Структура, морфология и магнитные свойства нанопорошков гематита и маггемита, полученных из прокатной окалины

Abstract

Работа посвящена разработке экономичного метода получения дорогостоящих и востребованных на рынке нанопорошков α-Fe2O3 и γ-Fe2O3 из отхода металлургического производства – замасленной прокатной окалины, образующейся при механической очистке горя- чекатаной стальной полосы в окалиноломателях. Экспериментально определены наиболее значимые параметры химико-металлургического процесса получения и основные свойства получаемых материалов. Исследования свойств исходных материалов и нанодисперсных продуктов проводили методами рентгеновской дифрактометрии, энергодисперсионной спектроскопии, сканирующей и просвечивающей микроскопии, а также мессбауэровской спектрометрии. Температурные и полевые зависимости намагниченности порошков построены по данным измерений на вибрационном магнитометре. Показано, что прокатная окалина состоит из трех основных фаз: вюстита, магне- тита и гематита в соотношении 6:8:7 (по массе) соответственно. Исходную окалину активировали в магнитной мельнице в токе водоро- да и растворяли в смеси соляной и азотной кислот. Полученные растворы использовали для получения нанокристаллического гематита α-Fe2O3 химико-металлургическим методом, основными этапами которого являлись осаждение гидроксида щелочью при постоянном значении pH, отмывка, сушка и дегидратация. Маггемит γ-Fe2O3 получали из гематита в две стадии: на первой стадии проводили восста- новление водородом, а на второй – образовавшийся магнетит окисляли на воздухе. Частицы синтезированных нанодисперсных порошков оксидов находятся в агрегированном состоянии. Частицы α-Fe2O3 имеют сферическую, а γ-Fe2O3 – палочкообразную форму. По данным мессбауэровской спектроскопии в решетках обоих оксидов содержатся магний, алюминий, кремний, хром и марганец, перешедшие из исходной окалины. Эти элементы определяют магнитные свойства нанопорошков α-Fe2O3 и γ-Fe2O3 . Комплекс свойств нанодисперсных порошков гематита и маггемита, полученных из отходов металлургического производства (прокатной окалины), позволяет рекомендовать их для применения в качестве катализаторов, в системах очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов, для изготовле- ния маркеров анализа крови.