CN101811739B - 低砷氧化铁红颜料的制备方法 - Google Patents
低砷氧化铁红颜料的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种无机颜料的制备方法,尤其涉及低砷氧化铁红颜料的生产方法。本发明的低砷氧化铁红颜料的制备方法,采用二步氧化液相法生产方法生产低砷氧化铁红颜料,在二步氧化中没有铁皮参加,减少铁皮资源的消耗,使得到产品的细度和分散性上都要优于铁皮混酸法生产的铁红。由于在二步氧化中去除了铁皮参加反应,能有效控制砷、铅等重金属的含量。本发明的方法制备得到的低砷氧化铁红颜料中砷(As)≤5mg/kg和铅(Pb)≤10mg/kg。本发明可广泛应用于铅笔、玩具、化妆品、医药、水松纸等行业。
Description
技术领域
本发明涉及一种低砷氧化铁红颜料及其生产方法,可广泛应用于医药行业,如铅笔、玩具、化妆品、医药、水松纸等厂家。
背景技术
低砷氧化铁红颜料,其化学名称:三氧化二铁,化学分子式:Fe2O3,是生产铅笔、玩具、化妆品、医药、水松纸的重要原料。目前生产低砷氧化铁红颜料一般采用铁皮挑选法生产,在整个生产过程中有铁皮参加反应,不但消耗了铁这种不可再生资源,且生产出的产品无论从细度上,还是产品性能上都不够理想,如有毒重金属砷(As)和铅(Pb)的含量不能得到有效控制。另外,在生产工艺上难免存在脏、乱、差的现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种全新的,属于液-液相反应的低砷氧化铁红颜料及其生产方法,使得到的产品的颗粒度比铁皮法的细腻、均匀、颜色鲜艳;另一目的是控制产品中砷和铅的含量,以达到医药行业使用的要求。此外,整个工艺过程只有少量铁皮参加反应,以图节约铁资源;提高生产的自动化程度,改变目前生产上脏、乱、差之现象。
为了实现上述的目的,本发明技术方案采用以下的技术方案:
低砷氧化铁红颜料的制备方法,该方法包括以下的步骤:
i)晶种制备部分
a)将650~750Kg低砷铁皮投入高压桶内,加适量的水,冲温至65~75℃;
b)一次性加入含量为35%~45%的稀硝酸1100~1380kg重量份;
c)在达到0.35~0.45Mpa的压力下进行反应,保压10~20min,打开放气阀,降至0.1~0.2Mpa压力止,输送至晶种储备桶;
ii)硝酸亚铁的制备部分
d)将铁皮置于长反应槽中,在温度≤60℃下与稀硝酸反应,生成硝酸亚铁及硝酸铵,反应后硝酸亚铁的浓度为9%~15%,PH值为3.0~4.0;
iv)硫酸亚铁制备部分
e)将含量为80%~88%的固体硫酸亚铁加水溶解处理,打入澄清桶加入絮凝剂使其澄清,去除杂质以及有毒元素,制得含量为35%~50%的澄清硫酸亚铁;
iv)二步氧化部分
f)将制作好的晶种投入干净的反应桶中,然后加入硝酸亚铁,控制硝酸亚铁含量4.5%~5.5%重量份;
g)硝酸亚铁反应:打开蒸汽阀门加热,并开少量空气,当温度达到75℃后,控制风量80~120m3/h将已稀释5%~10%浓度液碱连续匀速地滴加入反应桶内,PH值控制1.5~2.5,滴加速度视PH值而定,整个反应过程中温度控制在75~85℃之间,硝酸亚铁反应含量至硝酸亚铁的浓度为0.2%~1%结束;
h)硫酸亚铁反应:在上述的溶液中加入一定量的澄清硫酸亚铁,硫酸亚铁含量控制在10%以下,当温度达到85℃以上时,开始缓慢加入15%~20%浓度的稀碱,pH值控制到2.5~3.5,滴加速度视pH值和桶内料液的反应情况而定,整个反应过程中的温度控制在85~95℃之间,硫酸亚铁含量在反应初期硫酸亚铁浓度应控制4%以上,低于此含量时及时补加硫酸亚铁,当反应到12~40小时,具体依标样的深浅而定,当与标样接近时,应采用多次少量,最终含量控制硫酸亚铁浓度2.5%以下,直至颜色与标样稍似,停止加碱,关 闭蒸汽,开小空气阀门,准备放桶,制备得到所述的低砷氧化铁红颜料。
本发明的有益效果是:
1)本发明采用全新的纯液相法生产工艺生产,在生产过程中对原材料进行严格的筛选,排除重金属含量较高的原料,在制作源头就对重金属含量进行有效的控制,两项重要指标即砷(As)≤5mg/kg和铅(Pb)≤10mg/kg,另外常规指标按照普通氧化铁国家标准规定的范围进行控制,都在国家一级品控制之内;
2)在整个生产反应过程中,只有晶种制作中有少量铁皮参加反应,在二步氧化中没有铁皮参与。不仅节约了铁资源,且得到的产品的颗粒度比铁皮法的细腻、均匀、纯度高;
3)产品具有良好的颜色遮盖力、着色力、耐热、耐溶剂、无毒等优点,而且比普通氧化铁颜料更加纯净,颜色更加鲜艳;
4)本生产工艺完全可以改变目前生产上脏、乱、差的现象,提高自动化生产程度。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2为本发明实施例1说制备的产品的体积累积分布曲线图。
具体实施方式
本发明之液相法生产工艺是以晶种为载体,在热状态下,采用硝酸亚铁、硫酸亚铁和氢氧化钠在酸性条件下,在氧化桶内进行反应,生成氢氧化铁,通入空气,以氧气为氧化剂进行氧化反应,形成氧化铁红,其反应式如下:
Fe(NO3)2+2NaOH=Fe(OH)2+2NaNO3
2Fe(OH)2+1/2O2+H2O=2Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O
FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4
2Fe(OH)2+1/2O2+H2O=2Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O
实施例1
如图1所示所述氧化铁红颜料的生产方法包括晶种制备和二步氧化,工艺步骤如下:
i)晶种制备,
a)将650Kg低砷铁皮投入高压桶内,加适量的水;
b)冲温至70℃注入含量为40%的稀硝酸1000kg重量份;
c)在压力0.35Mpa的压力下反应,保压15min,打开放气阀,降至0.1~0.2Mpa压力止,输送至晶种储备桶。
ii)硝酸亚铁制备部分
d)将铁皮置于长反应槽中,在长温下(≤60℃)与稀硝酸反应,生成硝酸亚铁及硝酸铵,反应后浓度为10.8%,PH值为3.0。
iv)硫酸亚铁制备部分
e)将含量为80.5%的固体硫酸亚铁加水溶解处理,打入澄清桶加入絮凝剂使其澄清,去除杂质以及有毒元素,制得含量为35.5%的澄清硫酸亚铁。
iv)二步氧化部分
f)将制作好的晶种投入干净的反应桶中,然后加入5m3硝酸亚铁,控制硝酸亚铁含量4.56%重量份;
g)硝酸亚铁反应:打开蒸汽阀门加热,并开少量空气,当温度达到75℃后,控制风量100m3/h将已稀释5%浓度液碱连续匀速地滴加入反应桶内,PH 值控制1.5~2.5,滴加速度视PH值而定,整个反应过程中温度控制在75~85℃之间,硝酸亚铁反应含量至硝酸亚铁的浓度为0.5%结束。
h)硫酸亚铁反应:当硝酸亚铁反应含量至0.5%左右,开始加入40%的澄清硫酸亚铁3m3,硫酸亚铁含量控制在8.6%以下,当温度达到85℃以上时,控制风量150m3/h,开始缓慢加入10%左右的稀碱,pH值控制到2.5~3.5,滴加速度视pH值和桶内料液的反应情况而定,整个反应过程中的温度控制在85~95℃之间,硫酸亚铁含量在反应初期亚铁应控制4%以上,低于此含量时及时补加硫酸亚铁,当反应到12~24小时,具体按标样的深浅而定,当与标样接近时,应采用多次少量,最终含量控制2.0%,直至颜色与标样稍似,停止加碱,关闭蒸汽,开小空气阀门,准备放桶。
实施例2
如图1所示,所述氧化铁红颜料的生产方法包括晶种制备和二步氧化,工艺步骤如下:
i)晶种制备
a)将680Kg低砷铁皮投入高压桶内,加适量的水;
b)冲温至70℃注入含量为40%的稀硝酸1250kg重量份;
c)在压力0.40Mpa的压力下反应,保压15min,打开放气阀,降至0.1~0.2Mpa压力止,输送至晶种储备桶。
ii)硝酸亚铁制备部分
d)将铁皮置于长反应槽中,在长温下(≤60℃)与稀硝酸反应,生成硝酸亚铁及硝酸铵,反应后浓度为11.7%,PH值为3.2。
iv)硫酸亚铁制备部分
e)将含量为85.6%的固体硫酸亚铁加水溶解处理,打入澄清桶加入絮凝剂 使其澄清,去除杂质以及有毒元素,制得含量为40.5%的澄清硫酸亚铁。
澄清,制得含量为%的澄清硫酸亚铁。
iv)二步氧化部分
f)将制作好的晶种投入干净的反应桶中,然后加入5.5m3硝酸亚铁,控制硝酸亚铁含量4.95%重量份
g)硝酸亚铁反应:打开蒸汽阀门加热,并开少量空气,当温度达到76℃后,控制风量100m3/h将已稀释10%浓度液碱连续匀速地滴加入反应桶内,PH值控制1.5~2.5,滴加速度视PH值而定,整个反应过程中温度控制在75~85℃之间,硝酸亚铁反应含量至0.5%结束。
h)硫酸亚铁反应:当硝酸亚铁反应含量至0.5%左右,开始加入43%的澄清硫酸亚铁3m3,硫酸亚铁含量控制在9.3%以下,当温度达到85℃以上时,控制风量200m3/h,开始缓慢加入15%左右的稀碱,pH值控制到2.5~3.5,滴加速度视pH值和桶内料液的反应情况而定,整个反应过程中的温度控制在85~95℃之间,硫酸亚铁含量在反应初期硫酸亚铁应控制4%以上,低于此含量时及时补加硫酸亚铁,当反应到12~32小时,具体按标样的深浅而定,当与标样接近时,应采用多次少量,最终硫酸亚铁含量控制1.39%,直至颜色与标样稍似,停止加碱,关闭蒸汽,开小空气阀门,准备放桶。
实施例3
如图1所示,所述氧化铁红颜料的生产方法包括晶种制备和二步氧化,工艺步骤如下:
i)晶种制备,
a)将750Kg低砷铁皮投入高压桶内,加适量的水;
b)冲温至70℃注入含量为40%的稀硝酸1380kg重量份‘
c)在压力0.45Mpa的压力下反应,保压15min,打开放气阀,降至0.1~0.2Mpa压力止,输送至晶种储备桶。
ii)硝酸亚铁制备部分
d)将铁皮置于长反应槽中,在长温下(≤60℃)与稀硝酸反应,生成硝酸亚铁及硝酸铵,反应后浓度为13.5%,PH值为3.6。
iv)硫酸亚铁制备部分
e)将含量为87.6%的固体硫酸亚铁加水溶解处理,打入澄清桶加入絮凝剂使其澄清,去除杂质以及有毒元素,制得含量为46.5%的澄清硫酸亚铁。
iv)二步氧化部分
f)将制作好的晶种投入干净的反应桶中,然后加入5m3硝酸亚铁,控制硝酸亚铁含量5.4%重量份
g)硝酸亚铁反应:打开蒸汽阀门加热,并开少量空气,当温度达到75℃后,控制风量100m3/h将已稀释15%浓度液碱连续匀速地滴加入反应桶内,PH值控制1.5~2.5,滴加速度视PH值而定,整个反应过程中温度控制在75~85℃之间,硝酸亚铁反应含量至0.5%结束。
h)硫酸亚铁反应:当硝酸亚铁反应含量至0.5%左右,开始加入42%的澄清硫酸亚铁3m3,硫酸亚铁含量控制在9.0%以下,当温度达到85℃以上时,控制风量200m3/h,开始缓慢加入20%左右的稀碱,pH值控制到2.5~3.5,滴加速度视pH值和桶内料液的反应情况而定,整个反应过程中的温度控制在85~95℃之间,硫酸亚铁含量在反应初期亚铁应控制4%以上,低于此含量时及时补加硫酸亚铁,当反应到16~40小时,具体按标样的深浅而定,当与标样接近时,应采用多次少量,最终含量控制2.5%,直至颜色与标样稍似,停止加碱,关闭蒸汽,开小空气阀门,准备放桶。
在上述各实施例的反应中,硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液都是根据要求分别在各步骤中添加的,固体硫酸亚铁的液化可以分批进行,也可以一次处理,而浓度为32%的氢氧化钠溶液是外购的,买来时的浓度就已配好。各实施实例中反应结束时,氧化桶内的硫酸亚铁含量控制越低越好,理想状态是硫酸亚铁和氢氧化钠完全反应,剩余含量为零,但是为了提高反应速率,硫酸亚铁必须有剩余,一般最终控制在3.0以下。
图1中的中间控制指的是实施例中步骤f)、g)、h)所涉及的控制;后道处理指的是:湿料过筛、过滤漂洗、干燥、粉碎、成品检验。
试验例
1、对本发明的实施例1所制备的产品检测的结果如下:
技术项目 | 合格品 | 检测结果 |
铁含量(以Fe2O3(105℃烘干表示))%≥ | 96.0 | 97.0 |
105℃挥发物,%≤ | 1.0 | 0.75 |
水溶物(热萃取法),%≤ | 0.5 | 0.20 |
筛余物(45um)%≤ | 0.3 | 0.08 |
水悬浮液PH值 | 3.0~7.0 | 3.5 |
吸油量,g/100g | 15~25 | 17.5 |
相对着色力(与标准样比),% | 95~105 | 102 |
颜色(与标准样比) | 稍似 | 近似 |
砷,mg/kg,%≤ | 5.0 | 2.5 |
铅,mg/kg,%≤ | 10.0 | 8.6 |
颜料的易分散性≤ | 20.0 | 16 |
2、对本发明的实施例1所制备的产品力份分析的结果如下:
测试条件:Datactolor %R SAV SCIUV INC
光源视角 | L* | a* | b* | C* | h* | |
标准样品 | D6510Deg | 48.29 | 30.12 | 19.00 | 35.61 | 32.24 |
实施例1 | D6510Deg | 47.98 | 30.39 | 19.20 | 35.95 | 32.29 |
3、对本发明的实施例1所制备的产品JL-1166型激光粒度仪测试的结果如图2所示。
Claims (1)
1.低砷氧化铁红颜料的制备方法,其特征在于该方法包括以下的步骤:
i)晶种制备部分
a)将650~750Kg低砷铁皮投入高压桶内,加适量的水,冲温至65~75℃;
b)一次性加入含量为35%~45%的稀硝酸1100~1380kg重量份;
c)在达到0.35~0.45MPa的压力下进行反应,保压10~20min,打开放气阀,降至0.1~0.2MPa压力止,输送至晶种储备桶;
ii)硝酸亚铁的制备部分
d)将铁皮置于长反应槽中,二在温度≤60℃下与稀硝酸反应,生成硝酸亚铁及硝酸铵,反应后硝酸亚铁的浓度为9%~15%,pH值为3.0~4.0;
iii)硫酸亚铁制备部分
e)将含量为80%~88%的固体硫酸亚铁加水溶解处理,打入澄清桶加入絮凝剂使其澄清,去除杂质以及有毒元素,制得含量为35%~50%的澄清硫酸亚铁;
iv)二步氧化部分
f)将制作好的晶种投入干净的反应桶中,然后加入硝酸亚铁,控制硝酸亚铁含量4.5%~5.5%重量份;
g)硝酸亚铁反应:打开蒸汽阀门加热,并开少量空气,当温度达到75℃后,控制风量80~120m3/h将已稀释5%~10%浓度液碱连续匀速地滴加入反应桶内,pH值控制1.5~2.5,滴加速度视pH值而定,整个反应过程中温度控制在75~85℃之间,硝酸亚铁反应含量至硝酸亚铁的浓度为0.2%~1%结束;
h)硫酸亚铁反应:在上述的溶液中加入一定量的澄清硫酸亚铁,硫酸亚铁含量控制在10%以下,当温度达到85℃以上时,开始缓慢加入15%~20%浓度的稀碱,pH值控制到2.5~3.5,滴加速度视pH值和桶内料液的反应情况而定,整个反应过程中的温度控制在85~95℃之间,硫酸亚铁含量在反应初期硫酸亚铁浓度应控制4%以上,低于此含量时及时补加硫酸亚铁,当反应到12~40小时,具体依标样的深浅而定,当与标样接近时,应采用多次少量,最终含量控制硫酸亚铁浓度2.5%以下,直至颜色与标样稍似,停止加碱,关闭蒸汽,开小空气阀门,准备放桶,制备得到所述的低砷氧化铁红颜料。
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