CN101723710A - 利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法，该方法所用原料中有铬盐厂酸泥和废酸水，该方法先将铬酸钠溶液投入到带搅拌器的反应器内升温搅拌，然后缓慢加入铬盐厂废料酸泥，使其充分反应，反应后依次加入钛白粉厂副产品硫酸亚铁和铬盐厂废酸水，最后加入氨水将其反应溶液的pH值进行调整；调整后将反应溶液进行压滤、洗涤得到滤饼，将所得滤饼进行焙烧，然后将其冷却研磨成粉末，即得产品铬棕。本发明生产陶瓷颜料铬棕的方法操作简单，成本低，所得产品着色力较强，能够满足工业要求。并且解决了铬盐厂废弃物的污染问题，真正实现了变废为宝，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法
一、技术领域：
本发明涉及一种陶瓷颜料的生产方法，具体涉及一种利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法。
二、背景技术：
陶瓷颜料一般不溶于水、油、溶剂和树脂等介质中，能分散于各种介质中，它具有遮盖力、着色力，对光相对稳定，是用于陶瓷制品装饰着色的材料，一般是由纯净的非金属氧化物(如：SiO2、CaO)与某些金属氧化物(如：Fe2O3)经高温煅烧而形成的物质。陶瓷颜料一般为粉状，使用时将其加入事先配置好的相应基础釉中进行研磨、调整，制成釉浆，再将釉浆喷涂到瓷坯表面，经高温煅烧后使陶瓷制品成稳定的颜色。根据使用的非金属氧化物和金属氧化物的种类不同，陶瓷颜料有不同种类的系列，例如：黄色系列、红色系列、棕色系列、绿色系列、紫色系列、灰色系列、黑色系列等等。
目前，陶瓷颜料的制备一般采用传统的工艺，即将各着色氧化物和硅酸盐氧化物(如：氧化铝、石英、氧化锆等)按照一定的比例球磨混合均匀，然后经高温煅烧并球磨到一定细度。传统工艺存在的主要缺点：(1)各氧化物在高温下反应不完全，不易让着色的金属离子掺杂到高温发色稳定的陶瓷矿物中；(2)生产上使用了含碱金属和碱土金属的氯化物、氟化物、硝酸盐、硼酸盐和碳酸盐等，而这些盐类化合物在高温下分解后所产生的气体会严重影响环境。采用传统工艺生产陶瓷颜料存在成本较高、污染环境、着色力较弱等缺点。
目前关于各种系列陶瓷颜料及其制备方法的专利文献也不少，例如：申请号为200610031874.9，名称为一种高温陶瓷颜料的制备方法，在该制备方法中采用的物质有镉盐溶液、二氯氧锆、硫化钠或硫化铵溶液、硅酸盐溶液、硝酸等，煅烧温度为800～1200℃。申请号为200510048271.5，名称为高温大红陶瓷颜料及生产方法，在生产方法中采用了氧化钇、氧化铝、氧化铬等物质，合成温度为1350℃。申请号为200710061841.3，名称为耐高温钒酸铋黄色陶瓷颜料的生产工艺，在该生产工艺中采用了硝酸铋(Bi(NO3)3)、钒酸铵(NH4VO3)、硅酸钠和二氧化硅等物质，焙烧温度为500～900℃。
目前，国内专利文献中未见对陶瓷颜料铬棕生产方法的具体报道，本发明人经过大量的试验研究，开发了一种利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法，该方法不仅能够生产出满足工业要求的陶瓷颜料铬棕产品，而且解决了铬盐厂废物的污染问题，有利于环境保护。
三、本发明的内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法。
要解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法，该方法的详细步骤如下：
a、反应阶段：先将浓度为30～35波美度的铬酸钠溶液投入到带搅拌器的反应器内，开始搅拌并加热升温，然后将铬盐厂废料酸泥缓慢加入到反应器中并不断搅拌，使其能够充分反应，铬酸钠溶液和酸泥二者加入量的比例为2m3∶1.5～2.5吨，当温度达到80～100℃，反应1～3小时，反应后溶液的PH值为4～6，再加入钛白粉厂副产品硫酸亚铁进行反应，硫酸亚铁的加入量为铬酸钠溶液和酸泥总量的32～38％，然后加入铬盐厂废酸水将反应溶液的PH值调节至2～4，最后加入浓度为15～20％的氨水，当反应溶液的PH值为7～8时停止；
b、压滤阶段：将步骤a所得溶液进行压滤、洗涤，洗涤后得到滤饼；
c、焙烧阶段：将步骤b所得到的滤饼导入窑炉进行焙烧，焙烧温度为800～1000℃，焙烧时间为3～6小时，焙烧后将其冷却到80℃以下，然后将其研磨成细度为320目的粉末，即为产品铬棕。
对于上述利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法，步骤a中所述铬盐厂废料酸泥中硫酸铬钠的含量为40～50％，铬酸钠和硫酸钠的含量为10～15％，其余为水；所述铬盐厂废酸水中含有25～35％的硫酸，35～45％硫酸氢钠，余量为水和其它杂质。
对于上述利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法，步骤a中所述搅拌器的搅拌速度为38～45转/分钟；所述钛白粉厂副产品硫酸亚铁中硫酸亚铁的百分含量为85～92％。
对于上述利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法，步骤b中所述压滤采用板框过滤机或卧式离心机。
对于上述利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法，步骤c中所述窑炉为回转窑或隧道窑。
对于上述利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法，所述铬棕产品是由Cr2O3和Fe2O3组成，其中Cr2O3的含量为55～65％。
本发明的积极有益效果：
1、本发明采用铬盐厂的废料酸泥和废酸为原料，使其重新得到利用，解决了铬盐厂废物的污染问题，有利于环境保护。从环保角度来讲，本发明具有显著的社会效益。
2、采用本发明方法生产陶瓷颜料铬棕，操作简单，所得产品能够满足工业要求，并且收率较高。生产的铬棕产品是由Cr2O3和Fe2O3组成，其中Cr2O3的含量为55～65％。
3.本发明陶瓷颜料铬棕的生产方法中焙烧温度较低，并且生产成本较低，与传统方法相比，生产成本可以降低30％。因此，采用本发明方法生产陶瓷颜料铬棕经济效益显著。
4.采用本发明生产方法制备的陶瓷颜料铬棕着色力较强。
四、具体实施方式：
以下实施例仅为了进一步说明本发明，并不限制本发明的内容。
实施例一：一种利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法
铬盐厂废料酸泥中硫酸铬钠的含量为40～50％，铬酸钠和硫酸钠的含量为10～15％，其余为水；所述铬盐厂废酸水中含有25～35％的硫酸，35～45％硫酸氢钠，余量为水和其它杂质；钛白粉厂副产品硫酸亚铁中硫酸亚铁的百分含量为85～92％。
该方法的详细步骤如下：
a、反应阶段：先将浓度为30波美度的铬酸钠溶液2m3投入到带搅拌器的反应器内，开始搅拌并加热升温，搅拌器的搅拌速度为38～45转/分钟，然后将铬盐厂废料酸泥1.5吨缓慢加入到反应器中并不断搅拌，使其能够充分反应，当温度达到80℃，反应3小时，反应后溶液的PH值为4～6，再加入钛白粉厂副产品硫酸亚铁进行反应，硫酸亚铁的加入量为铬酸钠溶液和酸泥总量的33％，然后加入铬盐厂废酸水将反应溶液的PH值调节至2～4，最后加入浓度为15％的氨水，当反应溶液的PH值为7～8时停止；
b、压滤阶段：将步骤a所得反应溶液采用板框过滤机进行压滤、洗涤，洗涤后得到滤饼；
c、焙烧阶段：将步骤b所得滤饼导入回转窑进行焙烧，焙烧温度为900℃，焙烧时间为5小时，焙烧后将其冷却到80℃以下，然后将其研磨成细度为320目的粉末，即为产品铬棕，将其称重得到产品0.32吨，铬棕产品是由Cr2O3和Fe2O3组成，其中Cr2O3的含量为55～65％。
实施例二：与实施例一基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
步骤a中铬酸钠溶液的浓度为35波美度，铬酸钠溶液和酸泥二者加入量的比例为2m3∶2.5吨，反应温度为90℃，反应2小时，硫酸亚铁的加入量为铬酸钠溶液和酸泥总量的35％，氨水的浓度为18％；
步骤b中压滤时采用的是卧式离心机；
步骤c中采用隧道窑对滤饼进行焙烧，焙烧温度为800℃，焙烧时间为6小时。
最后得到产品铬棕0.54吨。
实施例三：与实施例一基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
步骤a中铬酸钠溶液的浓度为32波美度，铬酸钠溶液和酸泥二者加入量的比例为2m3∶2吨，反应温度为100℃，反应2小时，硫酸亚铁的加入量为铬酸钠溶液和酸泥总量的38％，氨水的浓度为20％；
步骤b中压滤时采用的是板框过滤机；
步骤c中焙烧温度为1000℃，焙烧时间为3小时。
最后得到产品铬棕0.43吨。
实施例四：与实施例一基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
步骤a中铬酸钠溶液的浓度为35波美度，铬酸钠溶液和酸泥二者加入量的比例为2m3∶2吨，反应温度为85℃，反应2小时，硫酸亚铁的加入量为铬酸钠溶液和酸泥总量的35％，氨水的浓度为15％。
步骤b中压滤时采用的是卧式离心机；
步骤c中焙烧温度为850℃，焙烧时间为5.5小时。
最后得到产品铬棕0.41吨。
实施例五：与实施例一基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
步骤a中铬酸钠溶液的浓度为35波美度，铬酸钠溶液和酸泥二者加入量的比例为2m3∶2吨，反应温度为95℃，反应3小时，硫酸亚铁的加入量为铬酸钠溶液和酸泥总量的36％，氨水的浓度为20％。
步骤b中压滤时采用的是卧式离心机；
步骤c中采用隧道窑对滤饼进行焙烧，焙烧温度为950℃，焙烧时间为4小时。
最后得到产品铬棕0.41吨。
实施例六：与实施例一基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
步骤a中铬酸钠溶液的浓度为33波美度，铬酸钠溶液和酸泥二者加入量的比例为2m3∶1.8吨，反应温度为100℃，反应1小时，硫酸亚铁的加入量为铬酸钠溶液和酸泥总量的35％，氨水的浓度为15％。
步骤b中压滤时采用的是卧式离心机；
步骤c中焙烧温度为850℃，焙烧时间为5小时。
最后得到产品铬棕0.35吨。
实施例七：与实施例一基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
步骤a中铬酸钠溶液的浓度为35波美度，铬酸钠溶液和酸泥二者加入量的比例为2m3∶2.2吨，反应温度为95℃，反应2小时，硫酸亚铁的加入量为铬酸钠溶液和酸泥总量的34％，氨水的浓度为20％。
步骤b中压滤时采用的是卧式离心机；
步骤c中焙烧温度为850℃，焙烧时间为6小时。
最后得到产品铬棕0.45吨。
实施例八：与实施例一基本相同，相同之处不再叙述，不同之处在于：
步骤a中铬酸钠溶液的浓度为30波美度，铬酸钠溶液和酸泥二者加入量的比例为2m3∶2.4吨，反应温度为100℃，反应1小时，硫酸亚铁的加入量为铬酸钠溶液和酸泥总量的35％，氨水的浓度为20％。
步骤b中压滤时采用的是板式过滤机；
步骤c中焙烧温度为850℃，焙烧时间为6小时。
最后得到产品铬棕0.47吨。

Claims (6)

1.一种利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a、反应阶段：先将浓度为30～35波美度的铬酸钠溶液投入到带搅拌器的反应器内，开始搅拌并加热升温，然后将铬盐厂废料酸泥缓慢加入到反应器中并不断搅拌，使其能够充分反应，铬酸钠溶液和酸泥二者加入量的比例为2m3：1.5～2.5吨，当温度达到80～100℃，反应1～3小时，反应后溶液的PH值为4～6，再加入钛白粉厂副产品硫酸亚铁进行反应，硫酸亚铁的加入量为铬酸钠溶液和酸泥总量的32～38％，然后加入铬盐厂废酸水将反应溶液的PH值调节至2～4，最后加入浓度为15～20％的氨水，当反应溶液的PH值为7～8时停止；
b、压滤阶段：将步骤a所得反应溶液进行压滤、洗涤，洗涤后得到滤饼；
c、焙烧阶段：将步骤b所得到的滤饼导入窑炉进行焙烧，焙烧温度为800～1000℃，焙烧时间为3～6小时，焙烧后将其冷却到80℃以下，然后将其研磨成细度为320目的粉末，即为产品铬棕。
2.根据权利要求1所述的利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法，其特征在于：步骤a中所述铬盐厂废料酸泥中硫酸铬钠的含量为40～50％，铬酸钠和硫酸钠的含量为10～15％，其余为水；所述铬盐厂废酸水中含有25～35％的硫酸，35～45％硫酸氢钠，余量为水和其它杂质。
3.根据权利要求1所述的利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法，其特征在于：步骤a中所述搅拌器的搅拌速度为38～45转/分钟；所述钛白粉厂副产品硫酸亚铁中硫酸亚铁的百分含量为85～92％。
4.根据权利要求1所述的利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法，其特征在于：步骤b中所述压滤采用板框过滤机或卧式离心机。
5.根据权利要求1所述的利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法，其特征在于：步骤c中所述窑炉为回转窑或隧道窑。
6.根据权利要求1所述的利用铬盐厂废料生产陶瓷颜料铬棕的方法，其特征在于：所述铬棕产品是由Cr2O3和Fe2O3组成，其中Cr2O3的含量为55～65％。
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