CN102424428A - 一种利用冶金废弃物制备显影剂用氧化铁黑的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用冶金废弃物制备显影剂用氧化铁黑的工艺，是以钢材硫酸酸洗废液、铁刨花和鲁斯纳法铁红为主原料，以合成沉淀为主、氧化沉淀为辅的综合沉淀法，合成阶段的pH值控制在6.5～8.5。所制备得到的产品基本盐酸酸溶，Fe3O4含量在95％以上。可应用于制备显影剂。本发明与以工业纯硫酸、优质铁皮为主要原材料，辅以工业纯烧碱的纯液相法现有技术对比而言，具有以下有益效果：本工艺综合利用且原料成本低，能耗低，设备周转率高，得料率高，产能大，产品品质接近。

Description

一种利用冶金废弃物制备显影剂用氧化铁黑的工艺
技术领域
本发明涉及一种氧化铁黑制备工艺，具体说，是涉及一种利用冶金废弃物制备显影剂用氧化铁黑的工艺，属于无机颜料技术领域。
背景技术
氧化铁黑是我国一传统工业产品，国内产业化生产氧化铁黑有两种主要方法。一种是以工业纯硫酸与高品质低碳钢铁皮为原料制备亚铁，再辅以工业纯烧碱制备高品质高纯度，完全可盐酸酸溶的氧化铁黑产品的高成本高能耗方法；另一种是以钢厂酸洗废液和废刨花(包括废钢片、废钢边角料等钢材加工过程产生的余料)反应制得的硫酸亚铁液或钛白粉副产物结晶亚铁为主原料，辅以液碱反应的综合利用方法，该方法成本低，但产品纯度低，盐酸酸不溶物含量高，总体品质相对偏低。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种利用冶金废弃物制备显影剂用氧化铁黑的工艺，针对现有技术所存在的缺陷和市场需求，提供低成本、低能耗、综合利用且产品品质相当的工艺。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种利用冶金废弃物制备显影剂用氧化铁黑的工艺，包括如下步骤：
1)铁刨花清理：选用含锈少、含油少的铁刨花，并用水将刨花表面杂质或异物清除；然后将清理完的铁刨花浸没于钢材硫酸酸洗废液中，静置10-40分钟后，将液体压走，再次打入钢材硫酸酸洗废液；
2)亚铁水制备：加入沉淀剂、纯净水，并调整亚铁浓度为200-300g/l，PH值为4.5-6；再进行至少两次沉淀，并以压滤机压滤分离杂质，得到澄清度极高的硫酸亚铁液；
3)配料：将步骤2)制备的硫酸亚铁液加入反应釜中，再投入铁红，然后边升温边搅拌，搅拌1-2小时，使铁红均匀分散于硫酸亚铁液中；
4)一段合成：加热，使温度升至95℃以上(非密闭状态，因此温度最高为液体沸腾时的温度)，并加入质量百分比为25-35％的离子膜碱或隔膜碱，调整PH值为6.5-9，反应至彻底脱水；
5)二段合成：补加硫酸亚铁，再将温度升至95℃以上，加入浓度为25-35％的离子膜碱或隔膜碱，调整PH值为6.5-9，反应至彻底脱水；其化学反应式为：FeSO4+2FeOOH+2NaOH＝Fe3O4+2H2O+Na2SO4
6)过筛：将反应料浆PH值调制7.5-8.5，然后过筛，最终筛目数为180以上；
7)压滤：将过筛料进至压滤机，控制产品电导率小于250μS/cm；
8)烘干打粉包装：烘干温度控制在90℃以下，含水率1％以下，最终产品325目筛余物控制在0.1％以下，即得到氧化铁黑。
步骤1)中，再次打入的钢材硫酸酸洗废液的含酸摩尔量要小于刨花摩尔量的1/2，以保证废酸全部反应生成硫酸亚铁。
步骤2)中，所述的沉淀剂为质量百分比为10-30％的氨水或NaOH，并控制PH小于6。
步骤3)中，所加入的硫酸亚铁液以折干计(FeSO4·7H2O)与铁红(Fe2O3)的质量比为1-1.5。所述的铁红为为鲁斯纳法铁红。其主要组成的含量为：Fe2O3≥98％，SiO2≤0.1％，CaO≤0.1％。
步骤5)中，所加入的硫酸亚铁液折干计(FeSO4·7H2O)与铁红(Fe2O3)的质量比累计达到1.8-2.0。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)打通了软磁用氧化铁红规模化用于颜料行业的路径；
2)本发明的制备工艺是以钢厂酸洗废液为原料，可有效综合利用钢厂产生的废料，是一个变废为宝的工艺，因此解决了现有制备工艺存在的对原材料要求较高及制备成本较高的问题，成功的将冶金废弃物用语高端铁黑产品制备；
3)本发明的制备工艺不仅能得到品质相当的氧化铁黑产品，还使单反应釜的产能提高1倍，使设备周转率提高2倍。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细、完整的说明：
实施例1
本实施例的球形氧化铁黑的制备工艺包括如下步骤：
1)铁刨花清理：选用含锈少、含油少的铁刨花，并用自来水将刨花表面杂质或异物清除。然后将清理完的2.5吨铁刨花浸没于钢材硫酸酸洗废液中，静置30分钟后，将液体压走，重新打入钢材硫酸酸洗废液；
2)亚铁水制备：再次打入的钢材硫酸酸洗废液30M3，加入沉淀剂，纯净水6M3，并调整亚铁浓度200g/l，PH值5。然后再进行两次沉淀，再以压滤机压滤分离杂质，得到澄清度极高的硫酸亚铁液。
3)配料：将12M3硫酸亚铁液加入反应釜中，打开搅拌，再投入铁红2吨。然后升温，搅拌1小时左右。
4)一段合成：在温度升至98℃时，加入浓度32.1％的离子膜碱，调整PH值为7，反应至彻底脱水。
5)二段合成：补加硫酸亚铁1.3吨，再将温度升至98℃以上，加入浓度30.2％的隔膜碱，调整PH值为8，反应至彻底脱水。
6)过筛：将反应料浆PH值调制7.5，使用180目筛网过筛。
7)压滤：将过筛料进至压滤机，漂洗8小时。
8)烘干打粉包装：烘干温度控制在80℃。
实施例2
本实施例的球形氧化铁黑的制备工艺包括如下步骤：
1)铁刨花清理：选用含锈少、含油少的铁刨花，并用自来水将刨花表面杂质或异物清除。然后将清理完的2.5吨铁刨花浸没于钢材硫酸酸洗废液中，静置30分钟后，将液体压走，重新打入钢材硫酸酸洗废液；
2)亚铁水制备：再次打入的钢材硫酸酸洗废液30M3，加入沉淀剂，纯净水6M3，并调整亚铁浓度200g/l，PH值5。然后再进行两次沉淀，再以压滤机压滤分离杂质，得到澄清度极高的硫酸亚铁液。
3)配料：将12M3硫酸亚铁液加入反应釜中，打开搅拌，再投入铁红2吨。然后升温，搅拌1小时左右。
4)一段合成：在温度升至98℃时，加入浓度30.2％的隔膜碱，调整PH值为8，反应至彻底脱水。
5)二段合成：补加硫酸亚铁1.3吨，再将温度升至95℃以上，加入浓度30.2％的隔膜碱，调整PH值为8，反应至彻底脱水。
6)过筛：将反应料浆PH值调制7.5，使用180目筛网过筛。
7)压滤：将过筛料进至压滤机，漂洗8小时。
8)烘干打粉包装：烘干温度控制在80℃。
实施例3
本实施例的球形氧化铁黑的制备工艺包括如下步骤：
1)铁刨花清理：选用含锈少、含油少的铁刨花，并用自来水将刨花表面杂质或异物清除。然后将清理完的3吨铁刨花浸没于钢材硫酸酸洗废液中，静置40分钟后，将液体压走，重新打入钢材硫酸酸洗废液；
2)亚铁水制备：再次打入的钢材硫酸酸洗废液30M3，加入沉淀剂，纯净水7M3，并调整亚铁浓度200g/l，PH值5.5。然后再进行两次沉淀，再以压滤机压滤分离杂质，得到澄清度极高的硫酸亚铁液。
3)配料：将17M3硫酸亚铁液加入反应釜中，打开搅拌，再投入铁红2吨。然后升温，搅拌1小时左右。
4)一段合成：在温度升至98℃时，加入浓度30.2％的隔膜碱，调整PH值为9，反应至彻底脱水。
5)二段合成：补加硫酸亚铁0.6吨，再将温度升至98℃以上，加入浓度30.2％的隔膜碱，调整PH值为9，反应至彻底脱水。
6)过筛：将反应料浆PH值调制7.5，使用180目筛网过筛。
7)压滤：将过筛料进至压滤机，漂洗8小时。
8)烘干打粉包装：烘干温度控制在70℃。
上述得到的产物氧化铁黑，通过盐酸酸溶测试，均可溶解。因此可作为显影剂原料。
本生产工艺是以鲁斯纳法铁红、钢材表面硫酸酸洗废液以及废刨花为主原料，辅以液碱反应制备盐酸酸溶铁黑的工艺。较传统工艺，本工艺结合了传统两种主要工艺的优点——综合利用低成本、低能耗和产品纯度高、盐酸酸不溶杂质含量极低。
从原料上看，本工艺使用了鲁斯纳法铁红。
从硫酸亚铁制备工段看，本工艺采用钢厂钢材表面硫酸酸洗废液和过量废刨花一次反应，然后较传统工艺多使用了沉淀剂，并调整PH为4.5以上，进行两次沉淀，再以压滤机压滤分离杂质，得到澄清度极高的硫酸亚铁液。
从铁黑段合成方法上看，一般要得到纯度高，杂质含量少的氧化铁黑，必须要以纯液相法为基础，即先将硫酸亚铁与液碱反应，吹空气至彻底脱水，然后调整Fe3+与Fe2+的比例在2.0左右，再升温至90℃以上，然后调整PH值在9左右，直至彻底脱水。氧化沉淀至反应结束一般需要持续24小时，整体设备占用时间长，周转率底，能耗高，得料率低。本工艺直接按铁红和硫酸亚铁比例1.8-2.0配料打浆，升温至95℃以上，加液碱调整PH至6.5-9，然后反应至彻底脱水即可。本工艺设备占用时间短，铁黑反应段仅4小时，能耗低，得料率为前者的2倍。

Claims (6)

1.一种利用冶金废弃物制备显影剂用氧化铁黑的工艺，包括如下步骤：
1)铁刨花清理：选用含锈少、含油少的铁刨花，并用水将刨花表面杂质或异物清除；然后将清理完的铁刨花浸没于钢材硫酸酸洗废液中，静置10-40分钟后，将液体压走，再次打入钢材硫酸酸洗废液；
2)亚铁水制备：加入沉淀剂、纯净水，并调整亚铁浓度为200-300g/l，PH值为4.5-6；再进行至少两次沉淀，并以压滤机压滤分离杂质，得到澄清度极高的硫酸亚铁液；
3)配料：将步骤2)制备的硫酸亚铁液加入反应釜中，再投入铁红，然后边升温边搅拌，搅拌1-2小时，使铁红均匀分散于硫酸亚铁液中；
4)一段合成：加热，使温度升至95℃以上，并加入质量百分比为25-35％的离子膜碱或隔膜碱，调整PH值为6.5-9，反应至彻底脱水；
5)二段合成：补加硫酸亚铁，再将温度升至95℃以上，加入浓度为25-35％的离子膜碱或隔膜碱，调整PH值为6.5-9，反应至彻底脱水；
6)过筛：将反应料浆PH值调制7.5-8.5，然后过筛，最终筛目数为180以上；
7)压滤：将过筛料进至压滤机，控制产品电导率小于250μS/cm；
8)烘干打粉包装：烘干温度控制在90℃以下，含水率1％以下，最终产品325目筛余物控制在0.1％以下，即得到氧化铁黑。
2.根据权利要求1所述的利用冶金废弃物制备显影剂用氧化铁黑的工艺，其特征在于：步骤1)中，再次打入的钢材硫酸酸洗废液的含酸摩尔量小于铁刨花摩尔量的1/2。
3.根据权利要求1所述的利用冶金废弃物制备显影剂用氧化铁黑的工艺，其特征在于：步骤2)中，所述的沉淀剂为质量百分比为10-30％的氨水或NaOH，控制PH小于6。
4.根据权利要求1所述的利用冶金废弃物制备显影剂用氧化铁黑的工艺，其特征在于：步骤3)中，所加入的硫酸亚铁液以折干计与铁红的质量比为1-1.5。
5.根据权利要求1所述的利用冶金废弃物制备显影剂用氧化铁黑的工艺，其特征在于：所述的铁红为鲁斯纳法铁红，其主要组成的含量为：Fe2O3≥98％，SiO2≤0.1％，CaO≤0.1％。
6.根据权利要求1所述的利用冶金废弃物制备显影剂用氧化铁黑的工艺，其特征在于：步骤5)中，所加入的硫酸亚铁液折干计与铁红的质量比累计达到1.8-2.0。
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