硫酸晶種混酸法氧化鐵紅制備方法技術

本發明專利技術涉及無機化工顏料制備領域中硫酸晶種混酸法制備氧化鐵紅的方法，該方法先用硫酸法制取氧化鐵紅晶種，然后水洗氧化鐵紅晶種，降低硫酸法氧化鐵紅晶種中的硫酸鹽及其他雜質的含量，再通過二步氧化制得氧化鐵紅漿料，最后將氧化鐵紅漿料脫水、水洗、干燥即得硫酸法晶種混酸法氧化鐵紅成品。該方法通過增加硫酸法晶種的硫酸鹽脫除工序，脫除硫酸法晶種中的絕大部分硫酸根，這樣在二步氧化工藝過程中，減輕了硫酸根與硝酸亞鐵的副反應，降低每噸鐵紅產品的硝酸消耗量，從而降低了生產成本。該方法還解決了硝酸晶種法在生產過程中產生的大氣污染，并改善了操作員工的工作環境。該方法制得的混酸法氧化鐵紅可廣泛應用于建筑、陶瓷、涂料等領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及無機化工顏料制備領域，具體是硫酸晶種混酸法制備氧化鐵紅的方法及其產品。
技術介紹
氧化鐵紅是一個古老的顏料，約在二萬年前人類就開始使用鐵系顏料于繪畫中。人類開始使用的都是天然氧化鐵礦物，經粉碎后作為顏料使用。后來由于工業的發展需要，為了制備更為純凈，性能更為優越的產品，大約在20世紀50年代又開始發展人工合成氧化鐵顏料，現在已經逐漸取代了天然產品。近年來，合成產品已占顏料總產量的80％以上。生產氧化鐵紅顏料的工藝路線一般可分為干法與濕法兩大工藝。干法包括鐵礦石的鍛燒與粉碎，硫酸亞鐵的直接鍛燒等。由于干法生產的氧化鐵紅產品應用價值較低，生產過程中產生污染，如鍛燒硫酸亞鐵會產生大量的二氧化硫污染，故其應用有所限制。濕法生產鐵紅一般要經過兩個步驟，首先是晶種制做，然后是二步氧化。第一步所制得的晶種已經具備一個微晶結構，但它的粒子大小還不能使它具有顏料性能，必須使晶體進一步長大，使其粒子大小達到所期望獲得的顏料性能。晶種的制備分硫酸晶種法與硝酸晶種法，硫酸晶種法是用硫酸亞鐵在低溫下與過量的氫氧化鈉起反應，并通入大量的空氣進行氧化而制得。硫酸鹽法晶種的制做方法為首先在硫酸鹽法晶種缸中，投加硫酸亞鐵(或鐵屑與硫酸，將其反應生成硫酸亞鐵)，再投加氫氧化鈉溶液，在常溫下曝氣，生成硫酸法鐵紅晶種。硝酸晶種法則是用膨松的鐵皮與一定濃度的硝酸，在85℃左右的溫度下反應而制得。從生產成本上，硝酸法晶種成本較高，且在生產過程中，有氮氧化物氣體污染物排放，但硝酸法晶種的控制沒有硫酸法晶種的控制嚴格，且硝酸法所形成的晶種一般用于硝酸亞鐵的二步氧化中，故二種晶種法都有應用。無論以什么方法沉淀出鐵紅晶種，運用任何一種亞鐵鹽做介質都可通過二步氧化過程形成鐵紅。二步氧化的過程是先將溶液中的亞鐵鹽氧化成高鐵鹽，然后高鐵鹽在pH值3-4酸度下立即水解，它的氧化產物一是氫氧化高鐵，二是游離酸，其中氫氧化高鐵經蒸汽加熱脫水成鐵紅，而產生出的游離酸則與鐵片反應生成硫酸亞鐵或硝酸亞鐵。其中已有的以及新生的硫酸亞鐵或硝酸亞鐵可繼續通過空氣氧化形成新的鐵紅，再釋放出新的游離酸去中和鐵片或鐵粉反應，這樣一個循環反應一直進行下去，鐵不斷的消耗。由于所生成的三氧化二鐵不斷包覆在晶核上，宏觀的結果就是色相不斷地由黃紅向紅紫相發展，粒子由小變大直至生產所需的大小。在二步氧化中，投加硫酸亞鐵的為硫酸法，投加硝酸亞鐵的硝酸法。硫酸亞鐵是鈦白粉工業的副產品，因而價格比較低廉，并便于工業上廢副資源的綜合利用，而且硫酸亞鐵消耗量較少。另外在生產過程中產生的公害較少，廢渣少易于清理，勞動條件好，廢水中只含少量硫酸鹽。硝酸鹽濕法鐵紅所用的硝酸亞鐵往往是通過鐵與稀硝酸反應而制得，每噸成品要消耗500kg硝酸，硝酸耗量大，故生產成本較高，不宜進行資源的綜合利用，另外二步氧化過程比硫酸復雜，勞動條件較差。廢渣、廢氣較多。但硝酸鹽濕法鐵紅的產品具有遮蓋力強，氧化鐵顆粒的晶形是菱形，吸油量高等優點，因而總體上其應用性能高于硫酸鹽濕法鐵紅的產品。為了節約硝酸和改進產品的應用性能，我國的科研工作者與鐵紅生產企業在上世紀80年代開發了混酸法生產工藝。混酸法鐵紅是我國開發出的獨有工藝，它生產出的氧化鐵紅，既能具有硫酸法的價格低廉的優點，又具有硝酸法生產的鐵紅的良好應用性能，因而在我國得到廣泛應用。該方法一般都是采用硝酸法晶種，然后通過投加硫酸亞鐵來降低生產成本，最后再投加硝酸亞鐵，以提高產品的應用性能的方法。故采用混酸法成本可接近硫酸法，性能接近硝酸法。但目前我國開發的混酸工藝，是采用硝酸晶種法，然后再采用投加硫酸亞鐵的二步氧化法，最后再投加硝酸亞鐵以改善氧化鐵顆粒的表面性能的方法。在實際生產過程中，硝酸法晶種在生產過程中，仍然消耗大量的硝酸，使生產成本提高，而且會放出大量的有害氣體氮氧化物，造成嚴重的大氣環境污染。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了解決上述現有技術中存在的不足之處，提供產品性能良好、環保且生產成本低的氧化鐵紅制備方法。本專利技術的另一目的在于提供上述方法制備的氧化鐵紅產品。本專利技術目的通過如下技術方案實現一種硫酸晶種混酸法制備氧化鐵紅的力法，該方法包括如下步驟(1)硫酸法制備氧化鐵紅晶種，(2)水洗步驟(1)制備的氧化鐵紅晶種，(3)二步氧化經步驟(2)水洗后的氧化鐵紅晶種，(4)將步驟(3)所得的氧化鐵紅漿料脫水、水洗、干燥，其特征在于所述步驟(2)為將步驟(1)制得的硫酸法氧化鐵紅晶種與水以1∶1～3的體積比混合，然后加入高分子絮凝，其用量按氧化鐵紅晶種與水混合后體積的0.5～5mg/L加入，攪拌加入高分子絮凝后的氧化鐵紅晶種與水的混合物至氧化鐵紅晶種沉降，抽出上部含硫酸鹽液體層后加入清水，再攪拌沉降，重復所述抽出上部含硫酸鹽液體層后加入清水，再攪拌沉降的過程至至少脫除步驟(1)產生的75％的硫酸根。所述步驟(1)硫酸法制取氧化鐵紅晶種為現有技術，本專利技術優選方案為將濃度為35～55g/L的七水硫酸亞鐵溶液在攪拌下緩慢加入氫氧化鈉溶液中，保持溫度在15～30℃，調節pH值為8.5～10.5，通入壓縮空氣進行氧化反應，直至生成橙色漿料，即制得硫酸法氧化鐵紅晶種；所述步驟(2)目的在于降低硫酸法氧化鐵紅晶種中的硫酸鹽及其他雜質的含量，其方法優選加入高分子絮凝劑后，攪拌至晶種沉降為混合液總體積的1/4～1/2時，再抽出含硫酸鹽液體層后加入清水至原有體積。所述重復所述抽出含硫酸鹽液體層后加入清水，再攪拌沉降過程以2～8次為宜，優選3～5次。所述高分子絮凝劑包括聚丙烯酰銨和聚丙烯酸鈉。所述高分子絮凝劑作為沉降劑。所述步驟(3)，本專利技術優選方案為將水洗后的硫酸法氧化鐵紅晶種加入到裝有蓬松鐵皮的二步氧化缸中，經壓縮空氣攪拌10～30min后，加熱至70～80℃，緩慢倒入濃硫酸至混合溶液pH值為4～6，再加入七水硫酸亞鐵溶液至溶液中的七水硫酸亞鐵濃度達到5～12g/L，將反應溫度保持在75～90℃，當氧化鐵紅晶種由橙黃色轉變成鮮亮的桔紅色時，補加硝酸亞鐵溶液，至漿料反應到所需色光為止，即制得氧化鐵紅漿料；所述所需色光包括淺紅色、橙紅色、深紅色和紫紅色等二步氧化過程中鐵紅漿料逐步顯現的系列色光。上述方案經過水洗氧化鐵紅晶種可大大降低硫酸法晶種中的硫酸鹽及其他雜質的含量，解決一直以來存在的難題一即由于大量硫酸鹽及其他雜質的存在而導致硫酸法晶種混酸法生產出來的產品色澤暗淡，而不能生產出優質的鐵紅產品。該方法的原理是采用硫酸法制備晶種，然后再采用投加硫酸亞鐵的二步氧化法，最后再投加硝酸亞鐵以改善氧化鐵顆粒的表面性能。這樣，解決了硝酸法晶種生產過程中的氮氧化物造成的空氣污染問題，而且因硫酸法晶種的費用比硝酸法晶種要便宜得多，也降低了生產成本。用硫酸鹽晶種混酸法生產鐵紅關鍵是脫除硫酸鹽晶種中的大部分硫酸根。因為將原有的硝酸法晶種改為硫酸法晶種，硫酸鹽晶種中含有大量的硫酸根，若這些大量的硫酸根不脫除，在二步氧化時投加硝酸亞鐵后，會產生副反應，從而使生成的混酸法氧化鐵紅的色值變差。通過增加硫酸法晶種的硫酸鹽脫除工序，脫除硫酸法晶種中的絕大部分硫酸根，這樣在二步氧化工藝過程中，減輕了硫酸根與硝酸亞鐵的副反應。本專利技術與現有技術相比，具有以下優點和有益效果采用硫酸晶種法代替硝酸晶種法生產混酸法本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種硫酸晶種混酸法制備氧化鐵紅的方法，包括如下步驟：（１）硫酸法制備氧化鐵紅晶種，（２）水洗步驟（１）制備的氧化鐵紅晶種，（３）二步氧化經步驟（２）水洗后的氧化鐵紅晶種，（４）將步驟（３）所得的氧化鐵紅漿料脫水、水洗、干燥，其特征在于：所述步驟（２）為將步驟（１）制得的硫酸法氧化鐵紅晶種與水以１∶１～３的體積比混合，然后加入高分子絮凝，其用量按氧化鐵紅晶種與水混合后體積的０．５～５ｍｇ／Ｌ加入，攪拌加入高分子絮凝后的氧化鐵紅晶種與水的混合物至氧化鐵紅晶種沉降，抽出上部含硫酸鹽液體層后加入清水，再攪拌沉降，重復所述抽出上部含硫酸鹽液體層后加入清水，再攪拌沉降的過程至至少脫除步驟（１）產生的７５％的硫酸根。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪曉軍，肖丁，許國雄，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：81[中國|廣州]