СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 1994 года по МПК H01F1/28 

Изобретение относится к способу получения магнитной жидкости и может найти применение в лабораторном и промышленном получении магнитных жидкостей, применяемых в магнито-жидкостных устройствах в различных отраслях народного хозяйства.

Известны способы получения высокодисперсного магнетита (Fe3O4) частичным окислением раствора соли железа (II) перекисью водорода [1] и кислородом [2].

Наиболее близким к рассматриваемому является способ получения магнетита, включающий частичное окисление раствора соли железа (II) перекисью водорода в щелочном растворе [1].

Однако он имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что магнитная жидкость, полученная на основе этого магнетита, застабилизированного олеиновой кислотой, может работать успешно только в газовых средах и недостаточно устойчива в растворах электролитов и воде.

Целью изобретения является упрощение технологического процесса и снижение стоимости конечного продукта (магнитного концентрата), который в дальнейшем используется для производства магнитных жидкостей на различных основах (углеводороды, кремнийорганика).

Поставленная цель достигается тем, что после определения кислотности (рН) и слива маточного раствора в подогретую суспензию, полученную частичным (2/3 по массе) окислением кислородом воздуха соли железа (II) [2] травильных растворов металлургических производств, вводят гидрофобный стабилизатор типа "Асидол", до резкого разделения суспензии на магнитный концентрат и воду.

В результате получается смолоподобный магнитный концентрат, который легко диспергируется в различных жидкостях-носителях и получают магнитную жидкость требуемой намагниченности.

В литературе неизвестен отличительный признак - магнитный концентрат, где только стабилизатор вводят в суспензию магнетита, полученного доокислением кислородом соли железа (II) в железо (III) (в соотношении 1:2) из травильных цехов металлургических производств.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что стабилизацию магнетита из суспензий ведут гидрофобным стабилизатором типа "Асидол".

Таким образом заявленный способ соответствует критерию изобретения "новизна".

В научно-технической и патентной литературе известны случаи стабилизации "Асидолом" магнетита, полученного из солей железа (II) и (III) для получения магнитных жидкостей, не повышающих температуры в узлах трения с их использованием.

В предложенном случае гидрофобный стабилизатор применяется для быстрого отторжения воды от застабилизированного магнетита, полученного из частично окисленного раствора соли железа (II), как продукта травильных цехов металлургических заводов.

Технология получения магнитного концентрата состоит в следующем.

С отстоявшейся суспензии магнетита сливают маточный раствор, подогревают при перемешивании и постепенно (не прекращая перемешивание) вводят стабилизатор ("Асидол") до резкого отделения магнитного концентрата от воды. Максимально удаляют воду из магнитного концентрата.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

П р и м е р. Определить содержание магнетита в суспензии и ее кислотность (рН суспензии должна соответствовать 7,8-8,2).

Суспензию магнетита в количестве 1 л (содержащую 130 г Fe₃O₄) отстоять до прозрачного маточного раствора. Маточный раствор слить. Оставшуюся суспензию нагреть до 80^оС и, не прекращая перемешивание, постепенно вводить стабилизатор "Асидол-2" (45-50 мл) до резкого разделения суспензии на магнитный концентрат и воду. Воду слить.

Как следует из приведенного примера, предложенный способ позволяет получить магнитный концентрат из отходов травильных цехов металлургических производств, сохраняя остродефицитные соли железа (II) и (III), а также связать в магнитный концентрат отходы металлургических производств, которые являются экологически опасными при включении их в промышленные стоки. Кроме того, предложенный способ обеспечивает упрощение технологического процесса получения магнитного концентрата и магнитных жидкостей, так как исключает операцию получения высокодисперсного магнетита и лишь затем получение из него концентрата магнитной жидкости [3].

Магнитный концентрат, полученный описанным выше способом, позволяет получить качественные и дешевые магнитные жидкости.

50 г магнитного концентрата диспергирует при перемешивании и подогреве до 90-100^оС в различных основах. Полученную магнитную жидкость охлаждают при перемешивании до 30-35^оС и центрифугируют в течение 1 ч.

Анализ на устойчивость магнитных жидкостей, полученных через магнитный концентрат, показал, что они не расслаиваются при центрифугировании в течение 1 ч при факторе разделения 15000g и длительном выдерживании в неоднородном магнитном поле с градиентом 104 кА/м.

Характеристики магнитных жидкостей на различных основах приведены в таблице.

На намагниченность влияет магнитная проницаемость жидкости-носителя; различную намагниченность можно получить, изменяя количество магнитного концентрата или жидкости-носителя.

Предложенный способ позволяет:
упростить технологию получения магнитного концентрата и снизить его стоимость;
получать дешевые магнитные жидкости, сохраняя при этом их высокие физико-химические свойства.

Для травления стальных изделий после термообработки применяют 8-10%-ный раствор серной кислоты
FeO + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂O
Для образования суспензии магнетита (Fe₃O₄) 2/3 (по массе) соли Fe (II) окисляют до Fe (III) по реакции
4FeSO₄ + O₂ + 2H₂SO₄ =
= 2Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O, после чего в раствор солей железа (II) и (III) вводят раствор аммиака и получают магнетит
FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 8NH₄OH = Fe(OH)₂ +
+ 2Fe(OH₃) + 8(NH₄)₂SO₄
Fe(OH)₂ + 2Fe(OH)₃
FeO + Fe₂O₃ + 4H₂O
магнетит

Сущность изобретения: магнитный концентрат получают из суспензии полученной частичным окислением килородом воздуха соли железа (II) травильных растворов металлургических производств и стабилизации образовавшегося высокодисперсного магнетита гидрофобным стабилизатором типа "Асидол". Магнитный концентрат предназначен для получения магнитных жидкостей на различных основах, его изготовление отличается простотой технологии и удобством транспортировки. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ преимущественно из травильных растворов и отходов электролитических ванн гальванических цехов, включающий частичное окисление ионов двух- и трехвалентного железа и стабилизацию суспензии высокодисперсного магнетита, отличающийся тем, что перед стабилизацией определяют pH суспензии, а стабилизацию магнетита осуществляют введением гидрофобного стабилизатора "Асидол".