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Procédé pour la production de pigments noirs à base d'oxyde de fer.
Il est connu de préparer des précipités 'blanchâtres en traitant des solutions de sels ferreux, par exemple de chlorure ferreux ou de sulfate ferreux, par des alcalis; ces précipités noircissent et se transforment en partie en oxyde noir de fer si on les soumet à une ébullition prolongée sous l'action oxydante de l'oxygène atmosphérique. Les produits ainsi préparés sont toutefois très inégaux tant en ce qui concerne la nuance de couleur qu'au point de vue du-pouvoir colorant.
On avait déjà proposé de précipiter partiellement le fer des solutions de sels ferreux par traitement avec de l'ammonia-
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que, puis d'oxyder le précipité ainsi obtenu par introduction d'air jusqu'à la formation d'hydroxyde ferrique et de précipiter ensuite la partie restante du fer au moyen d'ammoniaque avec application de pressions, et de déshydrater le précipité à chaud, le cas échéant par oxydation ultérieure au moyend'air.
Or, la présente invention a pour objet un procédé pour la production de pigments noirs à base d'oxyde de fer par précipitation des solutions de sels ferreux au moyen d'alcalis ou de terres alcalines fixes et par oxydation subséquente.
Grâce à ce procédé on est en mesure d'obtenir d'une manière techniquement très simple et sans application de pressions,ces oxydes noirs de fer de valeur. Le fait essentiel de l'invention réside en ce que lors de la précipitation des solutions de sels ferreux, l'agent de précipitation ne s'emploie qu'en quantité telle qu'un faible reste de sel de fer, par exemple 0,01 à environ 2 %, demeure dans la solution.
Pour la mise en oeuvre du présent procédé on peut par exemple précipiter à froid d'abord une partie du fer, de préférence environ 50-65 % de la quantité totale, comme hydroxyde ferreux et oxyder le précipité, par exemple par introduction d'air, jusqu'à la formation de l'oxyhydrate jaune. Puis on précipite la partie restante du fer jusqu'au faible reste susmentionné et l'on déshydrate le précipité par échauffement de la suspension ainsi obtenue. Au besoin on peut aussi pousser plus loin l'oxydation, jusqu'à ce que tout le fer soit présent sous forme d'oxyde noir de fer. On peut aussi procéder de manière à précipiter à froid tout le fer sauf le faible reste susmentionné, et à insuffler de l'air dans la suspension aux fins d'oxydation, jusqu'à ce que 50 à 65 % environ du èr présent s.oient oxydés.
Puis on chauffe le mélange de réaction toujours en continuant à oxyder, ce qui fait que le précipité se noircit sous élimination d'eau. Dans cette forme de mise en oeuvre, on utilise de préférence des solutions diluées de sels de fer, afin d'éviter que le précipité ne devienne trop consistant. Finale-
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ment, on peut aussi effectuer la précipitation entière et l'oxydation par chauffage.
Parmi les alcalis fixes convenant comme agents de précipitation pour la mise en oeuvre du présent procédé on peut citer des hydroxydes alcalins comme, par exemple, la lessive de soude caustique et la lessive de potasse caustique, en outre des carbonates d'alcalis tels que la soude et la potasse. Des terres alcalines appropriées sont, par exemple, le lait de @ chaux et notamnent aussi des terres alcalines facilement accessibles telles que la craie ou la dolomite.
Le traitement ultérieur des précipités est dans tous les cas le même. Ils sont rincés à fond, filtrés et séchés.
Les pigments noirs peuvent être convertis par calcination en pigments rouges d'un haut pouvoir colorant.
Exemple 1.
On précipite d'une solution de chlorure ferreux contenant 70 gr. de chlorure ferreux au litre, à la température ambiante, la moitié du fer avec du laitde chaux contenant I50gr. dioxyde de calcium au litre. Dans la suspension ainsi obtenue on fait passer un fort courant d'air à l'état finement divisé, ce qui fait que le précipité bleu-gris prend peu à peu une coloration jaune. Puis on chauffe à environ 95 C, on continue à ajouter de la chaux jusqu' à ce qu'il n'y ait plus que 0,1 % environ de chlorure ferreux dans la solution. Après avoir insufflé de l'air pendant un court laps de temps, il se prodmit un noircissement. Aussitôt que le rapport entre fer bivalent et fer trivalent est de l'ordre de 1:ae on cesse l'opération, on lave le pigment et on le sèche.
Ce pigment présente dans l'huile une coloration noire intense ; ilpossède un haut pou- voir colorant et présente une belle nuance donnant dans le bleu.
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Exemple 2.
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Dans une cuve qui est munie d'un agitateur et qui contient une lessive de chlorure ferreux renfermant 70 gr. de chlorure ferreux au litre, on introduit lentement et en agitant, à la température ordinaire, du lait de chaux en quantité telle qu'il n'y aitplus qu'un excès de 0,7 % de chlorure ferreux. La précipitation doit s'effectuer lentement pour que le précipité ne devienne trop épais. Le mélange est oxydé à froid par insuf- -flation d'air, jusqu'à ce que le rapport entre fer bivalent et fer trivalent soit de l'ordre de 1:2. Puis on chauffe à environ 1000 C et on continue à insuffler de l'air jusqu'à l'obtention d'une nuance noire pure intense.
Exemple 3.
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Une solution de vitriol de fer contenant 35 gr. de sulfate ferreux au litre est chauffée à la température de 80 C au moyen de vapeur dans une cuve munie d'un agitateur mécanique.
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Process for the production of black pigments based on iron oxide.
It is known to prepare whitish precipitates by treating solutions of ferrous salts, for example ferrous chloride or ferrous sulfate, with alkalis; these precipitates turn black and are partly transformed into black iron oxide if they are subjected to prolonged boiling under the oxidizing action of atmospheric oxygen. The products thus prepared are, however, very uneven both as regards shade of color and from the point of view of coloring power.
It had already been proposed to partially precipitate iron from solutions of ferrous salts by treatment with ammonia.
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that, then to oxidize the precipitate thus obtained by introducing air until the formation of ferric hydroxide and then to precipitate the remaining part of the iron by means of ammonia with application of pressure, and to dehydrate the precipitate when hot , if necessary by subsequent oxidation in air.
However, the present invention relates to a process for the production of black pigments based on iron oxide by precipitation of solutions of ferrous salts by means of alkalis or fixed alkaline earths and by subsequent oxidation.
Thanks to this process it is possible to obtain in a technically very simple manner and without the application of pressure, these valuable black iron oxides. The essential fact of the invention lies in that during the precipitation of solutions of ferrous salts, the precipitating agent is only employed in a quantity such as a small residue of iron salt, for example 0.01 at about 2%, remains in solution.
For the implementation of the present process, it is possible, for example, to precipitate in the cold first part a part of the iron, preferably about 50-65% of the total amount, as ferrous hydroxide and oxidize the precipitate, for example by introducing air. , until the yellow oxyhydrate is formed. Then the remaining part of the iron is precipitated to the small remainder mentioned above and the precipitate is dehydrated by heating the suspension thus obtained. If necessary, the oxidation can also be carried out further, until all the iron is present in the form of black iron oxide. It is also possible to proceed so as to cold precipitate all the iron except the aforementioned weak remainder, and to blow air into the suspension for the purpose of oxidation, until about 50 to 65% of the present water. are oxidized.
Then the reaction mixture is heated, still continuing to oxidize, which causes the precipitate to blacken upon removal of water. In this embodiment, dilute solutions of iron salts are preferably used, in order to prevent the precipitate from becoming too consistent. Final-
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It is also possible to carry out the entire precipitation and the oxidation by heating.
Among the fixed alkalis suitable as precipitating agents for carrying out the present process, there may be mentioned alkali metal hydroxides such as, for example, caustic soda lye and caustic potash lye, in addition to alkali carbonates such as soda and potash. Suitable alkaline earths are, for example, milk of lime and also include readily accessible alkaline earths such as chalk or dolomite.
The subsequent treatment of the precipitates is in all cases the same. They are rinsed thoroughly, filtered and dried.
Black pigments can be converted by calcination into red pigments with high coloring power.
Example 1.
Precipitated from a ferrous chloride solution containing 70 gr. of ferrous chloride per liter, at room temperature, half of the iron with milk of lime containing I50gr. calcium dioxide per liter. A strong current of air in the finely divided state is passed through the suspension thus obtained, which causes the blue-gray precipitate gradually to take on a yellow color. Then the mixture is heated to about 95 ° C., the addition of lime is continued until there is only about 0.1% ferrous chloride in the solution. After breathing in air for a short time, blackening occurred. As soon as the ratio between bivalent iron and trivalent iron is of the order of 1: the operation is stopped, the pigment is washed and it is dried.
This pigment has an intense black color in the oil; it has a high coloring power and presents a beautiful shade giving in the blue.
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Example 2.
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In a tank which is fitted with a stirrer and which contains a ferrous chloride lye containing 70 gr. of ferrous chloride per liter, is introduced slowly and with stirring, at room temperature, milk of lime in an amount such that there is only an excess of 0.7% of ferrous chloride. Precipitation should take place slowly so that the precipitate does not become too thick. The mixture is cold oxidized by blowing air, until the ratio of bivalent iron to trivalent iron is of the order of 1: 2. Then we heat to about 1000 C and continue to blow air until an intense pure black shade is obtained.
Example 3.
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A solution of iron vitriol containing 35 gr. of ferrous sulphate per liter is heated to a temperature of 80 C by means of steam in a tank equipped with a mechanical stirrer.
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