{"id":25263,"date":"2020-01-06T08:33:17","date_gmt":"2020-01-06T08:33:17","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/magnetit-aufnahme-farbstoffe-fischer-tropsch\/"},"modified":"2020-01-06T11:15:59","modified_gmt":"2020-01-06T11:15:59","slug":"magnetit-aufnahme-farbstoffe-fischer-tropsch","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/de\/magnetit-aufnahme-farbstoffe-fischer-tropsch\/","title":{"rendered":"Magnetit: Aufnahme, Farbstoffe , Fischer-Tropsch"},"content":{"rendered":"\n

\n\tMagnetit: Verwendungen und Anwendungen in Aufzeichnungstr\u00e4gern, Pigmenten \/ Farbstoffen und dem Fischer-Tropsch-Verfahren<\/b>\n\t<\/h1>\n

\n\tKurze Einf\u00fchrung in Magnetit\n\t<\/h2>\n\t

Magnetit, Eisen(ii,iii) Oxid, ist ein hauptes Erz von Eisen und findet daher seine prim\u00e4re Verwendung als Eisenquelle und f\u00fcr die Stahlproduktion. Es ist schwarz, undurchsichtig und hat die chemische Formel Fe3<\/sub>O4<\/sub>, die Eisen in Oxidationszust\u00e4nden 3+ (ferrisch) und 2+ (eisenhaltig) besitzt. Es ist weit verbreitet als gro\u00dffl\u00e4chige Ablagerungen, in igneous und metamorphen Gestein, zus\u00e4tzlich zu in schwarzen Sand und in Fossilien(1).<\/p>\n

Neben Eisen und Stahl wird Magnetit in der Wasseraufbereitung weit verbreitet<\/a><\/u>, das Haber-Bosch-Verfahren, in der Medizin und zur Schadstoffentfernung aus industriellen Prozessen. Hier werden wir uns mit drei Anwendungen von Magnetit befassen: in Aufnahmemedien, dem Fischer-Tropsch-Verfahren zur Herstellung synthetischer Kohlenwasserstoffe und im Beschichtungs-, Pigment- und Farbraum.<\/p>\n\t\t\t\t\"Container\n

\n\tAufnahmemedien\n\t<\/h2>\n\t

Magnetband ist eine der \u00e4ltesten Methoden zur Speicherung von Daten (analoge Sprache\/Musik und digitalisierte Computer-Back-ups, zum Beispiel) und trotz seiner wahrgenommenen Obsoleszenz verlassen sich viele Unternehmen immer noch auf ein Magnetband-basiertes System innerhalb ihres gesamten Datenmanagement-Regimes. 77 der befragten Unternehmen(2) gaben an, magnetband im Rahmen ihres Datenmanagements verwendet zu haben. Magnetband ist bekannt f\u00fcr seine Langlebigkeit unter optimalen Lagerbedingungen und ist nach wie vor ein wichtiger Bestandteil vieler Archivierungsdienste(3). Erst 2014 k\u00fcndigte Sony ein neues Magnetband mit einer Kapazit\u00e4t von 185 GB an, angeblich f\u00fcr den Serverbetrieb. Magnetit als Hauptquelle von Eisenoxid<\/a><\/u>, war ein fr\u00fches Material, das f\u00fcr die Herstellung von Magnetband verwendet wurde(4).<\/p>\n

\n\tWie funktioniert es?\n\t<\/h3>\n\t

Da Magnetit (und dieses Eisen(iii)-Oxid) ferrimagnetisch ist, wird das Passieren durch eine Magnetspule die magnetischen Momente des Eisenoxids in eine einzige Richtung ausrichten. Bei Aufnahmemedien ist die Magnetspule ein Ferromagnet und ein Elektromagnet und wird als Aufnahmekopf bezeichnet. Zur Aufzeichnung wird ein Strom des zu erfassenden Signals an die Ferromagnetspule gepulst, was wiederum das Band \u00fcber ein induziertes Magnetfeld proportional zum Signal magnetisiert. F\u00fcr die Wiedergabe (oder Dekodierung) wird ein bereits magnetisiertes Band durch dieselbe Spule geleitet, dies induziert eine Spannung in der Spule, die weiter \u00fcbertragen werden kann. Die gleiche Grundidee wird auf allen magnetischen Bandmedien verwendet, mit Variationen nur in der Frage, ob die Aufnahmemethode linear oder scanbasiert ist(2).<\/p>\n\t\t\t\t\"Kassettenb\u00e4nder\n

\n\tWarum Magnetit? Wie wird es benutzt?\n\t<\/h3>\n\t\t\t\t\"Magnetbandrolle\n\t

Magnetit ist als kosteng\u00fcnstige und hochreine Quelle von Eisen(iii)-Oxid bekannt, und seine Natur als ferrimagnetisches Material bedeutet, dass es als Bestandteil eines Speichermediums n\u00fctzlich ist. Kurz gesagt, wird eine Emulsion von Eisenoxid auf eine Kunststofffolie mit einem Bindemittel abgelagert. Dieses nicht magnetisierte Eisenoxid ist stabil und das Band wird auf einen Aufnahmekopf fortschreiten. Magnetit wurde nicht allein eingesetzt, sondern bereits in den 1950er Jahren mit anderen Elementen gedopt, wie Kobalt(5) leisten B\u00e4nder mit viel gleichm\u00e4\u00dfigerer Signalleistung. Bei der Herstellung des Magnetitfilms wird amorpher Magnetit (Fe2<\/sub> O3<\/sub>) auf einen Film auf, erhitzen, bis er die <\/em>alpha-kristalline Phase, und dann auf Magnetit reduzieren(6), f\u00fchrt dies zu einem einzigen, kontinuierlichen Film von reinem Magnetit, sehr g\u00fcnstig f\u00fcr hochwertige Aufnahmemedienanwendungen, z. B. in einer Rechenzentrumsumgebung.<\/p>\n

\n\tPigmente, Farbstoffe und Beschichtungen\n\t<\/h2>\n\t

Als nat\u00fcrlich vorkommendes und hochbest\u00e4ndiges Material hat Magnetit mehrere Verwendungen im Bereich Pigmente\/Farbstoffe\/Beschichtungen gefunden. Magnetit, der f\u00fcr seine relative H\u00e4rte (ca. 6 Mohs) und die Best\u00e4ndigkeit gegen Hitze, Druck und Verwitterung gesch\u00e4tzt wird, wird vor allem f\u00fcr die Beschichtung von Stahl- und Eisenkonstruktionen, mechanischen Ger\u00e4ten und mehr verwendet.<\/p>\n

\n\tWarum Magnetit? Wie wird es benutzt?\n\t<\/h3>\n\t

In Bezug auf Beschichtungen ist die F\u00e4higkeit von Magnetit, Licht zu absorbieren, h\u00f6her als die vieler anderer g\u00e4ngiger anorganischer Pigmente(7), seine hohe Leistung ist besonders aufgrund seiner niedrigen Kosten und hohen Verf\u00fcgbarkeit bemerkenswert. In Pigment- und F\u00e4rbesituationen hat sich gezeigt, dass Magnetit eine hohe F\u00e4rbefestigkeit und eine gute \u00d6laufnahme hat(8). Diese zweite Qualit\u00e4t ist besonders wichtig, wenn man bedenkt, dass der Hauptbestandteil der Farbe auf \u00d6len und\/oder Chemikalien auf Kohlenwasserstoffbasis basiert. Die Dispersion der Eisenoxidpartikel erfolgte im Mikron-Ma\u00dfstab. Magnetit ist ein Pigment, das eine schwarze Farbe bietet. Es wurde als Pigment zumindest bereits im antiken Griechenland verwendet, wo die charakteristischen Figuren auf Terrakotta-Keramik zumindest teilweise mit Magnetitpigment hergestellt wurden(9).<\/p>\n\t\t\t\t\"Sammlung\n\t

Die Tatsache, dass solche Ornamente heute in einem so guten Zustand \u00fcberleben, ist ein Beweis f\u00fcr die Stabilit\u00e4t des Magnetites. Beim Drucken von Tinten wurde Magnetit verwendet, indem es zu einem sikkativen \u00d6l(10) hinzugef\u00fcgt wurde. Aufbauend auf der wahrgenommenen Stabilit\u00e4t und relativen Tr\u00e4gheit von Magnetit wurden magnetithaltige Antikorrosivfarben zum Schutz von Stahlkonstruktionen und -maschinen(11) mit Stahlbeschichtungen zwischen 50 und 80 Mikrometern verwendet. Es wird berichtet, dass Magnetit-basierte Anti-Korrosive-Behandlungen \u00fcbertreffen ihre H\u00e4matit-basierten kommerziell verf\u00fcgbaren Pendants. Die Verwendung von Magnetit mit Epoxidharzen hat sich als n\u00fctzliche Hybridlackbeschichtung f\u00fcr marine Anwendungen erwiesen(12). Insgesamt werden Magnetithaltige Pigmente und Beschichtungen f\u00fcr ihre Best\u00e4ndigkeit gegen eindringenvon Wasser und milden S\u00e4uren und Basen hoch gelobt.<\/p>\n

\n\tDer Fischer-Tropsch-Prozess\n\t<\/h2>\n\t

Das Fischer-Tropsch (F-T) Verfahren ist ein wesentlicher Bestandteil der modernen globalen petrochemischen Industrie. Es handelt sich um ein industrielles Verfahren, das minderwertiges Kohlenmonoxid und Wasserstoff (zusammen als Synthesegas „Syngas“ bezeichnet) in h\u00f6herwertige Kohlenwasserstoffprodukte umwandelt, die durch Rissbildung, Isomerisierung und Reformierung zu wesentlichen Produkte wie Dieselkraftstoffe und Flugkraftstoffe. Das F-T-Verfahren stellt sicher, dass synthetische \u00d6le und Kraftstoffe immer auf dem Markt verf\u00fcgbar sind, was der Weltwirtschaft eine Versicherung gegen Probleme mit der Roh\u00f6lproduktion bietet. F-T setzt auf hohe Temperaturen und Dr\u00fccke – und vor allem einen Metallkatalysator – um Syngas in nutzbare Brennstoffe umzuwandeln. Eine oft zitierte Perspektive legt nahe, dass einige nat\u00fcrlich vorkommende Kohlenwasserstoffablagerungen aufgrund eines magnetitisch katalysierten F-T-\u00e4hnlichen Prozesses an tektonischen Plattengrenzen im Nahen Osten entstanden sind(13). Das F-T-Verfahren kann auch Kohlendioxid bei der Herstellung von Kraftstoffen nutzen(14).<\/p>\n\t\t\t\t\"Raffinerie,\n

\n\tWie funktioniert es?\n\t<\/h3>\n\t

Das F-T-Verfahren ist eine Reihe chemischer Reaktionen, die zu verworren sind, um hier diskutiert zu werden, aber im Wesentlichen ist die \u00dcbergangmetall-katalysierte Reaktion zwischen Wasserstoff und Kohlenmonoxid, die typischerweise kurzkettige Kohlenwasserstoffe und Wasser als Nebenprodukt produziert. Die Identit\u00e4t des Katalysators ist in der Regel Nickel, Kobalt, Ruthenium oder Eisenbasis. Magnetit wird oft als Katalysator verwendet, da es eine hohe Reinheit und kosteng\u00fcnstig ist, aufgrund seiner relativen F\u00fclle, Quelle von Eisen. Eisenkatalysatoren sind deutlich billiger und von vergleichbarer Aktivit\u00e4t wie Ruthenium-Katalysatoren(15). Im Reaktor wird pulverisierter Magnetit teilweise durch den Wasserstoff im Syngas reduziert, wodurch ein kombinierter Eisen-Eisen-Oxid-Katalysator in situ<\/em>entsteht. Der hergestellte Katalysator zeichnet sich durch seine geringe Porosit\u00e4t und geringe Porengr\u00f6\u00dfe aus – mit Durchmessern im Bereich von 100 Mikrometern. Magnetit wird dem Reaktor neben Kiesels\u00e4ure zugesetzt, die als Promotor der Reaktion wirkt. Magnetit-basierte Katalysatoren sind f\u00fcr ihre Stabilit\u00e4t im Laufe der Zeit bekannt und tragen so zu einem stabilen Gesamtprozess bei.<\/p>\n

\n\tWarum Magnetit? Wie wird es benutzt?\n\t<\/h3>\n\t

Wie bereits erw\u00e4hnt, ist die Allgegenwart und der Preis von Magnetit ein hauptgrund daf\u00fcr, warum es als Katalysator eingesetzt wird. In einem typischen Gro\u00dfreaktor k\u00f6nnen Dutzende oder Hunderte von Kilogramm Katalysator verwendet werden, und es ist wichtig, eine Kostenexplosion zu verhindern. Eisenbasierte Katalysatoren haben sich unter einer Vielzahl von F-T-Bedingungen als n\u00fctzlich erwiesen, einschlie\u00dflich Reaktoren mit niedrigerer Temperatur zur Herstellung fl\u00fcssiger Kohlenwasserstoffe und sogar Wachsen. Hochtemperatur-F-T produziert in der Regel sehr kurzkettige Kohlenwasserstoffe wie Propan. Ethan und Methan – die als Gase realisiert werden. Die Wasser-Gas-Verschiebungsreaktion ist ein entscheidender Teil des gesamten F-T-Prozesses und Magnetit ist daf\u00fcr bekannt,in diesem(16) aktiv zu sein, und Eisenkatalysatoren wie Magnetit sind daf\u00fcr bekannt, resistenter gegen Sulfidvergiftungen zu sein als ihre Kobalt-Gegenst\u00fccke(17) – Wasserstoff Sulfid ist ein h\u00e4ufiger Kontaminant in Syngas. Die Verwendung von F-T zur Herstellung von Dieselkraftstoff ist besonders vorteilhaft, da er oft einen Kraftstoff mit geringerem Schwefelgehalt produziert, als es bei konventioneller Produktion der Fall w\u00e4re. Studien haben gezeigt, dass Eisenbasierte Katalysatoren f\u00fcr die Olefinproduktion selektiver sind als andere \u00dcbergangsmetalle(18).<\/p>\n\t\t\t\t\"Magnetit\n\t

Viele Studien haben sich mit der Erg\u00e4nzung von Magnetit im Reaktor befasst, um das Reaktionsergebnis zu optimieren – um beispielsweise eine Selektivit\u00e4tsverzerrung f\u00fcr eine bestimmte Art von Brennstoff zu gew\u00e4hrleisten. Herk\u00f6mmliches Eisenpulveroxid wurde mittels Impr\u00e4gnierung mit bis zu 6 Gew. Kalium, Kobalt oder Molybd\u00e4n(19) behandelt, wobei die Kalium- und Kobalt-dotierten Experimente eine erhebliche Selektivit\u00e4tsverzerrung f\u00fcr Kerosin-Kohlenwasserstoffe (wie sie in Luftkraftstoffe) von bis zu 30. Wenn Natrium als Promotor verwendet wurde, verringerte sich die Selektivit\u00e4t f\u00fcr Methan, aber seine Auswirkungen auf die Gesamteffizienz der F-T-Reaktion sind nur dann bemerkenswert, wenn der Eisenkatalysator auf Aluminiumoxid unterst\u00fctzt wird(20). Dar\u00fcber hinaus wurde Kupfer als Promotor verwendet, wodurch die F-T-Raten erh\u00f6ht wurden(21). Im Biomasse-zu-Fl\u00fcssigkeits-Prozess zur Herstellung nachhaltiger Brennstoffe aus Abfallprodukten mit dem F-T-Verfahren k\u00f6nnen Eisenoxidkatalysatoren verwendet werden(22), es wird jedoch darauf hingewiesen, dass gro\u00dfe Kristalle von Magnetit zugunsten kleinerer Beispiele aufgrund der Gefahr von Hartmetall vermieden werden sollten. Bildung(23).<\/p>\n

\n\tZusammenfassung\n\t<\/h2>\n\t