Формирование высокодисперсных частиц магнетита из гидроксида двухвалентного железа

 

Ю.П.Грабовский

Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа (НИПИгазпереработка), г. Краснодар

Т.Н.Боковикова, А.В.Виноградов

Кубанский Государственный технологический университет (КубГТУ), г. Краснодар

 

Хотя процесс образования магнетита при окислении гидроксида Fe(II) воздухом известен давно, механизм его образования многие пытаются представить достаточно упрощенно, забывая, что в аналогичных условиях могут образовываться и другие окисные соединения железа. Первой и лимитирующей стадией процесса в большинстве случаев считают образование гидроксида Fe(III), который за тем реагирует с гидроксидом Fe(II), образуя магнетит. Известно, что гидроксид Fe(III) очень неустойчив и быстро переходит в a-FeOOH. Возможны и более глубокие превращения гидроксида Fe(III). Присутствие в реакционной смеси больших количеств ос-FeOOH может изменить направление процесса образования магнетита или привести к образованию кристаллогидратов магнетита с различной устойчивостью к дегидратации. В первом случае можно ожидать образования частиц с низкими магнитными характеристиками, во втором – образование крупных частиц. В работе описан механизм образования магнетита, который подчеркивает возможность одновременного образования, как магнетита, так и побочных продуктов, а также образование кристаллогидратов магнетита с различной устойчивостью к дегидратации. Для подтверждения предложенного механизма и образования магнетита близкого по составу к стереохимическому предложен метод контроля за соотношением скоростей окисления гидроксида железа (II) и образования магнетита. Для снижения скорости дегидратации магнетита, от которой зависит размер образующихся частиц, предложено проводить процесс при более низкой температуре. В результате впервые удалось получить высокодисперсные частицы магнетита при окислении гидроксида двухвалентного железа воздухом. Образовавшиеся кристаллогидраты магнетита были использованы для синтеза магнитных жидкостей с размером частиц дисперсной фазы в пределах 5,0-20,0 нм.

Важным следствием из предложенного механизма образования магнетита следует считать возможность разработки новых эффективных процессов получения высокодисперсных частиц магнетита из гидроксида Fe(II) при комнатной температуре с использованием других окислителей, что в дальнейшем было подтверждено на практике.