Спосіб одержання феритових порошків

( і 5 Н 01F і/34, В 22 F 9/16, С 04 В 35/2& 5) ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ФЕРИТОВИХ ПОРОШКІВ 1 (20)94250573,26.04.93 (21)4904111/02 (22)22.01.91. SU (46)28.12 94. Бюп №7-1 (56) 1. Авторское свидетельство СССР ГІ \г 279818, кл. Н01 F 1/34, 1968 2. Выло» інная заявка Японии l\fe 6291423, сборник 3(1)-20(348), 1987(прототип). (71) Всесоюзний науково-дослідний Інститут реактивів І хімічно чистих матеріалів для електронної техніки, UA (79* Марковський Євген Вікторович, Крігер Гльвіра МоІсеТвна, Меламед Лілія Завешіївна, Панько Георгій Федорович Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения порошков для производства магнитной керамики на основе ферритов. Известен способ получения ферритовых порошков, заключающийся в том, что сначала осаждают окись железа из раствора его соли осадителем, затем полученный осадок смешивают с раствором гидратов окисей щелочных металлов, сушат и ферритизуют [11 Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения ферритовых порошков, включающий осаждение гидроксидов ферритообразующих компонентов из смеси их солей щелочным реагентом, остаривание полученного осадка о присутствии окисляющего агента, отмывку и сушку [2]. К недостаткам указанного способа можно отнести его трудоемкость, многостадийность, необходимость переработки больших количеств растворов К тому же (73) Науково-дослідний інститут реактивів і матеріалів для електронної течміки, UA (57) Способ получения ферритовых порошков, включающий осаждение гидроксидов ферритообразных компонентов из смеси их солей щелочным реагентом, остаривание полученного осадка в присутствии окисляющего агента, отмывку и сушку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что по крайней мере один из вступающих в реакцию компонентов берут в виде растворимого в воде твердого вещества требуются существенные энергетические затраты на подогрев растворов как на стадии их приготовления, так и при проведении процессов осаждения и получения ферритов. Задачей изобретения является упрощение процесса и уменьшение энергозатрат, Указанная задача решается тем, что а способе получения ферритовых порошков, включающем осаждение гидроксидов ферритообрэзующих компонентой из смеси их солей щелочным реагентом, остаривание полученного осадка в присутствии окисляющего агента, отмывку и сушку, по крайней мере один из вступающих в реакцию компонентов берут в виде растворимого в воде твердого зещестаа. Изобретение осуществляется следующим образом. П р и м е р 1, В емкость засыпают 612 5 г FeSOd 7НгО. 135,7 г МпСіг НгО и 92/" г Zn(NCb)2 6H2O. Полученную смесь перемешивают, добавляют 382.5 г ИОН и снова перемешивают в течение 20-30 мин После С > ел ho 5277 этого в полученную сметанообразную пульпу вводят 250 г LINO3 и выдерживают при перемешивании в течение 2х часов при температуре Ю0°С. Осадок промывают водой при Т:Ж » 5 ~1:35, сушат при температуре 120-150°С в сушильном шкафу. В результате получают 250 г марганец-цинкового ферритового порошка шлинельной структуры с параметром решетки 8,41 A v. дисперсностью 10 м /г 10 (БЭТ). Данные по получению ферритового порошка с дисперсностью 12 м /г (БЭТ) по прототипу приведены в таблице (пример 2). П р и м е р З, В реактор, снабженный водяной рубашкой, всыпают 2,45 кг серно- 15 кислого железа FeSO4 7H2O, вливают 1,36 л раствора марганца сернокислого с концентрацией 300 г/л MnSO4 и 0,63 л раствора цинка сернокислого с концентрацией 317 г/л ZnSO4. Полученную смесь перемешива- 20 ют 3-5 мин, а затем вводят осадитель, состоящий из 5,6 л NaOH с концентрацией 180 г/л и 1,4 л 25%-го раствора аммиака. Реакционную смесь перемешивают и выдерживают в течение ?0 мин при температуре 55°С. после 25 чего вводят окислитель - натрий азотнокислый в количестве 7,65 л с концентрацией 200 г/л NaNO2. Массу выдерживают при постоянном перемешивании при температуре 95°С в течение 1 часа. Осадок отделяют от 30 маточника и промывают водой при Т:Ж 1:30. Отмытый порошок сушат при температуре 120-150°С в сушильном шкафу. В результате получают 1 кг порошка марганец-цинкового феррита шпинельной структуры с параметром решетки 8,42 А и 35 дисперсностью 30 м 2 /г (БЭТ). поставленной цели и существенно упростить процесс, как за счет исключения стаі дии растворения отдельных солей и за счет уменьшения объемов используемого оборудования. Особенно существенный эффект достигается в случае необходимости получения Mn-Zn ферритов с удельной поверхностью 10-20 м /г (примеры 1,2). При этом обьем исходных реагентов уменьшается в 60 раз по сравнению с прототипом. Кроме того, полностью исчезает необходимость в стадии приготовления растворов солей исходных компонентов и растворов осадителя и окислителя. о В связи с резким снижением объемов очевидна экономия в затратах тепла ~ 5,15 10 Дж на 1 т ферритового порошка. Причем действительная экономия тепла примерно вдвое больше, поскольку в таблице не учтены затраты тепла на стадии приготовления растворов у прототипа. Реализация заявляемого способа при получении Nl-Zn ферритов дает гще больший эффект (примеры 9,10). Выигр іш вобъемах реагентов в этом случае составляет 250 раз. а затраты тепла уменьшаются на 3,08 10 Дж на 1 т ферритового порошка, причем остаются справедливыми вышеприведенные замечания об экономии энергии на стадии приготовления растворов Использование заявляемого способа позволяет получить по упрощенной схеме ферритовые порошки различных составов: литиевый феррит (примеры 11,12) магнетит (примеры 7,8). Во всех случаях наблюдается экономия энергозатрат и уменьшение реакционных объемов. Данные по получению ферритового поТаким образом, заявляемый метод порошка с дисперсностью 30-50 м /г по прозволяет существенно упростить процесс и тотипу и заявляемому способу приведены в 40 получать ферритовые порошки заданного таблице (примеры 4-6). состава и необходимой дисперсности в миКак видно из представленных данных, нимальных реакционных объемах с минипредлагаемый способ позволяет достигнуть мальными энергетическими затратами. Условия получения ферритовых порошко» п/п Состаз феррита, мзс,% Реагирующие компоненты Состояние реагента 1 Fe2O3=71,C МпО19,0 ZnO=10,0 FeS047H 2 0 МлСІ2'4Н2О Zn(NO3j2'6H2O твердое твердое твердое Разбавленные' растворы 19г/л 43г/л 40г/л —н— 2 3 4 _•_ _«_ FeS047H z 0 MnSO4'5H2O ZnSO4 6H2O FeSO4-7H2O MnSO4'5H2O 2nSO4*7H2O FeSO47H2O MnSO4*5H2O ZnSO*7H 2 O Твердое 300 г/л 317 г/л Растворы 228г/л 300 г/л 317 г/л Осадитель Соедине- Состояние реание гента ион твердое Окислитель Дисперс- Объем ре- Затраты Вид способа Соедине- Состоя- ностьпо- агентов тепла на ние реана 1 т нагрев ние рошка, феррито- раствогента м2/г вого по-^ ров на (БЭТ) рошка, м° І т феррита во го порошка, Дж UNO3 Раствор NaOH ЗОг/л NaOH~ Раствор 180 г/л 25% + NH4OH твердое 10.0 3,2 9.36-108 Раствор NaNO3 ЗОг/л 5,25-Ю10 По прототипу 12,0 179,1 30,0 17,9 5.25*10° По заявляемому способу 35,0 16,1 4.72'Ю 9 По заявляемому способу і Раствор NaNO2 200 г/л Раствор NaOH твердое По заявляемому способу NaNO2 200 г/я ю -J -л Продолжение таблицы fsfeN; п/п 5 6 Состав феррита. мас.% Fe2O3-71,( МпО=19.0 • 2пО=10,0 -" Реагирующие компоненты FeSO4-7H2O MnSO4'5H2O ZnSO4-7H2O FeSO4'7H2O MnSO4-5H2O ZnS0i7H 2 0 Состояние реагента Растворы 228 г/it 300 г/л 317 г/л Растворы 228 г/л 300 г/л 317 г/л Раствор Осадитьль Соедине- Состояние ние реагента Окислитель Дисперс- Объем ре- Затраты Вид способа Соедине- Состоя- ностьпо- агентов тепла на ние ние реарошка. на 1т нагрев м 2 / г( ЕЭТ) феррито- раствогента вого поров на 1 т феррошка, м ритооого порошка. Дж ел NaOH + растворы NH4OH NaNO2 твердое 50,0 14,9 4.3Г10 9 Раствор По заявляемому способу NaOH растворы NaNO2 200г/л 50,0 22.56 6,26Ю 9 воздух газообр. 24,0 54,0 3,39'109 .По прото NH4NO3 твердое NH4OH 7 Fe3O4 FeS047H 2 O 247-г/л NH4OH раствор 8 ЯезО4 . FeSO4'7H2O Твердое NH^OH раствор По прототипу типу 25,0 6,46 9,4710 8 По заявляемому способу СО Продолжение таблицы Состав фер Реагирующие ком Состоя рита, поненты ние реа Осадитель Соедине- Состоя Окислитель Соедине- Состоя Дислерс- Обьем ре- Затраты ние реа ние гента ние реагента агентов тепла на рошка, на 1 т м г феррито рзство вого по соба нагрез 2/ ров на рошка, м гента мас.% ние ностьпо (БЭТ) п/п Вид спо 1 тферритового порошка. • Дж Растворы N10-14,12 9 NiCl2-6H2O 1,5 г/л СНзСООЫа раствор FeCI 2 Твердое 2nS04 7H 2 O Твердое FeCl3 7H 2 O FeCI 3 6H 2 O Твердое ЫНЮН Fe2O3-96,39 LIO2-3.61 LIOH растворы LiOH FeCb 7H 2 O твердое ион UOH 20 2107,7 твердое 3,10 10 1 1 По прото 0,2 г/л NiSO