JPS63225535A - 硝酸鉄およびバリウムフエライト粉末の製造方法 - Google Patents

硝酸鉄およびバリウムフエライト粉末の製造方法

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JPS63225535A
JPS63225535A JP62056659A JP5665987A JPS63225535A JP S63225535 A JPS63225535 A JP S63225535A JP 62056659 A JP62056659 A JP 62056659A JP 5665987 A JP5665987 A JP 5665987A JP S63225535 A JPS63225535 A JP S63225535A
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JP
Japan
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iron
nitric acid
barium ferrite
acid solution
ferrite powder
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JP62056659A
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English (en)
Inventor
Kyoji Odan
恭二 大段
Takayuki Kimura
隆幸 木村
Kazuo Hashimoto
和生 橋本
Kunio Ofuji
大藤 晋男
Akira Satake
佐竹 明
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、廃硝酸液から硝酸鉄を製造する方法および該
iMM鉄を原料として、水熱合成法によりバリウムフェ
ライト粉末を製造する方法に関する。
近年、種々の鋼材がさまざまな器材に使用されており、
鋼材の表面処理のために硝酸洗浄が行われている。しか
し5、その廃硝酸液の廃棄または処理が問題となってお
り、その有効利用が望まれている。
また、近年、磁性材料および触媒の進歩により、多量の
鉄原料が必要とされている。 特に、γ−Fe2O3、
co−γ−Fe2O3、メタル等の磁性粉およびMn−
Znフェライト、Nr−Znフェライト等のンフトフエ
ライトの原料として多量の鉄が消費されている。また最
近では、磁気記録の高密度化の要求に伴い、垂直磁気記
録が可能なバリウムフェライト粉末が注目されている。
このような磁性材料の分野から、安価な水溶性の鉄原料
が要望されている。
(従来の技術およびその問題点) 従来、硝酸鉄は鉄豹を&!!酸に溶解した溶液を蒸発乾
固して製造していた。この場合、原fI費、乾固費用等
が高くつくという問題があった。
一方、鋼材の硝酸洗浄工程より排出される廃硝酸液を処
理するためには、中和のための多量のアルカリと過大な
設備が必要であった。またカセイソーダで中和した場合
、硝酸ソーダと水酸化鉄が生成するが、このうちV1酸
ソーダだけを分離、回収して利用し、水酸化鉄は廃棄し
、ていた。
また鋼の熱間圧延工程で発生する多量のミルスケールに
ついても十分に利用されていなかった。
そこで、これらの産業廃棄物である廃硝酸液、水酸化鉄
およびミルスケールの有効利用が望まれている。
また、バリウムフェライ1−粉末の製造方法としては、
例えば共沈法、ガラス結晶化法、水熱合成法等積々の方
法が知られており、ガラス結晶化法については特公昭G
o−15574号公報、水熱合成法については、8えば
特開昭59−175707号公報、特公昭60−129
73号公報、特公昭Go−155713号公報、特開昭
60−!3700:’号公報等で提案されている。
前記バリウムフェライト粉末を製造するための鉄原料と
しては、一般に市販の硝酸鉄、塩化鉄、オキシ水酸化鉄
等が使用されているが、バリウムフェライト粉末の製造
コストを低減するうえで、安価な鉄原料ガ望まれている
。
(発明の目的) 本発明の目的は、前記の産業廃棄物である廃硝酸液、水
酸化鉄およびミルスケールを有効利用して、安価な硝酸
鉄を製造する方法を提供することである。
本発明の他の目的は、何述の1/i酸鉄を用いてバリウ
ムフェライト粉末を製造する方法を提供することである
。
(開運点を解決するための技術的手段)大発明は、鋼材
の硝酸洗浄工程より排出される鉄イオンを含む廃硝酸液
と、#4の熱間圧延工程で発生するミルスクールおよび
/または上記廃硝酸液の中和工程より排出される水酸化
鉄とを混合することを特徴とする硝酸鉄の製造方法、お
よび前記硝酸鉄を原料として水熱合成法によりバリウム
フェライト粉末を製造する方法に関するものである。
本発明において、廃硝酸液としては、炭素鋼、ステンレ
ス・スチール等の鋼材の表面を硝酸洗浄した廃液が用い
られる。廃硝酸液中には、通常、硝酸鉄が150〜25
0g/J、硝酸が50〜150 g/j含有されている
。また、廃硝酸液中には、鋼材に通常含有されているN
i、Cr、Co、Mo。
Mn等を微量含有していてもよい。
また、鋼の熱間圧延工程で発生するミルスクールは、ど
のような成分、形状でもよいが、一般にFe2O3、F
eO,Feを多く含有しているものが好ましい、また形
状は0.1〜100μmの広い範囲であるが、微粒子の
方が硝酸に溶けやずいので好ましい。
本発明における廃硝酸液の中和処理工程より排出される
水酸化鉄は、廃硝酸液をカセイソーダで中和して生成し
た硝酸ソーダを分離1回収した残余の水酸化鉄が用いら
れる。
本発明においては、鋼材の硝酸洗浄工程より排出される
廃v1酸液と、鋼の熱間圧延工程で発生するミルスケー
ルおよび/または廃硝酸液の中和処理工程より排出され
る水酸化鉄を混合することにより硝酸鉄が生成する。前
記廃硝酸液とミルスクールおよび/または水酸化鉄との
反応は、それらを混合することにより大部分進行するが
、さらに反応を促進するために、混合溶液を撹拌しなが
ら、20℃以上、特に20〜80℃に加熱することが。
望ましい0反応時間としては、30分以上であれば十分
である。廃硝酸液とミルスケールおよび/または水酸化
鉄との混合割合は、硝酸鉄[Fe(NO3)3]がFe
 1原子と硝酸根3分子とからなっているので、廃硝酸
液中の硝酸のモル数の173以上の鉄原子を含有するミ
ルスケールおよび/または水酸化鉄を添加することが望
ましい、特にミルスケールおよび/または水酸化鉄を余
分に添加することで、反応を促進させることかてきる。
前記反応後、未反応のミルスケールおよび/または水酸
化鉄を硝酸鉄と分離する1分離方法としては、反応液の
上澄液を取出し2ても、またP通してもよい0反応後の
溶液中の硝酸鉄の濃度は、硝酸鉄を抽出しやすいように
高濃度であることが好ましいが、一般に20〜30fi
量%の濃度となる。
この硝酸鉄溶液には残余の硝酸分はほとんどない。
したがって、通常の方法、例えば蒸発乾固、結晶析出等
によって簡単に固形化することができる。
あるいは、溶液のままで可溶性の鉄源として使用するこ
ともできる。
本発明においては、前記廃硝酸液から生成した硝酸鉄を
使用して水熱合成法により、市販の硝酸鉄を使用した場
合と比較して、粒子形状および特性がほとんど変わりの
ないバリウムフェライト粉末が得られる。
バリウムフェライト粉末を水熱合成法により製造する方
法としては、以下の製法が好適に挙げられる。すなわち
、バリウム、バリウム1グラム原子に対して3〜11グ
ラム原子の鉄および水酸化アルカリを含有するスラリを
調製し、該スラリを130〜300℃で水熱処理した後
、生成した沈澱物に融剤を混合し、混合物を700〜9
50℃で焼成し、得られた焼成物を洗浄することにより
、バリウムフェライト粉末が得られる。
バリウム原料としては、硝酸バリウム、塩化バリウム、
水酸化バリウム等が用いられる。バリウムの使用量は、
バリウム濃度が0.03・−〇、50モル/jの範囲に
なるようにするのが六角板状の形状のよい粒子を得るう
えで望ましい。
鉄原料としては、前述の廃硝酸液から生成したgp、酸
鉄が用いられる。該硝酸鉄は通常20〜30重量%の高
濃度溶液で生成するので、水で所望の濃度に希釈し、溶
液のままで使用すると便利である。鉄の使用量はバリウ
ム1グラム原子に対して3〜11グラム原子が好適であ
る。鉄の量が少なすぎると、マグネトブランバイト型バ
リウムフェライトの生成量が少なく、形状も六角板状で
なくなる。また鉄の量が多ずぎるとへマタイトが副生じ
たり、またバリウムフェライトの粒子が大きくなり、磁
気特性も劣ってくる。
水酸化アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カ
ワウ12等が用いられる。水酸化アルカリの使用量は水
酸化アルカリを混合した後の溶液中の水酸化アルカリ濃
度が3モル/fJ以上、特に4〜8モル/1の範囲が好
ましい、水酸化アルカリの量が少なすぎると粒子が大き
くなったり、粒度分布が広くなったり、またへマタイト
が生成する。
また水酸化アルカリを過度に多くするのは経済的でない
。
前記バリウム、鉄および水酸化アルカリを混合する方法
については、特に制限はないが、例えばバリウムおよび
鉄の水溶液に、直接水酸化アルカリを添加するか、ある
いは水酸化アルカリの水溶液を添加する方法がある。あ
るいはバリウムを水酸化アルカリの水溶液側に加えて、
これと鉄原料の水溶液を混合する方法がある。
さらに、予め鉄原料の水溶液に従来のバリウムフェライ
ト粉末に添加されている種々の元素、例えばCo、Ni
、Mn、Zn、Pb、Sr、Ti、 In、Nb、La
。
Ce、Pr、Sm、Zr等の化合物、例えば塩化物、硝
酸塩等を若干添加することができ、特にCo、Ni。
ZnおよびTiの化合物の添加は、磁気特性をコントロ
ールするうえで好ましい、Co、Ni、Znおよび′r
iの添加髪は、鉄原子に対して、0.01〜0.2の範
囲が好適である。
また、さらに鉄原料の水溶液あるいは水酸化アルカリの
水溶液にSi、Caなどの水に可溶性の化合物、例えば
ケイ酸、ケイ酸ナトリウム、硝酸カルシウム、塩化カル
シウム等を若干添加することができる。4れらの添加物
は粒子形状を制御するうえで好ましい。
次に、沈i物を含むスラリを水熱処理することにより、
バリウムフェライトの微細な結晶が生成、沈澱する。水
熱処理の温度は130〜300℃、特に140〜280
℃が好ましい、温度が低すぎると結晶の生成が充分でな
く、また温度が高すぎると蝕終的に得られるバリウムフ
ェライト粉末の粒径が大きくなるので好ましくない、水
熱処理時間は普通、0.5〜20時間程度であり、水熱
処理には通常、オートクレーブが採用される。
次いで、水熱処理により生成した微細な結晶の沈澱物を
水洗して、遊離のアルカリ分を除去した後、得られた沈
澱物に融剤を混合する。Ta剤としては、塩化ナトリウ
ム、塩化カリウム、塩化バリウム、塩化ストロンチウム
およびフッ化ナトリウムのうち少なくとも一種が用いら
れる。融剤の使用量は沈澱物(乾燥物基準)に対して°
、10〜180重量%、好ましくは30〜120重量%
が適当である。融剤の量が少なすぎると粒子の焼結が起
り、また多すぎても多くしたことによる利点はなく、経
済的でない、沈澱物と融剤の混合方法は特に制限はなく
、例えば沈澱物のスラリに融剤を加えて湿式混合した後
、スラリを乾燥してもよく。
あるいは沈澱物を乾燥した後、融剤を加えて乾式混合し
てもよい。
次いで、得られた混合物を焼成することにより、バリウ
ムフェライトの結晶化が完全に行われる。
焼成温度は700〜950℃、蒋に800〜930℃が
好ましい、温度が低すぎると結晶化が進まず、飽和磁化
が低くなる0、4た温度が高すぎると粒子が大きくなっ
たり、焼結が起こるので好ましくない、焼成時間は10
分へ・30時間程度が適当である。焼成雰囲気は特に制
限されないが、一般に空気雰囲気が便利である。
得られた焼成物を洗浄後、濾過、乾燥することにより、
バリウムフェライト磁性粉が得られる。
洗浄は焼成物中の融剤、過剰のバリウムなどの不純物を
十分に除去できればよとのような方法で行ってもよい、
洗浄液としては水や硝酸、塩酸などの無機酸、酢酸、プ
ロピオン酸などの有a酸などを用いることができる。
(実施例) 以下、実施例により本発明を説明する。
実施例1 鋼材の表面硝酸洗浄工程から排出された廃硝酸液(硝酸
鉄230.5g、硝酸95.5g含有)1000gに、
鋼の熱間圧延工程で発生したミルスケール(Fe203
、FCO,Feの混合物、粒径10μm以下)100g
を加えて、50℃に加温しながら5時間溶解させ、−昼
夜放置した。
次いで、上澄液100gを取り、硝酸鉄および硝酸を分
析したところ、第1表に示すように廃硝酸液中の硝酸は
すべてミルスケールと反応していた・反応後の溶液中の
残余のミルスクールを分離した後、溶液を蒸発乾固した
ところ、硝酸鉄[Fe(No3)3−9H20] 56
5gが得られた。
第1表 実施例2 ステンレス・スチールの表面硝酸洗浄工程から排出され
た廃硝酸液(硝酸鉄225.6g、硝酸99.56g、
Mn、Cr、Ni、Pb微量含有>1.000gに、廃
硝酸液をカセイソーダで中和処理して得られた水分35
重址%含有の水酸化鉄100gを加えて、50℃に加温
しながら5時間溶解させ、−昼夜放置した。
次いで、上澄液100 gを取り、硝酸鉄および硝酸を
分析したところ、第1表に示すように廃硝酸液中の硝酸
はすべて水酸化鉄と反応していた。
実施例3 実施例2で得られた硝酸鉄溶液[Fe(NO3)31.
44moJ/J含有]810mJに、硝酸コバルト[C
o(No3)2 ・6H20] 83.3mmoJ 。
四塩化チタン(Ti C4)4)8B、3tnmoJ)
を加えた溶液と、別に水350mNにカセイソーダ(N
a OH) 10.040moJとゲイ酸ソーダ(Na
2Si O3)&86mmojを溶解した溶液を調製し
た。この両液を水300mJに水酸化バリウムEBa(
OH)2−8H201166,7mmonとカセイソー
ダ3.200mojを溶解した溶液に加え、スラリを得
た。
得られたスラリをオートクレーブに入れ、190℃で5
時間水熱処理を行った0次いで得られた沈澱物を十分に
水洗した後、濾過、乾燥し、これに融剤としてBaCj
12・2H20を沈澱物に対して100重景%加えて乾
式混合した。この混合物を空気雰囲気下で880℃で4
0分間焼成した。
得られた焼成物を水で十分水洗した後、濾過、乾燥して
バリウムフェライト粉末を得た。
得られたバリウムフェライト粉末について透過型電子顕
微鏡(TEM)による形状観察および振動試料式磁力計
による磁気特性等の測定結果を第2表に示す。
また、バリウムフェライト粉末をバインダーおよび溶媒
とサンドミルてミリングし、塗膜した後の磁気特性およ
び光沢度を測定した結果を第2表に示す。
(参考例) 実施例3において、廃硝酸液から生成した梢酸鉄にかえ
て、市販の梢酸鉄1167mrnojlを用いたほかは
ご実施例3と同様にしてバリウムフェライト粉末を製造
した。
得られたバリウムフェライト粉末について透過型電子g
微鏡(TEM)による形状観察および振動試料式磁力計
による磁気特性等の測定結果を第′、表に示す。
また・バリウムフェライト粉末をバインダーおよび溶媒
とサンドミルてミリングし、塗膜した後の磁気特性およ
び光沢度を測定した結果を第2表に示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)鋼材の硝酸洗浄工程より排出される鉄イオンを含
    む廃硝酸液と、鋼の熱間圧延工程で発生するミルスケー
    ルおよび/または上記廃硝酸液の中和工程より排出され
    る水酸化鉄とを混合することを特徴とする硝酸鉄の製造
    方法。
  2. (2)鋼材の硝酸洗浄工程より排出される鉄イオンを含
    む廃硝酸液と、鋼の熱間圧延工程で発生するミルスケー
    ルおよび/または上記廃硝酸液の中和工程より排出され
    る水酸化鉄とを混合することにより得られる硝酸鉄を、
    水熱合成法によるバリウムフェライト粉末の製造におけ
    る鉄原料として使用することを特徴とするバリウムフェ
    ライト粉末の製造方法。
JP62056659A 1987-03-13 1987-03-13 硝酸鉄およびバリウムフエライト粉末の製造方法 Pending JPS63225535A (ja)

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