JPH08319119A - 微粒子粉末の高純度酸化鉄の製造方法 - Google Patents

微粒子粉末の高純度酸化鉄の製造方法

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JPH08319119A
JPH08319119A JP12104595A JP12104595A JPH08319119A JP H08319119 A JPH08319119 A JP H08319119A JP 12104595 A JP12104595 A JP 12104595A JP 12104595 A JP12104595 A JP 12104595A JP H08319119 A JPH08319119 A JP H08319119A
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iron oxide
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Masahiko Mizuma
正彦 水間
Takehiko Okubo
武彦 大久保
Toru Murase
徹 村瀬
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CHEMI LIGHT KOGYO KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】処理液を沸点以上には加熱しない湿式法によ
る、微粒子粉末の高純度酸化鉄の製造方法を提供する。 【構成】0.05〜2.0モル/lの第2鉄塩の水溶液
を用い、PHを2.5〜6.0に調整し、PHを2.5
〜4.0に調整した際は −{10×(PH)}+108
<T<95 のTの(℃)で示される温度範囲に、PH
を4.0超〜6.0に調整した際には65〜95℃の温
度範囲に、12時間以上保持し、生成した沈殿物を洗浄
し、脱水し、乾燥する。洗浄では沈殿物の分散を防止す
るために希アンモニア水を、あるいは希硫酸を用いたデ
カンテーションを適宜行う事が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は着色材や磁性材料として
使用する事ができる微粒子粉末の高純度酸化鉄の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼の塩酸酸洗廃液を酸化焙焼し、塩酸
酸洗廃液中の塩化鉄を酸化鉄粉にすると共に塩酸を回収
塩酸として回収する酸化焙焼法は、酸化鉄粉の製造方法
として広く知られている。しかしこの方法には大規模な
酸化焙焼設備等が必要であり、大量の燃料を消費すると
いう問題点がある。また鉄鋼の塩酸酸洗廃液中には鉄鋼
が含有していたMn,Cu,Cr,Ni,Zn,Ca等
の合金元素が不純物として溶存しているため、これ等の
不純物が酸化鉄粉に混入するという問題点がある。
【0003】結晶精製法では、例えば硫酸鉄の溶液から
硫酸鉄の結晶を晶出させ、この硫酸鉄の結晶を焼成して
酸化鉄粉を製造する。しかし、この方法も硫酸鉄の焼成
に大量の燃料を消費する。またこの方法で晶出した結晶
は溶液中の不純物を含有しているため、結晶は例えば純
水等に再度溶解し、この溶液から不純物が少なくなった
結晶を再度晶出させるプロセスを繰り返して硫酸鉄の結
晶を精製する。しかし溶解と晶出を繰り返す結晶の精製
法は、コストが高い。
【0004】粉体および粉末冶金((社)粉体粉末冶金
協会誌)、第13巻、第1号p1〜12は、水溶液中で
の酸化鉄の生成を記載している。即ち、塩化第2鉄の水
溶液や硫酸第2鉄の水溶液にアルカリを加え、これを1
50〜350℃に保持して、FeOOHやFe23の沈
殿物を得る方法が述べられている。しかしこの方法は水
溶液を水溶液の沸点以上の150〜350℃に保持する
方法であるため、耐熱性と耐圧性を有する格別な装置が
必要で、設備コストが高いという問題点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、着色材や磁
性材料として使用することができる微粒子粉末の高純度
酸化鉄の、新たな製造方法の提供を課題としている。即
ち大規模な焙焼設備を必要としないで、また水溶液を沸
点以上の150〜350℃に保持する格別な装置を必要
としないで、Mn,Cu,Cr,Ni,Zn,Ca等の
不純物の含有量が少ない微粒子粉末の高純度酸化鉄を製
造する方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、
(1)0.05〜2.0モル/lの第2鉄塩の水溶液のP
Hをアルカリ性水溶液を用いて2.5〜6.0の範囲に
調整し、調整したPHが2.5〜4.0の際には該PH
に応じて下記(1)式のTで示される温度範囲に、調整
したPHが4.0超〜6.0の際には65〜95℃の温
度範囲に、12時間以上保持し、該保持時間の経過後に
生成した沈殿物を洗浄し、脱水し、乾燥することを特徴
とする、微粒子粉末の高純度酸化鉄粉の製造方法であ
る。 −{10×(PH)}+108<T<95………(1) また(2)洗浄が、アンモニア水を用いたPHが8.0
〜10.0におけるデカンテーションを含む洗浄である
前記(1)記載の微粒子粉末の高純度酸化鉄の製造方法
であり、また(3)洗浄が、硫酸を用いたPHが1.0
〜3.0におけるデカンテーションを含む洗浄である、
前記(1)記載の微粒子粉末の高純度酸化鉄の製造方法
である。
【0007】本発明では0.05〜2.0モル/lの第
2鉄塩の水溶液を用いる。この水溶液は、例えば精製し
たFeCl3を水に溶解する事によって得られるし、ま
た例えば塩化第1鉄の溶液に塩素ガスを通じる事によっ
ても得られる。第2鉄塩の水溶液は硫酸第2鉄、硝酸第
2鉄等であってもよい。本発明者等の知見によると、F
3+の濃度が2.0モル/l超の場合は、後で述べるア
ルカリ性水溶液、例えばNaOHの水溶液を添加した
際、生成したFe(OH)3が固まって混合がうまく行か
ない。またFe3+の濃度が0.05モル/l未満の場合
は、処理液の量が多いために生産性が低い。従って本発
明の第2鉄塩の濃度は0.05〜2.0モル/lとす
る。
【0008】本発明ではこの第2鉄塩水溶液のPHをア
ルカリ性水溶液を用いて2.5〜6.0の範囲に調整す
る。図1は本発明者等が行った、塩化第2鉄の水溶液か
らFe23を生成する条件の例を示す図である。即ち本
発明者等はMnを0.1モル/lを含有する0.7モル
/lの塩化第2鉄の水溶液のPHを、400g/lの濃
度のNaOHを用いて1.0〜6.5の範囲に調整し、
65℃,75℃,85℃のそれぞれの反応温度に70時
間保持し、その際に生成した沈殿物を電子顕微鏡を用い
て調査した。
【0009】図1にみられる如く、A−B線より左側で
は、生ずる沈殿物はFeOOHあるいは FeOOHを
含有するFe23である。またA−B線より右側では沈
殿物はFeOOHを含有しないFe23となる。しかし
A−B線より右側でもPHが6超の領域では、Fe23
の沈殿物はMn等の不純物を多く含有している。即ち図
1の斜線の領域の温度とPHを選定する事により、Fe
OOHやMn等の不純物を含有しないFe23の沈殿物
を得ることができる。図1の斜線の範囲のPHの下限は
A点でそのPHは約2.5であり、斜線の範囲のPHの
上限は6.0である。従って本発明では2.5〜6.0
の範囲にPHを調整する。
【0010】本発明のPHの調整にはアルカリ性溶液を
用いる。例えば濃度が300g/l〜500g/lの通
常のNaOH水溶液は、このPHの調整に適している。
例えば鉄屑等を塩化第2鉄の溶液に添加してPHを調整
する事も考えられるが、しかしこの際は溶液中にFe2+
が発生するため鉄屑等は本発明のPH調整には適当では
ない。NaOHは安価なアルカリであり、かつNa分等
は後で述べる洗浄で容易に洗い流され、不純物として酸
化鉄中に残存する事がない。
【0011】図1ではPHを調整した溶液を、調整した
PHが2.5〜4.0の際には該PHに応じて、−{1
0×(PH)}+108<T<95のT(℃)で表される
範囲の適当な温度に70時間以上保持する。図1のA−
B線の保持温度T(℃)とPHは大凡、T=−1{10
×(PH)}+108で表される。従って上記の如くに保
持すると、PHが2.5〜4.0の溶液は、図1の斜線
の範囲の保持温度に保持される。調整したPHが4.0
超〜6.0の際は65〜95℃の範囲の適当な温度に7
0時間以上保持する。従ってPHが4.0超〜6.0の
溶液も、図1の斜線の範囲に保持される。
【0012】既に述べた如く、図1は保持時間が70時
間の例であるが、本発明者等の知見によると保持時間が
12時間以上の場合は、図1と同様の結果が得られる。
本発明では保持温度を65〜95℃とする。保持温度が
65℃以下では12時間保持してもFe23の生成量が
不十分である。また95℃超では水溶液の沸点に近づく
ために、格別の装置が必要で、大規模な設備となる。
【0013】この保持の間に、溶液のPHは変化してP
H調整時とは異なる値となる。即ち後で述べる如く、例
えばアルカリ性水溶液を用いてPHを5.5に調整した
本発明の塩化第2鉄の水溶液を、本発明により85℃に
96時間保持すると、保持終了時のPHは1.2とな
る。
【0014】本発明者等の知見によると、塩化第2鉄の
水溶液のPHをアルカリ性水溶液を用いて2.5〜6.
0の範囲に調整すると、このPH調整の直後は塩化第2
鉄の水溶液中のMn,Cu,Cr,Ni,Zn,Ca等
の不純物の一部も沈殿し酸化鉄の沈殿物中に混入する。
【0015】本発明では、保持の間にPHは低下する
が、このPHの低下によりMn,Cu,Cr,Ni,Z
n,Ca等の沈殿物は再び溶解し、酸化鉄の沈殿物から
分離して溶液中に移行する。従って保持終了時には、M
n,Cu,Cr,Ni,Zn,Ca等の不純物を含有す
る上澄液とMn,Cu,Cr,Ni,Zn,Ca等の不
純物が少ない酸化鉄の沈殿物とになる。
【0016】上澄液を除去すると不純物が少ない酸化鉄
の沈殿物が得られるが、この酸化鉄の沈殿物は更にデカ
ンテーションにより洗浄する事が好ましい。しかし本発
明の酸化鉄の沈殿物は水を用いたデカンテーションでは
この酸化鉄の沈殿物は分散し易い。このため水によるデ
カンテーションは繰り返し行う事が難しい。
【0017】本発明の請求項2では、アンモニア水を用
いたPHが8.0〜10.0におけるデカンテーション
を行う。8.0〜10.0の水溶液は分散した酸化鉄の
沈殿物を凝集させるため、デカンテーションを繰り返す
事が容易となり、従って酸化鉄の沈殿物を十分に洗浄す
ることができる。
【0018】反応が終了した際に分別した酸化鉄の沈殿
物には少量の上澄液が残留している。この残留した上澄
液中のMn,Cu,Cr,Ni,Zn,Ca等は、次の
デカンテーションでアンモニア水を用いてPHが8.0
〜10.0にすると不溶化物となって酸化鉄の沈殿物中
に混入する。
【0019】Mn,Cu,Cr,Ni,Zn,Ca等の
不純物が更に低い酸化鉄の沈殿物を得るためには、請求
項3の硫酸を用いたPHが1.0〜3.0におけるデカ
ンテーションを行う事が好ましい。PHが1.0〜3.
0の硫酸は水溶液中に分散した酸化鉄を凝集させる。ま
た酸化鉄の沈殿物中に残留している上澄液中のMn,C
u,Cr,Ni,Zn,Ca等を不溶化物に変えない。
このためデカンテーションを繰り返す事が容易となり、
かつ不純物の含有量が請求項2の場合よりも少ない酸化
鉄の沈殿物を得る事ができる。
【0020】アンモニア水や硫酸によるデカンテーショ
ンは、水によるデカンテーションで酸化鉄の沈殿物が分
散した際に、必要に応じて行えばよい。またアンモニア
水によるデカンテーションと硫酸によるデカンテーショ
ンは組み合せて行うこともできる。例えば硫酸のみによ
るデカンテーションでは、デカンテーション終了時の酸
化鉄の沈殿物が硫黄を不純物として含有する懸念があ
る。硫酸によるデカンテーションの後でアンモニア水に
よるデカンテーションを行って製造した酸化鉄は硫黄を
含有する懸念がなく好ましい。
【0021】本発明を塩化第2鉄の例について述べた
が、他の第2鉄塩の水溶液例えば硫酸第2鉄、硝酸第2
鉄の場合にも同様の結果が得られる。本発明では、これ
を洗浄、脱水、乾燥して、高純度酸化鉄粉とする。尚洗
浄には例えばロータリーフィルター等を使用する事もで
きる。また脱水には汎用の例えばフィルタープレス等
を、乾燥には温度が例えば100〜150℃の汎用のバ
ッチ式のあるいは連続式の乾燥設備等を用いることがで
きる。
【0022】
【実施例】
(実施例1) 塩化第2鉄の3.8モル溶液250ml
を取り、水を加えて液量を約500mlとした。これに
10N−NaOH溶液と水を撹拌しながら加えてPHを
5.5に調整し全液量を1000mlにした。この溶液
を85℃に96時間保持して酸化第2鉄の沈降生成物を
得た。保持終了時のPHは1.2であった。次に上澄液
を抜き取り、さらに水を加え、撹拌しながらNH4OH
(1:1)の水溶液を加えてPHを9に調整し、沈降生
成物の沈降を促進させ、デカンテーションにより洗浄し
た。この洗浄は、沈降生成物に含まれるCl~イオンが
0.1%以下になる迄繰り返した。洗浄後の沈降物は濾
過して110℃で乾燥した。得られた酸化第2鉄粉末は
粒径:0.15μm,で、Cl~イオン:0.04%,
MnO:0.05%であった。尚N2吸着法による比表
面積は40m2/gであった。
【0023】(実施例2) NaOHによるPH調整で
のPHが4.0である以外は、実施例1と同じプロセス
で塩化第2鉄の溶液を処理した。得られた酸化第2鉄粉
末は、粒径:0.35μm,Cl~イオン:0.05
%,MnO:0.05%,比表面積:32m2/gであ
った。
【0024】(実施例3) 保持を85℃で168時間
行なう以外は、実施例1と同じプロセスで塩化第2鉄の
溶液を処理した。得られた酸化第2鉄粉末は、粒径:
0.23μm,Cl~イオン:0.04%,MnO:
0.05%,比表面積:25m2/gであった。
【0025】(実施例4) NaOHによるPH調整で
のPHが6.0であり、保持を85℃で72時間行なう
以外は、実施例1と同じプロセスで塩化第2鉄の溶液を
処理した。得られた酸化第2鉄粉末は、粒径:0.10
μm,Cl~イオン:0.04%,MnO:0.05
%,比表面積:48m2/gであった。
【0026】(実施例5) 塩化第2鉄の3.8モル溶
液14mlを取り、水を加えて液量を500mlとし
た。これに10N−NaOH溶液を用いて撹拌しながら
加えてPHを5.5に調整維持しながら水を加えて全液
量を1000mlにした。この溶液を85℃に12時間
保持して酸化第2鉄の沈降生成物を得た。保持終了後の
溶液のPHは1.2であった。次に上澄液を抜き取り
後、水を加え、撹拌しながらH2SO4(1+5)を加え
てPHを1.2に調整し、以下は実施例1と同じプロセ
スで処理した。得られた酸化第2鉄粉は、粒径:0.0
5μm、Cl~イオン:0.03%,MnO:0.05
%、比表面積80m2/gであった。
【0027】(比較例1) NaOHによるPH調整で
のPHが3.3であり保持温度を70℃とする以外は、
実施例1と同じプロセスで処理した。得られた粉末生成
物は、粒状の酸化第2鉄と針状のβ−FeOOHの混在
物であった。
【0028】(比較例2) 保持を開始する際のPHを
7.5にした以外は、実施例1と同じプロセスで塩化第
2鉄溶液を処理した。得られた酸化第2鉄粉末は、粒
径:0.09μm,Cl~イオン:0.04%,Mn
O:0.20%,比表面積50m2/gであった。
【0029】
【発明の効果】本発明によると、大規模な焙焼設備を必
要としないで酸化鉄粉を製造することができる。またM
n等の不純物が少ない微粒子粉末の高純度酸化鉄を簡易
に製造する事ができる。また本発明では水溶液を沸点以
下の温度で処理するため、水溶液を150〜350℃で
処理する従来の湿式法に比べて簡易な設備で微粒子粉末
の高純度酸化鉄を製造する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は塩化第2鉄水溶液からFe23が生成する条
件の例を示す図。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】0.05〜2.0モル/lの第2鉄塩の水
    溶液のPHをアルカリ性水溶液を用いて2.5〜6.0
    の範囲に調整し、調整したPHが2.5〜4.0の際に
    は該PHに応じて下記(1)式の温度範囲に、調整した
    PHが4.0超〜6.0の際には65〜95℃の温度範
    囲に、12時間以上保持し、該保持時間の経過後に生成
    した沈殿物を洗浄し、脱水し、乾燥することを特徴とす
    る、微粒子粉末の高純度酸化鉄の製造方法。 −{10×(PH)}+108<T<95………(1) 但し (PH):2.5〜4.5, T:保持温度
    (℃)
  2. 【請求項2】洗浄が、アンモニア水を用いたPHが8.
    0〜10.0におけるデカンテーションを含む洗浄であ
    る、請求項1記載の微粒子粉末の高純度酸化鉄の製造方
    法。
  3. 【請求項3】洗浄が、硫酸を用いたPHが1.0〜3.
    0におけるデカンテーションを含む洗浄である、請求項
    1記載の微粒子粉末の高純度酸化鉄の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007230850A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Tanaka Chemical Corp 高純度水酸化鉄の製造方法
JP2018020920A (ja) * 2016-08-02 2018-02-08 清水建設株式会社 アカガネイトの製造方法

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JP2007230850A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Tanaka Chemical Corp 高純度水酸化鉄の製造方法
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