JPH04219323A - ゲーサイトの製造方法 - Google Patents
ゲーサイトの製造方法Info
- Publication number
- JPH04219323A JPH04219323A JP2410595A JP41059590A JPH04219323A JP H04219323 A JPH04219323 A JP H04219323A JP 2410595 A JP2410595 A JP 2410595A JP 41059590 A JP41059590 A JP 41059590A JP H04219323 A JPH04219323 A JP H04219323A
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- Japan
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- aqueous solution
- goethite
- oxidizing gas
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は粒度分布の揃った、軸比
L/Dが小さい針状ゲーサイトの製造法に関し、特に高
記録密度が必要な8mmビデオテープ用、高級オーディ
オテープ用、ハイビジョンテープ用等優れた磁気特性が
要求される磁気記録用磁性材料の原料として好適なゲー
サイト(FeO・OH)の製造方法に関するものである
。
L/Dが小さい針状ゲーサイトの製造法に関し、特に高
記録密度が必要な8mmビデオテープ用、高級オーディ
オテープ用、ハイビジョンテープ用等優れた磁気特性が
要求される磁気記録用磁性材料の原料として好適なゲー
サイト(FeO・OH)の製造方法に関するものである
。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】粉末原
料を加工して有用な製品とするときには、その粒子形態
に起因する特性が重要な役割を果す。磁性材料において
も、出発原料であるゲーサイト粒子の影響がそれから得
られる磁性材料の特性を大きく左右する。このような形
態制御に関しては、今までに多くの検討がなされてきた
が、形態制御をするための装置についてはリング状多孔
ノズルないし、底部に多数の通気孔を有する多孔板を備
えた装置に空気を吹き込み、系の混合と乱流拡散により
水酸化第1鉄をゲーサイトに酸化するのが一般的であっ
た。
料を加工して有用な製品とするときには、その粒子形態
に起因する特性が重要な役割を果す。磁性材料において
も、出発原料であるゲーサイト粒子の影響がそれから得
られる磁性材料の特性を大きく左右する。このような形
態制御に関しては、今までに多くの検討がなされてきた
が、形態制御をするための装置についてはリング状多孔
ノズルないし、底部に多数の通気孔を有する多孔板を備
えた装置に空気を吹き込み、系の混合と乱流拡散により
水酸化第1鉄をゲーサイトに酸化するのが一般的であっ
た。
【0003】ゲーサイト粒子を製造する際、生起する化
学反応は極く有りふれた無機化学の反応式で表わされ、
技術的にはさほど難しくないと思われるが、製品となる
粒子は■成分及び組成(金属成分の重量比で表わす)■
比表面積■粒径分布(変動係数:σL/L〔−〕で表わ
す)、■形状(軸比;L/D〔−〕で表わす)が所定の
値になるように制御する必要がある。
学反応は極く有りふれた無機化学の反応式で表わされ、
技術的にはさほど難しくないと思われるが、製品となる
粒子は■成分及び組成(金属成分の重量比で表わす)■
比表面積■粒径分布(変動係数:σL/L〔−〕で表わ
す)、■形状(軸比;L/D〔−〕で表わす)が所定の
値になるように制御する必要がある。
【0004】しかして、一般的な化学製品ならば、■項
のみに着目して製造すれば良いのに対し、この粒子は、
例えば、Fe:Ni=100:0.5(重量比)、比表
面積:S=35±1.8、変動係数:σL/L=0.5
5±0.05、軸比;L/D=11±1(L:長軸,D
:短軸)等の値が指定され、■以外に■、■、■という
粒子形態の条件を満たすように制御しながら製造するこ
とが要求される。
のみに着目して製造すれば良いのに対し、この粒子は、
例えば、Fe:Ni=100:0.5(重量比)、比表
面積:S=35±1.8、変動係数:σL/L=0.5
5±0.05、軸比;L/D=11±1(L:長軸,D
:短軸)等の値が指定され、■以外に■、■、■という
粒子形態の条件を満たすように制御しながら製造するこ
とが要求される。
【0005】対象とする化学反応自体は単純ではあるが
、現実に粒子が生成・成長する間で起る現象は、少なく
とも空気の気相、反応液の液相、水酸化第1鉄の固相−
1、ゲーサイトの固相−2からなる四相の関与する異相
系反応であって、然も、粒子の大きさ、形状、個数も同
時に経時変化するきわめて複雑な現象なのである。従っ
て、前述の如き一般的な装置を使って単なる経験的、定
性的手法では所定の形態をもつ粒子を再現性よく製造し
たり優れた性能をもつ粒子を開発するのは困難であった
。
、現実に粒子が生成・成長する間で起る現象は、少なく
とも空気の気相、反応液の液相、水酸化第1鉄の固相−
1、ゲーサイトの固相−2からなる四相の関与する異相
系反応であって、然も、粒子の大きさ、形状、個数も同
時に経時変化するきわめて複雑な現象なのである。従っ
て、前述の如き一般的な装置を使って単なる経験的、定
性的手法では所定の形態をもつ粒子を再現性よく製造し
たり優れた性能をもつ粒子を開発するのは困難であった
。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
に鑑み鋭意検討の結果、次の事実を見出して本発明に到
達した。すなわち、可能な限り規模の大きな反応装置を
用い、該反応装置内で行われている複雑な現象を定量的
に整理した結果、初期の酸化反応速度が上記因子に対し
、決定的な影響を及ぼしていると云う意外な事実を見出
したのである。
に鑑み鋭意検討の結果、次の事実を見出して本発明に到
達した。すなわち、可能な限り規模の大きな反応装置を
用い、該反応装置内で行われている複雑な現象を定量的
に整理した結果、初期の酸化反応速度が上記因子に対し
、決定的な影響を及ぼしていると云う意外な事実を見出
したのである。
【0007】すなわち、第1鉄塩水溶液とアルカリ水溶
液とを反応させて得られる水酸化物を酸化してゲーサイ
トを製造する時に全Fe濃度とFe2+→Fe3+への
変化量の測定により酸化率の経時変化曲線を採り、これ
を様々な酸化率の経時変化の形について粒子数の経時変
化と軸比L/Dの経時変化を求め、結果と対比すると、
酸化反応開始直後に急速酸化させるほど、粒子数、軸比
L/Dともに反応終了までの経時変化が小さく、軸比が
小さく、且つ均一な粒度分布となることを見出した。
液とを反応させて得られる水酸化物を酸化してゲーサイ
トを製造する時に全Fe濃度とFe2+→Fe3+への
変化量の測定により酸化率の経時変化曲線を採り、これ
を様々な酸化率の経時変化の形について粒子数の経時変
化と軸比L/Dの経時変化を求め、結果と対比すると、
酸化反応開始直後に急速酸化させるほど、粒子数、軸比
L/Dともに反応終了までの経時変化が小さく、軸比が
小さく、且つ均一な粒度分布となることを見出した。
【0008】このことは、水酸化第1鉄が生成した直後
に急速酸化する程、水酸化第1鉄表面近傍でFe2+→
Fe3+の反応が速く進みその表面がゲーサイトで覆わ
れるので水酸化第1鉄粒子の成長が停止し、また他粒子
との凝集も妨げられるため、ゲーサイト粒子の軸比が小
さく且つ均一な粒子となると考えられる。しかしかかる
方式の反応を行わしめる場合、多量の原料を短時間で反
応器に一括仕込みし、所望の急速酸化を行おうとしても
液量が多くなる工業的規模では自ずと限界があり、数1
0トンもの原料を数分以下で添加混合することは、装置
及び配管やバルブ類の巨大化を招くばかりか、短時間に
発生する反応熱の除去にも苦労することになり実用的で
ない。
に急速酸化する程、水酸化第1鉄表面近傍でFe2+→
Fe3+の反応が速く進みその表面がゲーサイトで覆わ
れるので水酸化第1鉄粒子の成長が停止し、また他粒子
との凝集も妨げられるため、ゲーサイト粒子の軸比が小
さく且つ均一な粒子となると考えられる。しかしかかる
方式の反応を行わしめる場合、多量の原料を短時間で反
応器に一括仕込みし、所望の急速酸化を行おうとしても
液量が多くなる工業的規模では自ずと限界があり、数1
0トンもの原料を数分以下で添加混合することは、装置
及び配管やバルブ類の巨大化を招くばかりか、短時間に
発生する反応熱の除去にも苦労することになり実用的で
ない。
【0009】本発明者らはかかる問題を解決するため、
次のごとき方法で反応すれば、回分反応器への原料仕込
みは比較的ゆっくりと行うことができ、工業的レベルの
スケールアップが可能であることを見出した。
次のごとき方法で反応すれば、回分反応器への原料仕込
みは比較的ゆっくりと行うことができ、工業的レベルの
スケールアップが可能であることを見出した。
【0010】すなわち、本発明は第1鉄塩水溶液とアル
カリ水溶液とを反応せしめて得られる水酸化物の懸濁液
を酸化性ガスにより酸化してゲーサイトを製造する方法
において、第1鉄塩水溶液とアルカリ水溶液とをライン
ミキサーで連続的に混合反応させた後、速かに次のライ
ンミキサーで酸化性ガスを混合し、前段の反応で生成し
た水酸化物の7〜15%を連続的に急速に酸化して後、
得られた反応混合物を次なる後反応器に仕込み、酸化性
ガスを通気して残る反応を完結させて、軸比L/D=5
〜6で均一な粒度分布(σL/L=0.4〜0.5)の
針状結晶を得ることを特徴とする高性能ゲーサイトの製
造方法を提供するものである。
カリ水溶液とを反応せしめて得られる水酸化物の懸濁液
を酸化性ガスにより酸化してゲーサイトを製造する方法
において、第1鉄塩水溶液とアルカリ水溶液とをライン
ミキサーで連続的に混合反応させた後、速かに次のライ
ンミキサーで酸化性ガスを混合し、前段の反応で生成し
た水酸化物の7〜15%を連続的に急速に酸化して後、
得られた反応混合物を次なる後反応器に仕込み、酸化性
ガスを通気して残る反応を完結させて、軸比L/D=5
〜6で均一な粒度分布(σL/L=0.4〜0.5)の
針状結晶を得ることを特徴とする高性能ゲーサイトの製
造方法を提供するものである。
【0011】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
ついてその構成を説明すると、本発明においては、第1
鉄塩水溶液とアルカリ水溶液を所定の流量比でラインミ
キサーに連続的に供給し、混合反応せしめ水酸化物の懸
濁液を得る。反応に伴う中和熱はラインミキサーにジャ
ケットを設けて冷媒で除熱するか、又はラインミキサー
の後に設けた冷却器に通すことで除熱する。
ついてその構成を説明すると、本発明においては、第1
鉄塩水溶液とアルカリ水溶液を所定の流量比でラインミ
キサーに連続的に供給し、混合反応せしめ水酸化物の懸
濁液を得る。反応に伴う中和熱はラインミキサーにジャ
ケットを設けて冷媒で除熱するか、又はラインミキサー
の後に設けた冷却器に通すことで除熱する。
【0012】本発明においては、前段で得られた水酸化
物の懸濁液を酸化性ガスと所定の流量比で直ちに混合反
応せしめるためNo. 1ラインミキサー12および冷
却器に続くNo. 2ラインミキサー13に通液する。 前段反応から後段反応は望ましくは5分以内に移行する
ことが好ましい。水酸化第1鉄のままで5分以上放置す
ることは該水酸化物がその間に結晶成長および/あるい
は結晶同士の凝集を招きもはや次なる急速酸化の目的を
達せられなくなるので好ましくない。
物の懸濁液を酸化性ガスと所定の流量比で直ちに混合反
応せしめるためNo. 1ラインミキサー12および冷
却器に続くNo. 2ラインミキサー13に通液する。 前段反応から後段反応は望ましくは5分以内に移行する
ことが好ましい。水酸化第1鉄のままで5分以上放置す
ることは該水酸化物がその間に結晶成長および/あるい
は結晶同士の凝集を招きもはや次なる急速酸化の目的を
達せられなくなるので好ましくない。
【0013】また、ラインミキサーによる酸化反応は2
〜15分間で該酸化物の7〜15%を酸化することが望
ましい。15分以上を費す場合は、水酸化第1鉄の表面
がゲーサイト粒子で完全に覆われる前に結晶成長および
/あるいは結晶同士の凝集を招くため好ましくない。又
2分以下の短時間に所定量の酸化を進めることは軸比L
/Dを小さくする目的から外れるものではないが、工業
的大規模スケールになった場合に経済的な範囲で実施す
るには好ましくない。一方該水酸化物の酸化が7%に満
たないと表面がゲーサイト粒子で完全に覆われないので
前述と同様の理由で好ましくない。又15%以上に酸化
することは最早該水酸化物の表面がゲーサイト粒子で完
全に覆われているので急速酸化の目的からするとその必
要はない。本発明においては、前段の流通系で中和およ
び酸化工程を経て得られた中間反応液の所定量を回分式
の反応器に仕込み通常行われている酸化方式で残る反応
を行わしめる。
〜15分間で該酸化物の7〜15%を酸化することが望
ましい。15分以上を費す場合は、水酸化第1鉄の表面
がゲーサイト粒子で完全に覆われる前に結晶成長および
/あるいは結晶同士の凝集を招くため好ましくない。又
2分以下の短時間に所定量の酸化を進めることは軸比L
/Dを小さくする目的から外れるものではないが、工業
的大規模スケールになった場合に経済的な範囲で実施す
るには好ましくない。一方該水酸化物の酸化が7%に満
たないと表面がゲーサイト粒子で完全に覆われないので
前述と同様の理由で好ましくない。又15%以上に酸化
することは最早該水酸化物の表面がゲーサイト粒子で完
全に覆われているので急速酸化の目的からするとその必
要はない。本発明においては、前段の流通系で中和およ
び酸化工程を経て得られた中間反応液の所定量を回分式
の反応器に仕込み通常行われている酸化方式で残る反応
を行わしめる。
【0014】本発明においては、反応に用いる第1鉄塩
水溶液のFe2+イオン濃度は10〜50g/l程度が
望ましい。濃度の低い方が急速酸化には有利であるが、
工業的には容積効率が低下するので、10g/l未満の
ものは好ましくない。逆に50g/lより高すぎると容
積効率の点では有利となるが、本発明の特徴とする急速
酸化が困難となり好ましくない。
水溶液のFe2+イオン濃度は10〜50g/l程度が
望ましい。濃度の低い方が急速酸化には有利であるが、
工業的には容積効率が低下するので、10g/l未満の
ものは好ましくない。逆に50g/lより高すぎると容
積効率の点では有利となるが、本発明の特徴とする急速
酸化が困難となり好ましくない。
【0015】本発明において、反応温度は低いほど酸化
速度が速くなり本発明の目的を達し易いが、低温の冷媒
を用いることはエネルギー面で経済的ではないため20
〜50℃程度が好ましい。空気等の酸化性ガスは反応条
件により最適値はあるが、通常反応による溶存酸素の消
費を補充するに十二分な量を通気することが好ましく、
その範囲は上記Fe2+イオン濃度に対して好適には1
00〜200Nm3 /hr・KgモルFe2+程度で
ある。本発明において、急速酸化とは通常は少なくとも
この下限値以上の酸化性ガスの通気量とするが、急速酸
化を実現するのに、系を加圧したり、酸素濃度を高めた
りする方法も有効である。
速度が速くなり本発明の目的を達し易いが、低温の冷媒
を用いることはエネルギー面で経済的ではないため20
〜50℃程度が好ましい。空気等の酸化性ガスは反応条
件により最適値はあるが、通常反応による溶存酸素の消
費を補充するに十二分な量を通気することが好ましく、
その範囲は上記Fe2+イオン濃度に対して好適には1
00〜200Nm3 /hr・KgモルFe2+程度で
ある。本発明において、急速酸化とは通常は少なくとも
この下限値以上の酸化性ガスの通気量とするが、急速酸
化を実現するのに、系を加圧したり、酸素濃度を高めた
りする方法も有効である。
【0016】又反応に際して第1鉄塩水溶液に共沈物と
してNi、Cr、Al、Mn、Co、Zn、Ti、Si
、Mg等の硫酸塩あるいは硝酸塩の内一種又は二種をF
e2+イオン100部に対し0.3〜3部程度添加する
ことが好ましい。又急速酸化時間及び酸化の度合は原料
の組成、濃度、反応温度等により各々最適範囲が決めら
れるべきである。
してNi、Cr、Al、Mn、Co、Zn、Ti、Si
、Mg等の硫酸塩あるいは硝酸塩の内一種又は二種をF
e2+イオン100部に対し0.3〜3部程度添加する
ことが好ましい。又急速酸化時間及び酸化の度合は原料
の組成、濃度、反応温度等により各々最適範囲が決めら
れるべきである。
【0017】
【実施例】次に実施例により図面を参照して更に詳しく
説明する。 実施例1 カセイソーダ水溶液(濃度1.8モル/l)をカセイソ
ーダ水溶液供給ライン1を経て、14m3 /hrで、
また硝酸ニッケル(0.0003モル/l)及び硫酸亜
鉛(0.0002モル/l)を含む硫酸第一鉄水溶液(
濃度0.226モル/l)を14m3 /hrで、硫酸
第1鉄水溶液供給ライン2を経て、ジャケット冷却器付
きNo. 1ラインミキサー12(滞留時間15秒)に
供給する。 冷媒は入口8から入り、出口9から出る。
説明する。 実施例1 カセイソーダ水溶液(濃度1.8モル/l)をカセイソ
ーダ水溶液供給ライン1を経て、14m3 /hrで、
また硝酸ニッケル(0.0003モル/l)及び硫酸亜
鉛(0.0002モル/l)を含む硫酸第一鉄水溶液(
濃度0.226モル/l)を14m3 /hrで、硫酸
第1鉄水溶液供給ライン2を経て、ジャケット冷却器付
きNo. 1ラインミキサー12(滞留時間15秒)に
供給する。 冷媒は入口8から入り、出口9から出る。
【0018】続いて、冷媒入口10、冷媒出口11を有
するジャケット冷却器付きNo. 2ラインミキサー1
3(滞留時間13分)に、上記混合物を、No. 2ラ
インミキサー空気供給ライン3からの空気2.0Nm3
/min と共に供給し、所定の反応を終えた出口液
を、反応容器供給ライン4を経て、温度調節手段及び攪
拌手段を備えた内容積8m3 の反応容器14に仕込み
、空気2.0Nm3 /min を反応容器空気供給ラ
イン5を経て、反応容器14の底部に同心円状にめぐら
せたガス供給手段15から反応容器14中に吹き込み、
残る酸化反応を進めた。なお、反応容器4は反応スラリ
ー取出し口6及びガスベント7を備えている。第1段の
中和反応から、第2段の酸化反応までの間、温度は35
±0.5℃に保持された。
するジャケット冷却器付きNo. 2ラインミキサー1
3(滞留時間13分)に、上記混合物を、No. 2ラ
インミキサー空気供給ライン3からの空気2.0Nm3
/min と共に供給し、所定の反応を終えた出口液
を、反応容器供給ライン4を経て、温度調節手段及び攪
拌手段を備えた内容積8m3 の反応容器14に仕込み
、空気2.0Nm3 /min を反応容器空気供給ラ
イン5を経て、反応容器14の底部に同心円状にめぐら
せたガス供給手段15から反応容器14中に吹き込み、
残る酸化反応を進めた。なお、反応容器4は反応スラリ
ー取出し口6及びガスベント7を備えている。第1段の
中和反応から、第2段の酸化反応までの間、温度は35
±0.5℃に保持された。
【0019】懸濁液中の鉄〔II〕の含量を過マンガン
酸カリウムによる自動滴定法で2価の鉄濃度を測定して
酸化率を求めながら反応を進め懸濁液が鮮かな黄色を呈
した時点で酸化性ガスの供給を止めた。このときの酸化
率は99.7%を越えていた。該容器を大気圧下に曝し
攪拌しながら1時間放置した。放置後の粘度はB型粘度
計で測定した結果、350センチポアズであった。容器
での全酸化ガス供給時間は40分であった。スラリーは
針状のゲーサイト粒子よりなり、水洗後槇過してウエッ
トケーキを得た。
酸カリウムによる自動滴定法で2価の鉄濃度を測定して
酸化率を求めながら反応を進め懸濁液が鮮かな黄色を呈
した時点で酸化性ガスの供給を止めた。このときの酸化
率は99.7%を越えていた。該容器を大気圧下に曝し
攪拌しながら1時間放置した。放置後の粘度はB型粘度
計で測定した結果、350センチポアズであった。容器
での全酸化ガス供給時間は40分であった。スラリーは
針状のゲーサイト粒子よりなり、水洗後槇過してウエッ
トケーキを得た。
【0020】
【発明の効果】本発明方法によれば、粒度分布の揃った
、軸比L/Dが小さい針状ゲーサイトを得ることができ
、また、この方法では、反応器への原料の仕込みを比較
的ゆっくりと行うことができ、工業レベルの生産に適し
ている。
、軸比L/Dが小さい針状ゲーサイトを得ることができ
、また、この方法では、反応器への原料の仕込みを比較
的ゆっくりと行うことができ、工業レベルの生産に適し
ている。
【図1】本発明方法の実施を説明するための装置の略解
図である。
図である。
1 カセイソーダ水溶液供給ライン
2 硫酸第1鉄水溶液供給ライン
3 No. 2ラインミキサー空気供給ライン4
反応容器供給ライン 5 反応容器空気供給ライン 6 反応スラリー取出し口 7 ガスベント 8,10 冷媒入口 9,11 冷媒出口 12 No. 1ラインミキサー 13 No. 2ラインミキサー 14 反応容器 15 同心円状ガス供給手段
反応容器供給ライン 5 反応容器空気供給ライン 6 反応スラリー取出し口 7 ガスベント 8,10 冷媒入口 9,11 冷媒出口 12 No. 1ラインミキサー 13 No. 2ラインミキサー 14 反応容器 15 同心円状ガス供給手段
Claims (1)
- 【請求項1】 第1鉄塩水溶液とアルカリ水溶液とを
反応せしめて得られる水酸化物の懸濁液を酸化性ガスに
より酸化してゲーサイトを製造する方法において、第1
鉄塩水溶液とアルカリ水溶液とをラインミキサーで連続
的に混合反応させた後、速かに次のラインミキサーで酸
化性ガスを混合し、前段の反応で生成した水酸化物の7
〜15%を連続的に急速に酸化して後、得られた反応混
合物を次なる後反応器に仕込み、酸化性ガスを通気して
残る反応を完結させて、軸比L/D=5〜6で均一な粒
度分布(σL/L=0.4〜0.5)の針状結晶を得る
ことを特徴とする高性能ゲーサイトの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2410595A JPH04219323A (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | ゲーサイトの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2410595A JPH04219323A (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | ゲーサイトの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04219323A true JPH04219323A (ja) | 1992-08-10 |
Family
ID=18519735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2410595A Pending JPH04219323A (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | ゲーサイトの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04219323A (ja) |
-
1990
- 1990-12-14 JP JP2410595A patent/JPH04219323A/ja active Pending
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