CN101913656A

CN101913656A - 钛白副产物硫酸亚铁制备氧化铁黄颜料的方法

Info

Publication number: CN101913656A
Application number: CN 201010253386
Authority: CN
Inventors: 姚佐胜; 钱煜; 胡德祥; 张峦; 曹昌兵; 章志海
Original assignee: TONGLING RELY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TONGLING RELY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2010-12-15

Abstract

本发明涉及一种钛白副产物硫酸亚铁制备氧化铁黄颜料的方法，制备步骤包括硫酸亚铁的精制、晶种制备、氧化合成、过滤、水洗、烘干和粉碎，在氧化合成步骤中，将氧化铁黄晶种和尿素投入氧化反应桶中，升温至60～90℃范围内并维持此温度，控制整个反应体系pH值在2.5～4范围内，同时连续地加入精制的硫酸亚铁溶液，维持整个反应体系的七水硫酸亚铁浓度在50～65g/L范围内，整个氧化反应时间为80～120h。由于氧化合成反应体系中pH值呈稳定变化，反应体系中颗粒大小呈均匀形成，制得的氧化铁黄颜料颗粒均匀，色相好。

Description

钛白副产物硫酸亚铁制备氧化铁黄颜料的方法

技术领域

本发明涉及一种钛白副产物硫酸亚铁制备氧化铁黄颜料的方法。

背景技术

钛白是一种高档优质白色颜料。目前我国主要采用硫酸法生产钛白，该法每产1吨钛白约副产4吨硫酸亚铁。据统计2009年钛白产量达105万吨，废副硫酸亚铁产量则达420万吨。如此大量的废副产物(废副硫酸亚铁)，如仍采用原始堆积方式，所占用的场地之大和对环境的影响都严重地制约钛白工业的发展。虽然以往也有人将钛白废副硫酸亚铁用于作铁触媒、净水剂、饲料添加剂、土壤改良剂等，相对产出的钛白废副硫酸亚铁量而言，这些硫酸亚铁的消耗量很少，而利用钛白废副硫酸亚铁制备氧化铁系颜料最为行之有效，一方面可大量消化废副硫酸亚铁，约每吨氧化铁系颜料可消耗4吨废副硫酸亚铁，另一方面氧化铁系颜料的性能、价格比较高，需求量大，市场销路好，尤其是氧化铁红和氧化铁黄。

中国发明专利ZL02148429.5公开了一种钛白废副硫酸亚铁生产氧化铁黄颜料的方法，生产步骤包括硫酸亚铁的精制、晶种制备、氧化合成、过滤、水洗、烘干和粉碎，在氧化合成阶段采用氨气或氨水中和空气氧化合成制得氧化铁黄颜料产品。该方法中利用向氧化桶中加入氨气或氨水，容易造成加入点pH值瞬间为碱性，形成氢氧化亚铁沉淀，使得颗粒大小不均匀，导致后期颜料色相偏深，满足不了市场需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足之处，提供一种钛白副产物硫酸亚铁制备氧化铁黄颜料的方法，制得的氧化铁黄颜料颗粒均匀，可生产出各种色相产品。

本发明采用了以下技术方案：制备步骤包括硫酸亚铁的精制、晶种制备、氧化合成、过滤、水洗、烘干和粉碎，其特征是：在氧化合成步骤中，将氧化铁黄晶种和尿素投入氧化反应桶中，升温至60～90℃范围内并维持此温度，控制整个反应体系pH值在2.5～4范围内，同时连续地加入精制硫酸亚铁溶液，维持整个反应体系的七水硫酸亚铁浓度在50～65g/L范围内，整个氧化反应时间为80～120h，制得氧化铁黄料浆，其中，尿素加入量按1m³晶种：0.25～0.33t尿素的比例加入。

在氧化合成步骤中用尿素取代氨参与反应，其中投入1吨尿素能在后期产生2.13吨硫酸铵，按市场行情投入尿素的成本可以和得到硫酸铵的成本相互抵消。而尿素的水解以温度而定，当体系温度大于60℃时，尿素在酸性溶液中可发生水解，水解的速度随温度的升高而增大。

尿素的水解反应步骤如下：

CO(NH₂)₂+H₂O＝NH₂COONH₄

NH₂COONH₄+H₂O＝(NH₄)₂CO₃

(NH₄)₂CO₃＝2NH₃+CO₂+H₂O

在上述氧化合成步骤中，氧化反应桶中反应温度控制在83～85℃范围内较好，可以有利于形成铁黄颜色的饱和度好，色光鲜艳，如果温度过高造成氧化周期短，单位产量低，而且色光易带红相，若维持较低温度，使氧化周期延长，色光达不到要求，而且颜色发萎；整个反应体系pH值控制在2.8～3.2范围内较好。

相对于氧化合成中用氨气或氨水，尿素在水中水解均衡生成NH₃中和反应过程中产生的H₂SO₄，由于尿素的水解速率随温度缓慢变化，可通过调节反应温度保证氧化合成反应体系中pH值呈稳定变化，促进氧化反应稳定进行，保证了反应体系中颗粒大小呈均匀形成，促使氧化合成后期氧化铁黄产品色光达到了氧化铁黄生产的色光要求，从而使氧化铁黄产品达到市场所需要求。

本发明在晶种制备步骤中，将液碱与精制后的硫酸亚铁溶液投入晶种桶内在25～35℃下，与通入晶种桶中的空气反应，经过10～20h，体系pH值达到4～4.5，即制得α-FeOOH氧化铁黄晶种，其中，液碱用量为液碱与硫酸亚铁反应的理论用量的25～30％。采用液碱替代氨的优点是制备晶种颗粒颜色较稳定。

本发明硫酸亚铁的精制按以下步骤完成：(1)将钛白废副硫酸亚铁加水并升温至60～95℃水解成七水硫酸亚铁浓度在300～450g/L的溶液，搅拌加入絮凝剂后过滤，除去钛白废副硫酸亚铁中的固体杂质，滤液的pH值为1.1～1.3；(2)将上述滤液投入到硫酸亚铁净化池中，加入铁皮，控温度至50～65℃，反应2～3h，经过滤制得制备晶种所需的精制硫酸亚铁溶液，其中，硫酸亚铁反应池中每精制1m³硫酸亚铁溶液所需铁皮量为0.2t。在副产物硫酸亚铁的净化精制中，经过二次过滤除杂，使得氧化铁黄制备所需的硫酸亚铁含杂质量少、纯度高。

由上述技术方案可知，本发明由于采用尿素替代的水解速率随温度缓慢变化，氧化合成反应体系中pH值呈稳定变化，促进氧化反应稳定进行，保证了反应体系中颗粒大小呈均匀形成，促使氧化合成后期氧化铁黄产品色光达到了氧化铁黄生产的色光要求，从而使氧化铁黄产品达到市场所需要求。

具体实施方式

硫酸亚铁的精制：将钛白副产物硫酸亚铁在12m³溶解池溶解，控制反应温度在60～95℃，七水硫酸亚铁浓度在300～450g/L，加入絮凝剂，搅拌，将溶液过滤，除去溶液中的钛白及其它固体杂质，滤液pH值为1.1～1.3。将上述滤液投入到硫酸亚铁制备池中，加入铁皮，用以还原钛白废副硫酸亚铁中的Fe³⁺，其中，硫酸亚铁反应池中每精制1m³硫酸亚铁溶液所需铁皮量为0.2t，反应时间为2～3h，经过滤即制得晶种制备所需的精制硫酸亚铁溶液。其中，经第一次过滤的滤渣供钛白回收利用，第二次过滤的滤渣排放到废副处理池中，集中处理。

晶种制备：将上述3.5t的0.5t/L精制硫酸亚铁溶液及重量百分比浓度为30％的液碱投入晶种桶内，液碱用量为硫酸亚铁与液碱反应理论所消耗碱用量的25～30％，在25～35℃，与通入晶种桶中的空气反应，经10～20h反应，体系pH值达到4～4.5，即制得淡土黄色α-FeOOH氧化铁黄晶种。

氧化合成：向氧化桶内投入晶种12m³，并加10m³水稀释至七水硫酸亚铁重量百分比含量约为9.8％，向氧化桶中投入3～3.96t尿素，升温至60～90℃范围内并维持此温度，再将上述精制硫酸亚铁溶液连续地注入到氧化桶内反应，控制pH值在2.5～4之间，维持整个反应体系的七水硫酸亚铁浓度在50～65g/L范围内，整个氧化反应时间为80～120h，得到氧化铁黄浆料。其中，氧化反应桶中反应温度控制在83～85℃范围内较好，整个反应体系pH值控制在2.8～3.2范围内较好。

上述氧化铁黄浆料经沉降、过滤、水洗、烘干、粉碎以及收尘包装得到所需的氧化铁黄颜料产品，质检后产品符合国家一级标准。过滤后的母液回收贮存，经加热浓缩、冷却、结晶、分离，制得硫酸铵晶体。

Claims

1.钛白副产物硫酸亚铁制备氧化铁黄颜料的方法，制备步骤包括硫酸亚铁的精制、晶种制备、氧化合成、过滤、水洗、烘干和粉碎，其特征是：

在氧化合成步骤中，将氧化铁黄晶种和尿素投入氧化反应桶中，升温至60～90℃范围内并维持此温度，控制整个反应体系pH值在2.5～4范围内，同时连续地加入精制的硫酸亚铁溶液，维持整个反应体系的七水硫酸亚铁浓度在50～65g/L范围内，整个氧化反应时间为80～120h，制得氧化铁黄料浆，其中，尿素加入量按1m³晶种：0.25～0.33t尿素的比例加入。

2.根据权利要求1所述的钛白副产物硫酸亚铁制备氧化铁黄颜料的方法，其特征是：控制氧化反应桶中反应温度在83～85℃范围内，控制整个反应体系pH值在2.8～3.2范围内。

3.根据权利要求1所述的钛白副产物硫酸亚铁制备氧化铁黄颜料的方法，其特征是：在晶种制备步骤中，将液碱与精制后的硫酸亚铁溶液晶种投入桶内，在25～35℃下，与通入晶种桶中的空气反应，经过10～20h，体系PH值达到4～4.5，即制得α-FeOOH氧化铁黄晶种，其中，液碱用量为液碱与硫酸亚铁反应的理论用量的25～30％。

4.根据权利要求1所述的钛白副产物硫酸亚铁制备氧化铁黄颜料的方法，其特征是：硫酸亚铁的精制按以下步骤完成：(1)将钛白废副硫酸亚铁水解成七水硫酸亚铁浓度在300～450g/L的溶液，升温并控制在60～95℃，加入絮凝剂、搅拌，静置沉淀1～2h后过滤，除去钛白废副硫酸亚铁中的固体杂质，滤液的pH值为1.1～1.3；(2)将上述滤液投入到硫酸亚铁净化池中，加入铁皮，控温至50～65℃，整个反应时间为2～3h，经过滤液制备晶种所需的精制硫酸亚铁溶液，其中，硫酸亚铁反应池中每精制1m³硫酸亚铁溶液所需铁皮量为0.2t。