针状四氧化三铁磁粉

针状四氧化三铁磁粉（Acicular magnetite）又称四氧化三铁（Triiron tetraoxide)。分子式Fe₃0₄，相对分子质量231.53。

1．产品性能

黑色粉末。立方晶体结构，α=0.839nm；亚铁磁性。溶于热盐酸，不溶于水和有机溶剂。比饱和磁化强度δs=105nTm³ /g，居里温度θs=585℃，磁致伸缩系数λs=18×10^-6，磁晶各向异性常数K₁＝-1.1×10⁴J/m³，密度d=5197kg/m³。

2．生产方法

在亚铁盐溶液中加入NaOH溶液，空气氧化生成针状铁黄Fe00H，铁黄过滤，水洗后干燥。干燥的铁黄在270-300℃热处理脱水后，于550℃焙烧约30min，制备得到中间产物针状铁红α-Fe₂0₃，针状铁红通过还原得到针状Fe₃0₄磁粉。在氮气保护下降温到80-100℃后，用空气氧化2-3h，以提高四氧化三铁磁粉的抗氧化稳定性。

2Fe00H(s）→α-Fe₂0₃(s)＋H₂0(g)

3α-Fe₂0₃(s)＋H₂(g）→2Fe₃0₄(s)＋H₂0(g)

Fe₃0₄磁粉的工业生产方法：按铁黄合成原料可以分为硫酸亚铁法和氯化亚铁法，前者得到α-Fe00H针状铁黄中间产物，后者得到γ-Fe00H片状铁黄中间产物。按照铁黄合成时的pH又可分为碱法和酸法。碱法中，亚铁离子在碱性条件下氧化得到铁黄Fe00H。

6FeSO₄＋12NaOH＋30₂→6Fe00H十6Na₂S0₄＋6H₂0

3．工艺流程

4．生产工艺

(1)碱法-乙醇还原法碱法制备铁黄。在pH接近14的条件下，控制温度在35-40℃和溶氧速率，一步法合成。常用的条件为：在亚铁离子浓度0.8mol/L(pH为1.8-2.0)的硫酸亚铁溶液中一次性加入等体积的氢氧化钠溶液（边加入边搅拌），控制NaOH/FeSO₄·7H₂O的质量比为0.76-0.80，调整体系温度在35℃左右，控制搅拌速率和空气通入速率，制得一定比表面积的铁黄，反应时间越短，铁黄的尺寸越小。过滤、洗涤至pH=7.0，滤饼用水打浆成为约6％的悬浮液，加热至60-70℃后用表面活性剂包覆处理，常用的表面活性剂为油酸钠、聚磷酸盐或偏磷酸盐，表面处理剂的用量控制为铁黄质量的0.5％-0.8％。表面处理50min后，过滤，滤饼干燥。

干燥的铁黄在280℃脱水处理，550℃焙烧30min制得针状铁红。铁红用乙醇在回转炉内还原。当回转炉内温度达到370-385℃时，喷雾加入乙醇水溶液（体积比为3：1)，每吨磁粉乙醇用量为50kg，还原时间4.5h。乙醇还原得到的产品，由于表面存在有机碳，不适合作为包钻磁粉的中间产物。

(2)酸法-氢气还原法在高径比为3-3.5的双层斜叶搅拌浆的反应釜中，先加入部分氢氧化钠使部分铁离子反应合成铁黄晶种，然后在控制pH和温度的条件下滴加氢氧化钠溶液使铁离子在晶种上生长。在亚铁离子浓度1.0-1.2mol/L(pH在1.8-2.0之间）的硫酸亚铁溶液中（搅拌下）加入一定量的氢氧化钠溶液（晶种碱），晶种碱的加入量决定了最终铁黄的尺寸，晶种碱加入量越大，最终铁黄的尺寸越小。通常控制晶种碱的加入量为铁当量的33％-45％。调整温度为35-40℃，在搅拌下通入空气，反应45min到lh，晶种反应结束后升温到75-80℃，然后在搅拌和通气下滴加氢氧化钠溶液，控制pH在4-4.5之间，反应时间9-12h。铁黄制备反应结束后，加入水玻璃（Si0₂添加量为0.8％-2％）和硫酸，对铁黄进行表面包硅处理，提高热处理时的抗烧结能力。在铁黄合成后期添加2％的二价锰盐（以金属计）可以改善Fe₃0₄磁粉的磁性能稳定性。酸法铁黄结晶生成孪晶的趋势较为明显，通常添加铁黄总量0.5％-1.％。（以金属计）的二价锌、三价铬等金属无机盐，以获得良好取向的铁黄结晶。原材料和工艺用水中钙镁离子对铁黄的结晶有明显影响，钙镁离子含量高，酸法铁黄粒子长轴变长。

将含量为4.5％-5％的铁黄料用压滤机或真空转鼓过滤机过滤，用水洗涤除去杂质离子，用连续带式干燥机干燥。然后在280℃脱水处理，550℃焙烧30min,制得针状γ-Fe₂0₃铁红。

铁红在回转炉中用氢气还原。在回转炉中，于350℃下通入湿氢气或氢氨混合气体的湿氢气，水蒸气的比例一般控制在10-15，不仅可以有效地抑制过度还原态（FeO或Fe）的出现，而且有利于减缓还原速度以避免还原烧结。回转炉内最高还原气体温度为370-390℃，比表面积大，采用较低还原温度，还原温度是还原烧结的最重要因素。还原时间4-5h，过滤还原也容易烧结。氢气还原法制备得到的Fe₂0₃常作为γ-Fe₂0₃磁粉和包钻磁粉的中间产物。

5．产品标准

6．产品用途

用作纵向磁记录用磁粉，用于录音带、磁性墨水字符识别系统。