Способ получения магнетита

Результат выполнения научно-исследовательской работы. Изобретение относится к области материаловедения, а именно к получению оксида железа (Fe3O4) в виде магнетита, который может быть использован в устройствах поглощения электромагнитной энергии в радиочастотном диапазоне. Техническим результатом предложенного изобретения является создание способа для получения магнетита, позволяющего получать материал с минимальным содержанием примесных фаз. Предложенный способ получения магнетита включает: - генерирование железосодержащей электроразрядной плазмы в основную камеру, предварительно вакуумированную и наполненную кислородсодержащей газовой смесью при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре; - использование коаксиального магнитоплазменного ускорителя со стальным стволом и составным центральным электродом из наконечника из стали и хвостовика из стали; - применение электрически плавки перемычки в виде токопроводящего углеродного слоя, нанесённого на поверхность изолятора, отделяющего электропроводящий ствол от центрального электрода; - использование конденсаторной батареи ёмкостью 14,4 мФ; - перемещение высокодисперсной составляющей синтезированного продукта в буферную, предварительно вакуумированную, камеру, открытие перепускного клапана между камерами через 10 секунд после генерирования электроразрядной плазмы; - сбор с внутренних стенок основной камеры полученного порошка. Согласно изобретению, железосодержащую электроразрядную плазму генерируют в основную камеру, наполненную газовой смесью гелия и кислорода в соотношении парциальных давлений 9:1, при зарядном напряжении 2,5 кВ конденсаторной батареи. Собранный с внутренних стенок основной камеры порошок смешивают с изопропиловым спиртом в соотношении 50 мл спирта на 5 г порошка с помощью ультразвуковой ванны в течение 5 минут. Затем сливают жидкость со взвешенной в ней высокодисперсной фракцией порошка и далее не используют. Осажденный таким образом порошок снова заливают 50 мл изопропилового спирта, перемешивают с помощью ультразвуковой ванны в течение 5 минут и сливают жидкость со взвешенной в ней высокодисперсной фракцией порошка, которую далее не используют. Такую процедуру смешивания осажденного порошка с 50 мл изопропилового спирта и слива жидкости со взвешенной в ней высокодисперсной фракцией порошка повторяют еще не менее 8 раз. После этого оставшийся осажденный порошок сушат на воздухе при нормальных условиях и собирают, получая готовый продукт. При разрядке конденсаторов между стальным наконечником центрального электрода и стальным стволом ускорителя происходит инициирование дугового разряда. В процессе горения дугового разряда происходит электроэрозионная наработка железосодержащего прекурсора с внутренней поверхности цилиндрического электропроводящего стального ствола. Плазменный поток ускоряется до гиперзвуковых скоростей, и эродированное железо участвует в плазмохимической реакции с кислородом основной камеры, что обеспечивает образование оксида железа. В условиях недостаточного содержания кислорода в камере-реакторе и интенсивного отвода тепла газом с высокой теплопроводностью (гелием) преимущественно образуется недоокисленная модификация оксида железа Fe3O4в виде кристаллической фазы магнетита. Удаление взвешенной в основной камере высокодисперсной фракции синтезированного продукта с минимальным содержанием магнетита частично обеспечивается путем открытия перепускного клапана и сбором продукта с внутренней поверхности основной камеры. Собранный материал многократно промывают в изопропиловом спирте, что позволяет выделить фазу магнетита. Преимуществом такого способа является получение высокочистого порошка магнетита. Предложенный способ позволил получить готовый продукт с содержанием магнетита 90,1 мас.% со средним размером частиц 35 мкм. Разработка защищена патентом РФ № RU 2 795 776 C1.