で、一夜乾燥された。母液は鉄含有量の測定のために分析された。少量のヘマタイトを含む、針状鋼と鱗繊石の混合物が得られた。
鉄の反応率は85.5%で、母液中の鉄は、仕込んだ鉄の15%であった。
【0045】
実施例8
脱イオン水300ccと蟻酸13.2gが、加熱ジャケットにより30℃に加温された1リッターの反応器に仕込まれ、窒素の僅かな流れの下に保たれた。攪拌が行われ、微小球状の鉄80gが反応器に注入された。鉄が懸濁状態に適切に保たれていることを確認するためにチェックされ、反応系は窒素下に4時間保持された。
最後に、窒素は酸素と置換され、反応系は70℃で、更に20時間保持され、全混合物は濾過され、固体分画分は140℃で、一夜乾燥された。母液は鉄含有量の測定のために分析された。実質的に鉄の反応率は完全で、かつ母液中に存在する仕込み鉄は0.15%で、針状鋼と鱗繊石の混合物が得られた。
【0046】
実施例9
脱イオン水1500ccと蟻酸15gが、加熱ジャケットにより30℃に加温された3リッターの反応器に仕込まれ、窒素の僅かな流れの下に保たれた。攪拌が行われ、微小球状の鉄300gが反応器に注入された。鉄が懸濁状態に適切に保たれていることを確認するためにチェックされ、反応系は窒素下に4時間保持された。
最後に、窒素は酸素と置換され、反応系は30℃で、更に20時間保持された。
残留した鉄は磁石により除去され、残分は濾過され、固体分画分は140℃で、一夜乾燥された。母液は鉄含有量の測定のために分析された。比表面積が6.8m2/gであり、400℃では18m2/gである、純粋の鱗繊石が得られた。鉄の反応率は95.7%で、母液中の鉄は仕込み鉄の0.11%であった。
【0047】
実施例10
脱イオン水1500ccと蟻酸が、加熱ジャケットにより40℃に加温された3リッターの反応器に仕込まれ、窒素の僅かな流れの下に保たれた。攪拌が行われ、微小球状の鉄200gが、鉄のグラム原子当たり蟻酸0.5モルの比率で、反応器に注入された。鉄が懸濁状態に適切に保たれていることを確認するためにチェックされ、反応系は窒素下に4時間保持された。
最後に、窒素は酸素と置換され、反応系は40℃で、更に19時間保持された。
生成物は濾過され、固体分画分は140℃で、一夜乾燥された。母液は鉄含有量の測定のために分析された。比表面積が44m2/gであり、400℃では28m2/gである、針状鋼と鱗繊石の混合物が得られた。鉄の反応率は100%で、母液中の鉄は仕込み鉄の2.9%であった。
【0048】
実施例11
脱イオン水1500ccと蟻酸が、冷却ジャケットにより10℃に冷やされた3リッターの反応器に仕込まれ、窒素の僅かな流れの下に保たれた。攪拌が行われ、微小球状の鉄300gが、鉄のグラム原子当たり蟻酸0.22モルの比率で、反応器に注入された。鉄が懸濁状態に適切に保たれていることを確認するためにチェックされ、反応系は窒素下に4時間保持された。
最後に、窒素は酸素と置換され、反応系は10℃で、更に19時間保持された。
生成物は濾過され、固体分画分は140℃で、一夜乾燥された。母液は鉄含有量の測定のために分析された。比表面積が91m2/gであり、400℃では37m2/gとなる、純粋の針状鋼が得られた。鉄の反応率は実質的に完全で、母液中の鉄は無視できる程度であった。
【0049】
実施例12
脱イオン水1500ccと蟻酸が、冷却ジャケットにより5℃に冷やされた3リッターの反応器に仕込まれ、窒素の僅かな流れの下に保たれた。攪拌が行われ、微小球状の鉄200gが、鉄のグラム原子当たり蟻酸0.27モルの比率で、反応器に注入された。鉄が懸濁状態に適切に保たれていることを確認するためにチェックされ、反応系は窒素下に4時間保持された。
最後に、窒素は酸素と置換され、反応系は5℃で、更に19時間保持された。
残留した鉄は磁石により除去され、残りの生成物は濾過され、固体分画分は140℃で、一夜乾燥された。母液は鉄含有量の測定のために分析された。鉄の反応率は97.57%で、母液中の鉄は1.5%であった。粒子の比表面積は144m2/gで、400℃では47.6m2/gとなった。
【0050】
【発明の効果】
本発明によれば、先行技術のプロセスの欠点を減少または除去が可能であり、またこれまで知られたプロセスよりも極めて高い高生産性が得られ、また事実上、アルカリ、アルカリ土類およびアンモニアイオンがなく、かつ洗浄後に、比較的少量のカルボン酸の陰イオンに関係する不純物があるが、しかしながら、それは酸化物をFe2O3酸化物に変換するステップで加熱により除去できる、鉄から酸化物への実質的に完全な変換が得られる。
Claims (6)
- 次のステップ:
a)攪拌により、蒸留水(脱イオン水)を用いた水溶液中で懸濁状態に保たれている、平均径が250ミクロン以下の微小球状粒子鉄と、
反応条件下で、蒸留水(脱イオン水)を用いた水溶液に溶解可能な第一鉄塩を形成する蟻酸、酢酸、グルコール酸、マロン酸およびプロピオン酸から選択されるカルボン酸との、
0から100℃の範囲の反応温度で操作する、カルボン酸のモル数と鉄のグラム原子(鉄の原子量で割った鉄のg)のモル比が0.03から1.5の範囲であり、水/鉄の重量比が1から20の範囲である攪拌された、蒸留水(脱イオン水)を用いた水溶液中での反応、および
b)酸素、酸素を含むガス状混合体、過酸化水素、オゾン、有機過酸化物およびヒドロ過酸化物から選択され、第一鉄塩を第二鉄塩に酸化する化学量論値より過剰に使用される酸化剤を使用する、a)において形成されたカルボン酸第一鉄のカルボン酸第二鉄への酸化
を連続または同時に実施し、得られたカルボン酸第二鉄を加熱することからなる高純度酸化鉄の製造方法。 - 前記反応温度が5から70℃の範囲であり、かつ前記カルボン酸のモル数と鉄のグラム原子のモル比が0.05から0.8の範囲である請求項1に記載の方法。
- 前記酸化剤として酸素または過酸化水素が使用され、前記カルボン酸として蟻酸または酢酸が使用される請求項1または2に記載の方法。
- 前記微小球状粒子鉄が、200ミクロン以下の平均径を有する請求項1〜3のいずれか1つに記載の方法。
- 前記鉄が0.15重量%以下の炭素含有量を有する請求項1〜4のいずれか1つに記載の方法。
- 平均径が250ミクロン以下の微小球状粒子鉄と、
蟻酸、酢酸、グルコール酸、蓚酸、マロン酸およびプロピオン酸から選択されるカルボン酸との反応から製造されるカルボン酸塩混合物であり、
前記カルボン酸塩中と前記カルボン酸中に存在する陰イオンと鉄のグラム原子(鉄の原子量で割った鉄のg)のモル比が0.03から1.5の範囲であり、水/鉄の重量比が1から20の範囲であり、反応温度が0から100℃の範囲でかつ微小球状鉄が攪拌により蒸留水(脱イオン水)を用いた水溶液中で懸濁状態に保たれているカルボン酸塩混合物の、
酸素、酸素を含む気体混合物、過酸化水素、オゾン、有機過酸化物およびヒドロ過酸化物から選択され、第一鉄イオンから第二鉄イオンへの鉄の酸化の化学量論値に対して過剰に使用される酸化剤による酸化および得られたカルボン酸第二鉄の加熱からなる高純度酸化鉄の製造方法。
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