هناك طرق عديدة للتحضير أكسيد الحديدوالتي يمكن تقسيمها تقريبًا إلى نوعين، الطريقة الجافة والطريقة الرطبة وفقًا لحالة المواد المتفاعلة. تنقسم الطريقة الجافة إلى طريقة الطور الغازي وطريقة الطور الصلب. تشتمل طريقة الطور الغازي بشكل أساسي على طريقة التحميص وطريقة التحلل الحراري وطريقة روثنر وما إلى ذلك. تشتمل الطريقة الرطبة بشكل أساسي على طريقة هلام السول، وطريقة أكسدة الهواء، وطريقة التحلل المائي، وطريقة الترسيب، وما إلى ذلك... بالإضافة إلى ذلك، هناك بعض طرق التحسين، مثل الطريقة الحرارية المائية، والطريقة التحفيزية، وطريقة النواة.
>>> الطريقة الجافة
غالبًا ما تستخدم طريقة الطور البخاري الحديد الأساسي أو الفيروسين كمواد خام، ويتم تحضيرها عن طريق التحلل الحراري باللهب، أو ترسيب البخار، أو الترسيب الكيميائي للبلازما بدرجة حرارة منخفضة، أو التحلل الحراري بالليزر. قانون الطور الصلب هو خلط الأملاح المعدنية أو أكاسيد المعادن حسب الصيغة وتكليسها بعد الطحن. بعد تفاعل المرحلة الصلبة، يمكن الحصول على الجسيمات النانوية مباشرة أو عن طريق الطحن.
>>> طريقة التحميص
تشير طريقة التحميص التقليدية بشكل أساسي إلى طريقة تحميص حجر الحبر الأخضر، وهي الحصول على أكسيد الحديد الأحمر عن طريق تكليس كبريتات الحديدوز بدرجة حرارة عالية. هذه الطريقة مناسبة فقط للإنتاج على نطاق صغير بسبب التلوث الخطير للبيئة الناجم عن ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكبريت الناتج. بالإضافة إلى ذلك، هناك طرق تكليس الحديد الأصفر والحديد الأسود. إن عملية تحضير أكسيد الحديد بطريقة التحميص بسيطة وسهلة التشغيل، لكن الطريقة تستهلك طاقة عالية، ونقاء المنتج منخفض، والتلبيد بدرجة حرارة عالية يؤدي بسهولة إلى تكتل بلوري، والمسحوق الذي تم الحصول عليه له تشتت ضعيف.
>>> طريقة التحلل الحراري
غالبًا ما تستخدم طرق التحلل الحراري الحديد الأساسي أو الفيروسين كمواد خام، ويتم تحضيرها عن طريق التحلل بالطور الغازي أو التحلل الحراري باللهب أو التحلل بالليزر. تتميز هذه الطريقة بخصائص العملية البسيطة، وعدد قليل من العوامل المؤثرة، وبيئة التشغيل الجيدة. تتميز المنتجات المنتجة بالجودة العالية والجزيئات الدقيقة جدًا وتشتت الطعام. لكن الصعوبة التقنية مرتفعة، والمتطلبات الهيكلية والمواد للمعدات مرتفعة، والاستثمار لمرة واحدة كبير أيضًا.
>>> طريقة روثنر
تعد طريقة روثنر، والمعروفة أيضًا باسم طريقة التحميص بالرش، طريقة رئيسية استخدمت فيها شركات الصلب الكبيرة والمتوسطة الحجم في وقت مبكر سائل نفايات FeC1 الناتج أثناء معالجة تخليل الفولاذ واستعادة حمض الهيدروكلوريك لتحضير أكسيد الحديد. يستخدم كلوريد الحديد كمادة خام، ويضاف بقايا الحديد لاستهلاك الحمض، ويتم تنقية المحلول ومن ثم رشه وتحميصه في درجة حرارة عالية. يتم تحلل محلول كلوريد الحديدوز وتأكسده تحت ظروف درجات الحرارة المرتفعة لإنتاج كلوريد الهيدروجين وأكسيد الحديد. تتم استعادة كلوريد الهيدروجين باستخدام حمض الهيدروكلوريك وإعادته إلى ورشة تخليل الفولاذ لإعادة استخدامه. يمكن استخدام أكسيد الحديد المنتج لإنتاج الفريت الناعم. تتميز هذه الطريقة بخصائص العملية البسيطة والدورة القصيرة والإنتاج الكبير والتكلفة المنخفضة. ومع ذلك، بسبب إنتاج حمض الهيدروكلوريك في عملية الإنتاج، فإن تآكل المعدات كبير وله متطلبات عالية لمعدات الإنتاج.
>>> الطريقة الرطبة
الطريقة الرطبة، والمعروفة أيضًا بطريقة الطور السائل، هي حاليًا الطريقة الرئيسية لتحضير المواد المسحوقية المستخدمة على نطاق واسع في المختبرات والمجالات الصناعية. تتمثل المزايا الرئيسية لهذه الطريقة في سهولة التحكم في المكونات والمعدات البسيطة وتكلفة الإنتاج المنخفضة. العيب هو وجود العديد من الشوائب ومن الصعب الحصول على مسحوق جزيئات عالي الأداء. من السهل أن تشكل الجسيمات المتولدة جزيئات زائفة مجمعة ويصعب تفريقها.
>>> طريقة سول-جل
تتمثل العملية الرئيسية لتحضير مسحوق أكسيد الحديد بطريقة sol-gel في إضافة كمية معينة من المواد الخافضة للتوتر السطحي والقلويات إلى المحلول الذي يحتوي على Fe3+ لتكوين محلول Fe(OH)3، ثم تصفيته بعد تسخينه وغسله بالماء منزوع الأيونات عدة مرات. مرات. وأخيرًا، يتم تحضير جزيئات α-Fe2O3 عن طريق التجفيف. تتمتع هذه الطريقة بمزايا سهولة توفر المواد الخام، والسعر المنخفض، والعملية البسيطة، وما إلى ذلك... كما أنها مفيدة لتعزيز توازن الكلور والقلويات. يمكن لهذه الطريقة تحضير مسحوق أكسيد الحديد المثالي متناهية الصغر والموحد والكروي. العيوب هي أن المذيبات العضوية المستخدمة قابلة للاشتعال وسامة، وتكلفة المنتج مرتفعة.
>>> طريقة أكسدة الهواء
يمكن تقسيم طريقة أكسدة الهواء إلى طريقة حمضية وطريقة قلوية. تتمثل الطريقة الحمضية في ترسيب أيونات الحديدوز إلى Fe(OH) مع القلويات، وهي أقل من الكمية النظرية للقلويات، وتمرير الأكسدة لتحضير بلورات بذور FeOOH. ثم أضف ملح الحديدوز إلى بلورات البذور لمواصلة أكسدة التهوية، بحيث يتأكسد Fe2+ مباشرة إلى FeOOH، وترسب على بلورة البذور لجعل بلورة البذور تنمو. أخيرًا، يجب تصفيته وغسله وتجفيفه وتكليسه. هذه طريقة مهمة لتحضير أكسيد الحديد. العملية بسيطة. ومع ذلك، نظرًا لأن طريقة أكسدة الهواء عبارة عن تفاعل ثلاثي المراحل للغاز والصلب والسائل، فإن آلية التفاعل وظروف العملية معقدة ويصعب التحكم في شكل الجسيمات.
>>> طريقة التحلل المائي
تتمثل طريقة التحلل المائي في تحلل تركيز معين من الماء المالح المعدني عن طريق التحكم في درجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني لتوليد ترسيب الهيدروكسيد والأكسيد. أثناء عملية التحضير، يتم عادة إضافة بعض مساعدات التبلور لتقليل معدل ترسيب التحلل المائي ونمو البلورات، وكذلك ضمان نمو الجسيمات الكامل والموحد. ثم يتم تجفيف الراسب لتحضير الجسيمات النانوية المقابلة. تتضمن طريقة التحلل المائي التحلل المائي القسري والتحلل المائي المتجانس.
>>> طريقة الترسيب
هذه هي الطريقة الأولى لتصنيع جسيمات أكسيد المعادن النانوية عن طريق التفاعل الكيميائي في الطور السائل. عادة، يتم خلط المواد ذات التركيبات الكيميائية المختلفة في حالة محلول ثم يتم إضافة عامل ترسيب مناسب لتكوين راسب أولي. ثم يتم تجفيف الراسب أو تكليسه للحصول على الجزيئات المقابلة ذات الحجم النانوي.
>>> الطريقة الحرارية المائية
تشير الطريقة الحرارية المائية إلى تفاعل المواد الخام وتبلورها في وعاء ضغط مغلق، باستخدام السوائل مثل المحاليل المائية أو بخار الماء كمذيبات تحت درجات حرارة عالية وظروف ضغط عالية. نظرًا لأن التفاعل يتم في محلول مائي تحت درجة حرارة عالية وضغط مرتفع، فإن شكلًا معينًا من المواد الأولية سيظهر خصائص مختلفة عن درجة الحرارة العادية، مثل نظافة الأيونات المحسنة وزيادة الذوبان وتحول البنية البلورية المركبة وسهولة تجفيف الهيدروكسيدات، إلخ…