PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACIÓN DE PARTÍCULAS DE MAGNETITA.

Procedimiento para la preparación de una magnetita con una fuerza coercitiva de 6,

366 KA/m a 10,345 KA/m (= 80 a 130 Oe) y forma de partícula octaédrica, caracterizado porque a) se dispone un componente alcalino en forma de una solución acuosa bajo gas protector, b) el componente alcalino se calienta a una temperatura de 50 º a 100 ºC, preferiblemente a 70 º a 90 ºC, c) se añade un componente de hierro (II) en forma de una solución acuosa en una cantidad tal que esté presente una relación molar de componente de Fe (II) con respecto a un componente de equivalente alcalino de 0,38 a 0,45, y manteniéndose la temperatura a 50 º a 100 ºC, preferiblemente a 70 º a 90 ºC, d) la suspensión obtenida en c) se trata con un oxidante de manera tal que se ajusta una velocidad de oxidación del 20 al 50 % en moles de Fe (II)/h hasta que esté presente un contenido de Fe (II) de más del 65 % en moles en el compuesto de hierro, e) después de la oxidación en d) se añade de nuevo un componente de Fe (II) en forma de una solución acuosa a la suspensión obtenida en d) en una cantidad tal que se obtenga una relación molar de Fe (II) usado en c) con respecto a un equivalente de componente alcalino usado total de 0,47 a 0,49, f) la suspensión obtenida en e) se trata de nuevo con un oxidante de manera tal que se ajuste una velocidad de oxidación del 20 al 50 % en moles de Fe (II)/h hasta que esté presente un contenido de Fe (II) de más del 65 % en moles en el compuesto de hierro, y luego g) se filtra y el residuo se lava, se seca y se tritura

La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de partículas de magnetita.

Desde hace tiempo se conocen magnetitas particuladas que se preparan por un procedimiento de precipitación a partir de soluciones acuosas. En el documento US-A 802 928 ya se describe la preparación de magnetita mediante precipitación de sulfato de hierro (II) con un componente alcalino y posterior oxidación con aire. En numerosos otros documentos posteriores también se describe la preparación de magnetitas según el procedimiento de precipitación.

La preparación de magnetitas según el procedimiento de precipitación con adición de silicio se describe en el documento JP-A-51 044 298. Las magnetitas de precipitación puras sin adición de elementos extraños pueden prepararse discontinuamente según el documento DE-A 3 209 469 o continuamente según el documento DE-A 2 618 058. Normalmente se usa FeSO4 como sal de hierro (II).

Sin embargo, para la preparación de una magnetita según el procedimiento de precipitación también es posible usar cualquier sal de hierro (II) soluble. Aquí se considera especialmente el uso de FeCl2 como se describe en el documento DE-A 3 004 718. El uso de FeSO4 o FeCl2 tiene la ventaja de que ambas sustancias pueden comprarse muy económicamente en grandes cantidades como residuos de de la industria transformadora de hierro. Como precipitantes también se consideran, además del hidróxido sódico más frecuentemente usado, CaO o CaCO3 (documento DE-A 3 004 718), amoniaco (documento DE-A 2 460 493) o Na2CO3, MgCO3 o MgO (documento EP-A 0 187 331). Como oxidante se usa generalmente aire. Sin embargo, también se describen procedimientos para la oxidación con nitratos (documentos DD-A 216 040 y DD-A 284 478).

Las magnetitas se usaron inicialmente para la preparación de pinturas de cualquier tipo. La ventaja especial de las magnetitas en comparación con los colorantes orgánicos y el negro de humo consiste en su resistencia a la intemperie mucho mejor, de manera que las pinturas con magnetita también pueden aplicarse en exteriores.

Además, de buen grado se usan magnetitas de precipitación para teñir piezas moldeadas de hormigón como, por ejemplo, adoquines de pavimentación de hormigón o tejas de hormigón.

Desde hace algún tiempo también se usan magnetitas en la electrofotografía para la fabricación de tóneres. Para la fabricación de tóneres para fotocopiadoras con tóneres de un solo componente se usan preferiblemente magnetitas que se prepararon según el procedimiento de precipitación. El tóner magnético usado para esto debe presentar distintas propiedades. Con el desarrollo progresivo y la mejora de las fotocopiadoras e impresoras, los requisitos a los tóneres magnéticos y consecuentemente a la magnetita usada para ellos fueron cada vez mayores. La generación de impresoras más nueva alcanza una resolución de más de 400 dpi (puntos por pulgada), para lo que fue necesario el desarrollo de tóneres de partículas finas con distribución de tamaños de partícula muy estrecha. Esto tuvo como consecuencia que las magnetitas usadas para esto también debían presentar una distribución de tamaños de partícula muy estrecha. Además, se necesita un tamaño de partícula determinado de manera que se garantice una distribución homogénea de las partículas de magnetita en el tóner fabricado. Las propias magnetitas deben tener una resistencia eléctrica suficientemente alta para estabilizar la imagen latente durante la transferencia electrostática. Además, la fuerza coercitiva, la magnetización de saturación y sobre todo la magnetización remanente deben estar en la relación adecuada con las intensidades de campo que prevalecen en la máquina.

Las partículas de magnetita que son adecuadas para la fabricación de tóneres magnéticos se describen en los documentos EP 0 826 635 B1 y EP0 832 848 B1. El documento EP0 832 848 B1 describe magnetitas dopadas con el 0,1 al 5,0 % en peso de P o del 0,1 al 5,0 % en peso de Al. El documento EP 0 826 635 B1 describe magnetitas octaédricas con un diámetro medio del tamaño de partícula inferior a 0,6 µm, una fuerza coercitiva de 40 a 100 Oe (a 10 KOe de campo de medición) y una resistencia eléctrica de más de 1x104 Ohm · cm. Estas partículas contienen preferiblemente los elementos Si, Al, Ti, Zr, Mn, Mg o Zn en cantidades del 0,5 al 4,5 % en peso. Los procedimientos para la preparación según los documentos EP 0 826 635 B1 y EP 0 832 848 1 son complejos ya que los elementos de dopaje deben introducirse en las cantidades adecuadas en una o varias etapas separadas.

El objetivo de la presente invención se basó en poner a disposición un procedimiento técnicamente especialmente sencillo y, por tanto, también rentable para la preparación de magnetitas con una fuerza coercitiva de 80 a 130 Oe (= 6,366 KA/m a 10,345 KA/m) y forma de partícula octaédrica para la fabricación de tóneres magnéticos.

Este objetivo pudo alcanzarse con el procedimiento según la invención: se encontró sorprendentemente que mediante la elevación de la relación de Fe (II) con respecto al componente alcalino a 0,38 a 0,44 a temperaturas de 50 a 100 ºC, preferiblemente a 70 a 90 ºC, y oxidación rápida (hasta el 50 % en moles de Fe (II)) se forma una magnetita que puede usarse para aplicaciones estándar en el sector de los tóneres. Debido a la alta velocidad de oxidación, el procedimiento es especialmente rentable ya que las plantas pueden aprovecharse especialmente bien.

Estas magnetitas así obtenidas pueden usarse no sólo en tóneres magnéticos, sino que también se usan para teñir papel, plástico, barnices, fibras y hormigón y para el uso en pinturas.

Las magnetitas con una fuerza coercitiva de 80 a 130 Oe (= 6,366 KA/m a 10,345 KA/m) y forma de partícula octaédrica pueden obtenerse según el procedimiento según la invención

a) disponiendo un componente alcalino en forma de una solución acuosa bajo gas protector,

b) calentando el componente alcalino a una temperatura de 50 º a 100 ºC, preferiblemente a 70 º a 90 ºC,

d) tratando la suspensión obtenida en c) con un oxidante de manera que se ajuste una velocidad de oxidación del 20 al 50 % en moles de Fe (II)/h hasta que esté presente un contenido de Fe (II) de más del 65 % en moles en el compuesto de hierro,

e) añadiendo de nuevo después de la oxidación en d) un componente de Fe (II) en forma de una solución acuosa a la suspensión obtenida en d) en una cantidad tal que se obtenga una relación molar de Fe (II) usado en c) con respecto a un equivalente de componente alcalino usado total de 0,47 a 0,49,

f) tratando de nuevo la suspensión obtenida en e) con un oxidante de manera que se ajuste una velocidad de oxidación del 20 al 50 % en moles de Fe (II)/h hasta que esté presente un contenido de Fe (II) de más del 65 % en moles en el compuesto de hierro y luego

g) filtrando y lavando, secando y triturando el residuo.

Como componente alcalino puede usarse preferiblemente un hidróxido de metal alcalino, un hidróxido de metal alcalinotérreo, un óxido de metal alcalinotérreo, un carbonato de metales alcalinos, MgCO3 o amoniaco.

Como componente de hierro (II) se usa preferiblemente una sal de Fe (II) soluble en agua, con especial preferencia sulfato de hierro o dicloruro de hierro. Sin embargo, también es posible usar otros compuestos de Fe (II) solubles en agua, especialmente si éstos están a disposición a precios comparables.

Como oxidantes pueden usarse preferiblemente oxígeno atmosférico, oxígeno puro, H2O2, cloro, cloratos de metal alcalino (por ejemplo, NaOCl, NaClO3, NaClO4) o nitratos. Se prefieren especialmente oxígeno atmosférico, oxígeno puro, H2O2 o nitrato de sodio.

A continuación se explicará más detalladamente una forma de realización especialmente preferida del procedimiento según la invención:

Se dispone solución de sosa cáustica con un contenido de 300 g de NaOH por litro de agua en un tanque con agitación discontinuo con agitación y conducción de gas protector.

A continuación se calienta a una temperatura entre 50 y 100 ºC, preferiblemente entre 70 y 90 ºC. Si se alcanza esta temperatura, entonces se empieza con la dosificación del componente de Fe (II). El cálculo del componente de Fe (II) se realiza mediante la relación deseada de NaOH/Fe (II). Si, por ejemplo, se desea una relación de NaOH/Fe

(II) de 0,55 y se disponen 100 moles de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de una magnetita con una fuerza coercitiva de 6,366 KA/m a 10,345 KA/m (= 80 a 130 Oe) y forma de partícula octaédrica, caracterizado porque

a) se dispone un componente alcalino en forma de una solución acuosa bajo gas protector,

b) el componente alcalino se calienta a una temperatura de 50 º a 100 ºC, preferiblemente a 70 º a 90 ºC,

c) se añade un componente de hierro (II) en forma de una solución acuosa en una cantidad tal que esté presente una relación molar de componente de Fe (II) con respecto a un componente de equivalente alcalino de 0,38 a 0,45, y manteniéndose la temperatura a 50 º a 100 ºC, preferiblemente a 70 º a 90 ºC,

d) la suspensión obtenida en c) se trata con un oxidante de manera tal que se ajusta una velocidad de oxidación del 20 al 50 % en moles de Fe (II)/h hasta que esté presente un contenido de Fe (II) de más del 65 % en moles en el compuesto de hierro,

e) después de la oxidación en d) se añade de nuevo un componente de Fe (II) en forma de una solución acuosa a la suspensión obtenida en d) en una cantidad tal que se obtenga una relación molar de Fe (II) usado en c) con respecto a un equivalente de componente alcalino usado total de 0,47 a 0,49,

f) la suspensión obtenida en e) se trata de nuevo con un oxidante de manera tal que se ajuste una velocidad de oxidación del 20 al 50 % en moles de Fe (II)/h hasta que esté presente un contenido de Fe (II) de más del 65 % en moles en el compuesto de hierro, y luego

g) se filtra y el residuo se lava, se seca y se tritura.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como componente alcalino se usa amoniaco, hidróxidos de metal alcalino, hidróxidos de metal alcalinotérreo, óxidos de metal alcalinotérreo o carbonatos de metal alcalino.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 a 2, caracterizado porque como componente de hierro (II) se usa sulfato de hierro o cloruro de hierro.

4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como oxidante se usa oxígeno atmosférico, H2O2, cloro, cloratos de metal alcalino o nitrato.