專利名稱：氧化鐵的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備高純氧化鐵的改進(jìn)方法，該高純氧化鐵可特別用作顏料和用作催化劑前體或電子設(shè)備材料的前體。
背景技術(shù)：
制備用作顏料的氧化鐵的最常用方法采用來源于鐵廠或來源于二氧化鈦制備工藝中的含硫酸亞鐵或氯化亞鐵的酸浸液作為其原料。
首先通過溶解鐵屑來中和亞鐵鹽的酸性水溶液，然后在氧化條件下用氫氧化鈉處理以沉淀出FeOOH核，然后將該FeOOH核泵送至裝有鐵屑并保持在空氣流中的反應(yīng)器中。
獲得的硫酸鐵(氯化鐵)水解形成FeOOH或Fe2O3；釋放出的硫酸或鹽酸與鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵或氯化亞鐵，它們隨后被氧化為三價(jià)鐵鹽。反應(yīng)時(shí)間根據(jù)反應(yīng)條件和力圖制備的顏料的類型在幾天至幾周之間變化。
相對(duì)于其它方法而言，該方法的優(yōu)勢(shì)是有限地使用堿和硫酸亞鐵或氯化亞鐵。在該工藝過程中，通過鐵被該反應(yīng)中釋放出的硫酸或鹽酸溶解而使最初所需的少量亞鐵鹽不斷更新。
該方法的缺陷在于難以消除(甚至在徹底沖洗之后)該氧化物中存在的雜質(zhì)硫酸鹽和氯化物的陰離子，而這些雜質(zhì)對(duì)顏料的質(zhì)量有不利的影響。
例如，為了將這些陰離子降低至生產(chǎn)高質(zhì)量紅顏料可接受的值，需要用濃的NaOH溶液處理該沉淀的氧化物(USP5,614,012)。
GB1226876描述了一種制備適合于制備電子設(shè)備中使用的鐵酸鹽的高純FeOOH的方法，其中平均尺寸是20至140微米的電解鐵，在氧化條件下和在高速流動(dòng)以保持該鐵顆粒的水懸浮液均勻的空氣中，與選自硫酸、鹽酸、硝酸和乙酸的酸反應(yīng)，該酸的摩爾濃度低于0.01，其與鐵的摩爾比大于0.02，并優(yōu)選是0.26至0.55。鐵的用量不超過25克/升，并且該溶液與鐵之間的重量比至少是40。
反應(yīng)溫度是50至70℃在高于70℃的溫度下，產(chǎn)生所不希望的氧化物例如尖晶石，如果鐵的濃度高于25克/升，在低于70℃的溫度下也可以形成這些氧化物。
在溫度低于50℃時(shí)，形成的氧化物顆粒太細(xì)，并且難以進(jìn)行過濾和洗滌，以使由于酸的殘基造成的雜質(zhì)含量低于0.1重量％。
所需的FeOOH的尺寸是長(zhǎng)度為幾個(gè)微米，寬度和厚度分別大于0.3微米和0.1微米。
如果酸的濃度太高(在硫酸的情況下大于0.25摩爾)，那么由于鐵離子溶解在母液中而使FeOOH的產(chǎn)率大大降低。該方法的產(chǎn)率是20至26克/升懸浮液/小時(shí)。
本發(fā)明的目的是提供一種制備氧化鐵的方法，該方法能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中的方法的難點(diǎn)。
現(xiàn)在已經(jīng)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，可以減少或消除現(xiàn)有技術(shù)中的方法的缺陷，并且獲得比迄今為止已知的方法顯著高的高生產(chǎn)率，并且使鐵基本上完全轉(zhuǎn)化為實(shí)際上無堿金屬、堿土金屬和銨離子的氧化物，并且在沖洗之后該氧化物中存在相對(duì)低的與羧酸的陰離子相關(guān)的雜質(zhì)量，然而該雜質(zhì)可以通過在氧化物轉(zhuǎn)化為Fe2O3氧化物的步驟中的加熱來消除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方法包括下列步驟a)在攪拌的水溶液中，包含一個(gè)或多個(gè)羧基的脂族和/或芳族羧酸與平均顆粒直徑不超過250微米，優(yōu)選是30至200微米的微球狀鐵反應(yīng)，或者一直在攪拌的作用下，與其尺寸使得它們的表面積大于0.01平方米/千克鐵/升溶液的鐵的碎屑或切屑反應(yīng)，其中所述羧酸對(duì)于第一羧基在室溫時(shí)其pKa是0.5至6，能夠在200至350℃的溫度下在空氣中通過加熱分解為二氧化碳和水并且能夠在該反應(yīng)條件下形成在水溶液中可溶的亞鐵鹽，酸的摩爾數(shù)和鐵的克原子數(shù)(g-atoms)之間的比例是0.03至1.5，水/鐵重量比是1至20，在0至100℃的溫度下進(jìn)行該反應(yīng)；b)使用比亞鐵鹽氧化為三價(jià)鐵鹽的化學(xué)計(jì)量值過量的氧化劑將a)中形成的羧酸亞鐵氧化為羧酸鐵，其中所述的氧化劑選自氧、含氧的氣體混合物例如空氣、過氧化氫、臭氧、有機(jī)過氧化物和氫過氧化物。
作為另一可供選擇的方案，也可以氧化由a)中所示的酸獲得的預(yù)先形成的羧酸亞鐵或其與一種或多種所述酸的混合物，其中在該鹽和酸(如果使用與酸的混合物)中包含的陰離子和鐵的克原子數(shù)之間的摩爾比是0.03至1.5。該方案所有其它有關(guān)鐵類型、水/鐵重量比、反應(yīng)溫度、氧化劑和介質(zhì)攪拌的條件與a)和b)中所示的相同。
優(yōu)選地，步驟a)和b)中的溫度是5至70℃，酸的摩爾數(shù)和Fe的克原子數(shù)之間的比例是0.05至0.8，水/鐵重量比是2至10。
氧和空氣的使用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子的化學(xué)計(jì)量值；過氧化氫、臭氧和過氧化物過量2至4倍或更多。
在步驟a)期間，優(yōu)選在惰性氣體流例如氮?dú)庀逻M(jìn)行，以避免氧與鐵的溶解反應(yīng)期間產(chǎn)生的氫形成易爆混合物。
步驟a)和b)也可以同時(shí)進(jìn)行尤其是當(dāng)使用過氧化氫、過氧化物或氫過氧化物作為氧化劑時(shí)，這是正確的。
當(dāng)使用空氣或氧氣時(shí)，在強(qiáng)的氣體流下操作以除去產(chǎn)生的氫，從而避免易爆混合物的形成。
將亞鐵鹽氧化為三價(jià)鐵鹽的步驟可以在根據(jù)已知方法單獨(dú)制備的FeOOH晶核(germs)的存在下進(jìn)行。
晶核的存在可以降低顆粒尺寸。例如，通過使用4至10重量％的針鐵礦的接種物，并且通過在30℃下用氧處理，在HCOOH/Fe的比例是0.5以及鐵完全轉(zhuǎn)化的條件下，顆粒尺寸戲劇般地降低。
優(yōu)選使用平均顆粒直徑優(yōu)選是40至150微米的微球狀鐵；碳含量?jī)?yōu)選低于0.15重量％；元素例如錳、鎳、銅和硅，如果存在，其含量?jī)?yōu)選低于1重量％。
錳和鎳的含量?jī)?yōu)選低于0.05重量％，銅含量?jī)?yōu)選低于0.2％。
根據(jù)已知的方法，可使用的代表性微球狀鐵是通過冶金再加工來自金屬片加工的碎屑而獲得的。
具有上述純度特征的鐵特別適合于制備用于顏料(具有有價(jià)值的顏色特征)和/或作為制備催化劑的前體的高純度氧化鐵。
根據(jù)氧化物的用途，也可以使用合金元素含量最高達(dá)約10重量％的合金鋼。
鉻、錳、鎳、鎢和硅是代表性的合金元素。
如果對(duì)制備電子設(shè)備用的鐵酸鹽的氧化鐵感興趣，則使用電解鐵。
當(dāng)使用鐵車屑時(shí)，完全轉(zhuǎn)化的時(shí)間更長(zhǎng)?？梢允褂帽溶囆几蟮蔫F屑或鐵片，只要它們每千克鐵和每升反應(yīng)介質(zhì)的面積高于0.01平方米。
可使用的羧酸的實(shí)例是甲酸、乙酸、乙醇酸、草酸、三氯-、二氯-和氯乙酸、溴乙酸、碘乙酸、丙酮酸、丙二酸和丙酸。
甲酸和乙酸是優(yōu)選的。
在相同的條件下，使用過氧化氫時(shí)，乙酸制成針鐵礦，乙醇酸制成磁赤鐵礦和赤鐵礦的混合物，而甲酸僅制成磁赤鐵礦。在30℃下使用氧時(shí)乙酸以高的產(chǎn)率制成具有高的比表面積的氧化物，其比表面積可以超過260平方米/克；各相基本上與采用甲酸時(shí)獲得的相同，但具有略微不同的分布。
采用本發(fā)明的方法獲得的氧化鐵的純度特別高(條件是以純鐵開始)，這是因?yàn)橐葬樿F礦和/或纖鐵礦或作為Fe2O3(磁赤鐵礦)形成的FeOOH沉淀在水沖洗之后包括相對(duì)少量(低于0.5％)的來自羧酸陰離子的雜質(zhì)，其用碳表示。
在空氣中將所述氧化物加熱至200至350℃的步驟中可以完全消除這些雜質(zhì)。如果加熱至400℃，針鐵礦轉(zhuǎn)化為赤鐵礦；在450℃時(shí)，纖鐵礦轉(zhuǎn)化為磁赤鐵礦，在溫度超過450℃時(shí)，其變成赤鐵礦。
如果在該制備過程中使用蒸餾水，那么也不存在陽離子例如堿金屬和/或堿土金屬陽離子以及硫酸鹽和氯化物的陰離子。
該方法的產(chǎn)率明顯高于已知方法例如，使用氧作為氧化劑和氧化反應(yīng)時(shí)間是20小時(shí)時(shí)，每千克反應(yīng)混合物可以獲得290克或更多的Fe2O3。
當(dāng)使用過氧化氫時(shí)，最佳溫度是50至60℃；過氧化氫和鐵的優(yōu)選比例是1.4-1.8摩爾過氧化氫/克原子鐵；反應(yīng)時(shí)間超過8小時(shí)，并且羧酸摩爾數(shù)和鐵的克原子數(shù)之間的比例是0.6或更低；當(dāng)所用比例約為1時(shí)，溶解于母液中的鐵含量可以非常高，但當(dāng)所用比例為0.6或更低時(shí)，溶解于母液中的鐵含量幾乎降為零。
使用過氧化氫和使鐵完全轉(zhuǎn)化時(shí)，根據(jù)操作條件可以獲得純的針鐵礦和純的磁赤鐵礦這二者或者它們的混合物。
例如，通過在60℃下使用每克原子鐵1.6摩爾過氧化氫和每克原子鐵1.12摩爾甲酸的比例并且使鐵完全轉(zhuǎn)化，可以獲得純的針鐵礦；以每克原子鐵0.5摩爾的比例使用乙酸可以獲得相同的結(jié)果。
在50至70℃下，使用每克原子鐵1.624摩爾的過氧化氫和每克原子鐵0.4至0.6摩爾甲酸的比例并且使鐵完全轉(zhuǎn)化可以獲得純的磁赤鐵礦。
通過使用氧可以獲得混合的針鐵礦和纖鐵礦。在使用空氣時(shí)，反應(yīng)性比使用氧時(shí)的低；氧化物比面積更小并且可溶鐵通常更高；在50至70℃下其降低至通常低于所使用鐵的1重量％的值。
該相的比表面積(BET)顯著地取決于操作條件如果該體系的組成確定并且該工藝在無晶核時(shí)進(jìn)行，那么所述的比面積僅取決于溫度。
磁赤鐵礦以尺寸為1微米級(jí)的球狀基本粒子的形狀存在；比表面積是4至12平方米/克。
這些顆粒結(jié)合成尺寸一般低于10微米的聚集體。
在采用過氧化氫獲得的針鐵礦中，基本粒子集簇成小球，而這些小球又再部分聚集。
通過使用氧，獲得具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的圓形顆粒，該顆粒是松散的并且具有比1微米還要小的尺寸或者聚集形成比10微米還要大的聚集體。
纖鐵礦和針鐵礦-纖鐵礦混合物外觀呈具有類“沙漠玫瑰”結(jié)構(gòu)的小球狀顆粒。
使用XRD方法檢測(cè)各種不同的相。
下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的非限制性說明。
具體實(shí)施例方式
在不同實(shí)施例中使用的設(shè)備由體積為1至3升的玻璃反應(yīng)器組成，其配有夾套、具有不同入口的蓋子和可變速的攪拌器；為了使用氣體氧化劑進(jìn)行試驗(yàn)，該反應(yīng)器可以配備對(duì)氣體有效的攪拌器和流動(dòng)切斷機(jī)(flow breaker)。
將逆流冷卻單元布置在反應(yīng)氣體的出口處；使用計(jì)量泵來加入過氧化氫；在氣體進(jìn)料的情況下存在具有流速調(diào)節(jié)和流量測(cè)定的系統(tǒng)；此外，使用恒溫器(低溫恒溫器)通過反應(yīng)器夾套中的循環(huán)液體來調(diào)節(jié)該試驗(yàn)的溫度，并且使用溫度計(jì)監(jiān)控操作溫度。
實(shí)施例1將200cc去離子水和37克甲酸放置在1升反應(yīng)器(借助于加熱夾套使其溫度升至60℃)中；進(jìn)行攪拌，并在該反應(yīng)器中傾倒入40克微球狀鐵。檢查該鐵以確保其能適當(dāng)?shù)乇３謶腋?，然后使用微型泵在該反?yīng)器中加入100cc 35％的過氧化氫。
該加料操作持續(xù)約4.2小時(shí)，并在整個(gè)試驗(yàn)中使溫度保持在60℃。
最后，將所有的物料傾倒在容器中，借助于磁鐵從其中除去未反應(yīng)的鐵。然后，通過過濾回收反應(yīng)產(chǎn)物，并放置在140℃的烘爐中過夜。分析母液以確定鐵含量。獲得基本上純的針鐵礦鐵的轉(zhuǎn)化率是90％，并且所述金屬部分溶解在母液中。比表面積是111平方米/克。
實(shí)施例2將200cc去離子水和33克甲酸放置在1升反應(yīng)器(借助于加熱夾套使其溫度升至60℃)中；進(jìn)行攪拌，并在該反應(yīng)器中傾倒入40克微球狀鐵。檢查該鐵以確保其能適當(dāng)?shù)乇３謶腋?，然后使用微型泵在該反?yīng)器中如下加入100cc 35％的過氧化氫以13cc/小時(shí)的速度泵送4.1小時(shí)，然后以3cc/小時(shí)的速度泵送16小時(shí)。加入過氧化氫的操作總計(jì)持續(xù)20.5小時(shí)，并且溫度保持在60℃。
同實(shí)施例1，過濾獲得的產(chǎn)物并干燥沉淀物。
分析母液以確定鐵含量。獲得針鐵礦和磁赤鐵礦的混合物鐵的轉(zhuǎn)化率是100％；母液中的鐵是加入的鐵量的5.8％。
實(shí)施例3將200cc去離子水和16.5克甲酸放置在1升反應(yīng)器(借助于加熱夾套使其溫度升至50℃)中；進(jìn)行攪拌，并在該反應(yīng)器中傾倒入40克微球狀鐵。檢查該鐵以確保其能適當(dāng)?shù)乇３謶腋?，然后使用微型泵在該反?yīng)器中加入100cc 35％的過氧化氫。
該加料操作持續(xù)約16.7小時(shí)，并在整個(gè)試驗(yàn)中使反應(yīng)器保持在輕微的氮?dú)饬飨虏⑶沂箿囟缺３衷?0℃下。
最后，將所有的物料過濾，并將獲得的固體部分放置在140℃的烘爐中過夜。
分析母液以確定鐵含量。獲得純的磁赤鐵礦，鐵的轉(zhuǎn)化率是100％。母液中的鐵可以忽略不計(jì)；比表面積是7.6平方米/克。
實(shí)施例4將300cc去離子水和16.5克甲酸放置在1升反應(yīng)器(借助于加熱夾套使其溫度升至20℃并且保持在輕微的氮?dú)饬飨?中；進(jìn)行攪拌，并在該反應(yīng)器中傾倒入40克微球狀鐵。檢查該鐵以確保其能適當(dāng)?shù)乇３謶腋?，然后使該體系在氮?dú)庀卤３?小時(shí)。
最后用氧氣代替氮?dú)?，并使該體系在20℃下再保持20小時(shí)。
過濾生成的產(chǎn)物，并將固體部分在140℃下干燥一夜。
分析母液以確定鐵含量。獲得針鐵礦和纖鐵礦的混合物，鐵的轉(zhuǎn)化率是100％，2.4％的鐵進(jìn)入母液中。比表面積是140平方米/克，通過在400℃下加熱其變成48.1平方米/克。
實(shí)施例5將300cc去離子水和16.5克甲酸放置在1升反應(yīng)器(借助于加熱夾套使其溫度升至70℃并且保持在輕微的氮?dú)饬飨?中；進(jìn)行攪拌，并在該反應(yīng)器中傾倒入40克微球狀鐵。檢查該鐵以確保其能適當(dāng)?shù)乇３謶腋?，并且使該體系在氮?dú)庀卤３?小時(shí)。
最后用氧氣代替氮?dú)?，并使該體系在70℃下再保持20小時(shí)。
過濾生成的產(chǎn)物，并將固體部分在140℃下干燥一夜。
分析母液以確定鐵含量。獲得針鐵礦和纖鐵礦的混合物，其中鐵的轉(zhuǎn)化率是100％，鐵的0.38％進(jìn)入母液中。比表面積是9.5平方米/克，在400℃下其變成20.5平方米/克。
實(shí)施例6將300cc去離子水和6.6克甲酸放置在1升反應(yīng)器(借助于加熱夾套使其溫度升至70℃并且保持在輕微的氮?dú)饬飨?中；進(jìn)行攪拌，并在該反應(yīng)器中傾倒入40克微球狀鐵。檢查該鐵以確保其能適當(dāng)?shù)乇３謶腋。缓笫乖擉w系在氮?dú)庀卤３?小時(shí)。
最后用氧氣代替氮?dú)?，并使該體系在70℃下再保持3小時(shí)。
分析母液以確定鐵含量。獲得針鐵礦和纖鐵礦的混合物，其中鐵基本上完全轉(zhuǎn)化。
實(shí)施例7將300cc去離子水和16.5克甲酸放置在1升反應(yīng)器(借助于加熱夾套使其溫度升至30℃并且保持在輕微的氮?dú)饬飨?中；進(jìn)行攪拌，并在該反應(yīng)器中傾倒入40克微球狀鐵。檢查該鐵以確保其能適當(dāng)?shù)乇３謶腋?，然后使該體系在氮?dú)庀卤３?小時(shí)。
最后用氧氣代替氮?dú)?，并使該體系在30℃下再保持20小時(shí)。
使用磁鐵除去殘余的鐵，過濾剩余物，并將固體部分在140℃下干燥一夜。分析母液以確定鐵含量。獲得針鐵礦和纖鐵礦的混合物，其包括少量的赤鐵礦。
鐵的轉(zhuǎn)化率是85.5％，并且母液中的鐵是加入的鐵量的15％。
實(shí)施例8將300cc去離子水和13.2克甲酸放置在1升反應(yīng)器(借助于加熱夾套使其溫度升至30℃并且保持在輕微的氮?dú)饬飨?中；進(jìn)行攪拌，并在該反應(yīng)器中傾倒入80克微球狀鐵。檢查該鐵以確保其能適當(dāng)?shù)乇３謶腋。缓笫乖擉w系在氮?dú)庀卤３?小時(shí)。
最后用氧氣代替氮?dú)猓⑹乖擉w系在70℃下再保持20小時(shí)；過濾整個(gè)混合物，并將固體部分在140℃下干燥一夜。分析母液以確定鐵含量。獲得針鐵礦和纖鐵礦的混合物，其中鐵基本上完全轉(zhuǎn)化，加入鐵的0.15％存在于母液中。
實(shí)施例9將1500cc去離子水和15克甲酸放置在3升反應(yīng)器(借助于加熱夾套使其溫度升至30℃并且保持在輕微的氮?dú)饬飨?中；進(jìn)行攪拌，并在該反應(yīng)器中傾倒入300克微球狀鐵。檢查該鐵以確保其能適當(dāng)?shù)乇３謶腋?，然后使該體系在氮?dú)庀卤３?小時(shí)。
最后用氧氣代替氮?dú)猓⑹乖擉w系在30℃下再保持20小時(shí)。
使用磁鐵除去殘余的鐵，過濾剩余的部分，并將固體部分在140℃下干燥一夜。分析母液以確定鐵含量。獲得純的其比表面積是6.8平方米/克(在400℃下變成18平方米/克)的纖鐵礦。鐵的轉(zhuǎn)化率是95.7％，并且母液中的鐵是加入的鐵量的0.11％。
實(shí)施例10將1500cc去離子水和甲酸放置在3升反應(yīng)器(借助于加熱夾套使其溫度升至40℃并且保持在輕微的氮?dú)饬飨?中；進(jìn)行攪拌，并在該反應(yīng)器中傾倒入200克微球狀鐵(以每克原子鐵0.5摩爾甲酸的比例)。檢查該鐵以確保其能適當(dāng)?shù)乇３謶腋。缓笫乖擉w系在氮?dú)庀卤３?小時(shí)。
最后用氧氣代替氮?dú)?，并使該體系在40℃下再保持19小時(shí)。
過濾產(chǎn)物，并將固體部分在140℃下干燥一夜。分析母液以確定鐵含量。獲得其比表面積是44平方米/克(在400℃下變成28平方米/克)的針鐵礦和纖鐵礦的混合物。鐵的轉(zhuǎn)化率是100％，并且母液中的鐵是加入的鐵量的2.9％。
實(shí)施例11將1500cc去離子水和甲酸放置在3升反應(yīng)器(借助于冷卻夾套使其溫度降低至10℃并且保持在輕微的氮?dú)饬飨?中；進(jìn)行攪拌，并在該反應(yīng)器中傾倒入300克微球狀鐵(以每克原子鐵0.22摩爾甲酸的比例)。檢查該鐵以確保其能適當(dāng)?shù)乇３謶腋?，然后使該體系在氮?dú)庀卤３?小時(shí)。
最后用氧氣代替氮?dú)?，并使該體系在10℃下再保持19小時(shí)。
過濾產(chǎn)物，并將固體部分在140℃下干燥一夜。分析母液以確定鐵含量。獲得其比表面積是91平方米/克(在400℃下變成37平方米/克)的純針鐵礦。鐵基本上完全轉(zhuǎn)化，并且在母液中的鐵可忽略不計(jì)。
實(shí)施例12將1500cc去離子水和甲酸放置在3升反應(yīng)器(借助于冷卻夾套使其溫度降低至5℃并且保持在輕微的氮?dú)饬飨?中；進(jìn)行攪拌，并在該反應(yīng)器中傾倒入200克微球狀鐵(以每克原子鐵0.27摩爾甲酸的比例)。檢查該鐵以確保其能適當(dāng)?shù)乇３謶腋。缓笫乖擉w系在氮?dú)庀卤３?小時(shí)。
最后用氧氣代替氮?dú)?，并使該體系在5℃下再保持19小時(shí)。
將殘余的鐵用磁鐵除去，并過濾剩余的產(chǎn)物，將固體部分在140℃下干燥一夜。分析母液以確定鐵含量。鐵的轉(zhuǎn)化率是97.8％，并且母液中的鐵是1.5％。顆粒的比表面積是144平方米/克(在400℃下變成47.6平方米/克)。
權(quán)利要求
1.制備高純度氧化鐵的方法，其包括下列順序進(jìn)行或同時(shí)進(jìn)行的步驟a)平均直徑不超過250微米的微球狀顆粒形式或者其尺寸使得它們每千克鐵和每升反應(yīng)介質(zhì)的表面積大于0.01平方米的碎屑或切屑形式的金屬鐵與包含一個(gè)或多個(gè)羧基的羧酸的攪拌水溶液反應(yīng)，其中所述羧酸對(duì)于第一羧基在室溫時(shí)其pKa是0.5至6，能夠在200至350℃的溫度下在空氣中通過加熱分解為二氧化碳和水并且能夠形成在該反應(yīng)條件下在該水溶液中可溶的亞鐵鹽，該羧酸的摩爾數(shù)和鐵的克原子數(shù)之間的比例是0.03至1.5，水/鐵重量比是1至20，反應(yīng)溫度是0至100℃，并且通過攪拌使微球狀顆粒保持懸??；b)使用比亞鐵鹽氧化為三價(jià)鐵鹽的化學(xué)計(jì)量值過量的氧化劑將a)中形成的羧酸亞鐵氧化為羧酸鐵，其中所述的氧化劑選自氧、含氧的氣體混合物、過氧化氫、臭氧、有機(jī)過氧化物和氫過氧化物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中反應(yīng)溫度是5至70℃，羧酸和鐵的克原子數(shù)之間的摩爾比是0.05至0.8。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中使用氧或過氧化氫作為氧化劑。
4.權(quán)利要求1、2或3的方法，其中所述微球狀鐵的顆粒具有小于200微米的平均直徑。
5.權(quán)利要求1至4之一的方法，其中鐵的碳含量低于0.15重量％，并且形成合金的元素低于0.3重量％。
6.制備高純度氧化鐵的方法，其包括使用選自氧、含氧的氣體混合物、過氧化氫、臭氧、有機(jī)過氧化物和氫過氧化物的氧化劑氧化由羧酸預(yù)先形成的羧酸亞鐵或所述的羧酸鹽與上述羧酸的混合物，所述氧化劑的用量相對(duì)于亞鐵離子到三價(jià)鐵離子的鐵氧化的化學(xué)劑量值過量，所述羧酸的第一羧基其pKa是0.5至6，能夠在200至350℃間在空氣中通過加熱分解為二氧化碳和水，其中所述羧酸鹽的水溶液與平均直徑小于250微米的微球狀顆粒形式的鐵或與其尺寸使得它們每千克鐵和每升溶液的表面積大于0.01平方米的鐵的碎屑或車屑反應(yīng)，并且其中在所述鹽和酸中存在的陰離子和鐵的克原子數(shù)之間的摩爾比是0.03至1.5，水/鐵重量比是1至20，反應(yīng)溫度是0至100℃，并且通過攪拌使所述微球狀鐵保持懸浮。
7.比表面積是1至300平方米/克的FeOOH氧化物；比表面積是1至15平方米/克的磁赤鐵礦(Fe2O3)，所述的氧化物無堿金屬和/或堿土金屬離子和/或銨離子以及無硫酸鹽和/或氯化物的陰離子。
8.由權(quán)利要求7的氧化鐵獲得的顏料。包含權(quán)利要求7中的氧化鐵的催化劑或由權(quán)利要求7的氧化物獲得的催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過微球狀顆?；蛩樾蓟蜍囆紶畹慕饘勹F與一元或多元羧酸的攪拌水溶液反應(yīng)并通過用氧化劑將羧酸亞鐵氧化為三價(jià)鐵鹽而制備高純度氧化鐵的方法，其中所述羧酸相對(duì)于第一羧基其pKa是0.5至6并且能夠在200至350℃下在空氣中通過加熱分解為二氧化碳和水，其中每克原子鐵使用0.03至1.5摩爾酸，水/鐵重量比是1至20，所述的氧化劑選自氧、含氧的混合物、過氧化氫、有機(jī)過氧化物和氫過氧化物。
文檔編號(hào)B41F1/50GK1445169SQ03120650
公開日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2003年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月18日
發(fā)明者E·康卡, C·魯比尼, G·佩特里尼 申請(qǐng)人:舒德化學(xué)公司