CN109850951A - 一种利用钛白副产物制备氧化铁黑的方法 - Google Patents

一种利用钛白副产物制备氧化铁黑的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及氧化铁黑生产工艺技术领域，特别涉及一种利用钛白副产物制备氧化铁黑的方法，以钛白副产物为原料，先预处理，再二次净化，沉淀，制备氧化铁黑，该方法对钛白副产物资源化利用，通过简便的方法有效去除杂质，充分利用了工业半固废，节约了资源；此外，简单有效的控制了二价铁和三价铁含量，操作简便，效率高，所制氧化铁黑品质高。

Description

一种利用钛白副产物制备氧化铁黑的方法
技术领域
本发明涉及氧化铁黑生产工艺技术领域，特别涉及一种利用钛白副产物制备氧化铁黑的方法。
背景技术
钛白副产物是硫酸法生产钛白粉所产生的副产品，据统计每生产1吨钛白粉将产生3.5～4吨副产物，大量副产物采用传统堆积方式，不仅浪费资源，也污染环境，构成严重的安全隐患，为此，对钛白副产物资源化利用刻不容缓。
氧化铁黑学名四氧化三铁，是一种具有磁性的黑色晶体，通常用在颜料或抛光机，在录音磁带和通讯电器上也得到一定应用。市场上的铁黑大多是由磁铁矿深加工而来，然而，铁矿石杂质含量多种多样，难以保证铁黑的纯度，为此，人们开始将目光转移到化学方法生产铁黑上。
钛白副产物中主要成分为硫酸亚铁，其次含有少量杂质，是生产氧化铁黑的理想原料，问题的关键是如何简便有效的去除杂质并合成铁黑。此外，铁黑中二价铁和三价铁在合成过程中比例难以控制，所得铁黑品质不佳。目前利用钛白副产物制备氧化铁黑报道不多见，中国专利CN102659189A公开了一种酸洗废液制备磁性Fe3O4纳米粉体的方法，通过加入铁粉预处理酸洗液，然后加入氧化剂精确调节铁离子和亚铁离子含量，再加入碱沉淀、洗涤、干燥即得氧化铁黑。该方法首先没有有效去除其它杂质，所得铁黑纯度不高，其次，二价铁和三价铁含量难以控制，且操作复杂。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种利用钛白副产物制备氧化铁黑的方法，该方法工艺简单，可精确控制二价铁和三价铁含量。
具体的，本发明公开了一种利用钛白副产物制备氧化铁黑的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)钛白副产物的预处理：配制钛白副产物溶液，加入还原铁粉，并加入添加剂，搅拌均匀，静置，过滤；
(2)二次净化：加热滤液至60～90℃，加碱调节pH至2～3，搅拌；随后继续加碱调节pH至4.5～5.5，搅拌，过滤，得二次净化后的溶液；
(3)沉淀反应：将净化后的溶液分成溶液A和溶液B两份，将溶液A加热至30～60℃，加碱调节pH至8～10，搅拌；将溶液B加热到70～90℃，加碱调节pH至6～8，通入足量空气，搅拌；
(4)氧化铁黑的制备：将A悬浮液和B悬浮液混合，在50～70℃下搅拌，过滤，洗涤，干燥，研磨，得氧化铁黑颗粒。
优选的，步骤(2)和步骤(3)中加入的碱为氨水或氢氧化钠。
优选的，步骤(1)：
所述添加剂为氨水和氯化铵的混合溶液，其中氨水和氯化铵的质量比为1:1～1:3。
所述钛白副产物溶液浓度为50～150g/L；铁粉的用量为钛白副产物的1～3％；添加剂的用量为钛白副产物的2～5％。
所述步骤(1)静置时间对产品制备效果没有特别大的影响，优选为10～30h。
优选的，步骤(2)：
加碱调节pH至2～3后搅拌，优选搅拌10～60min，更优选10～30min；加碱调节pH至4.5～5.5后搅拌，优选搅拌10～60min，更优选10～30min。
优选的，步骤(3)：
溶液A调节pH后搅拌，搅拌时间对产品制备效果没有特别大的影响，优选10～60min，更优选20～40min；溶液B通空气后搅拌，搅拌时间对产品制备效果没有特别大的影响，优选10～100min，更优选40～60min。
优选的，步骤(4)：
A悬浮液和B悬浮液体积比为0.45:1～0.5:1。
A悬浮液和B悬浮液混合后加热搅拌，搅拌时间对产品制备效果没有特别大的影响，优选10～60min，更优选20～40min。
更进一步的，步骤(4)洗涤过程中加入产品质量2～5％氨水。
步骤(4)干燥温度为50～80℃。
本发明的优点为：
(1)本发明对钛白副产物资源化利用，通过简便的方法有效去除杂质，充分利用了工业半固废，节约了资源；
(2)简单有效的控制了二价铁和三价铁含量，操作简便，效率高，所制氧化铁黑品质高。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明
图1为本发明工艺流程
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。所描述的实施例及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
一种利用钛白副产物制备氧化铁黑的方法，包括如下步骤：
(1)钛白副产物的预处理：取一定量的钛白副产物配制成浓度100g/L的溶液，在溶液中加入质量为1％钛白副产物的还原铁粉，并加入质量为3％钛白副产物的氨水和氯化铵的混合溶液，氨水和氯化铵的质量比为1:1，静置10h，过滤；
(2)二次净化：加热滤液至70℃，加氨水调节pH至3，搅拌20min；随后继续加氨水调节pH至5，搅拌30min，过滤，得二次净化后的溶液；
(3)沉淀反应：将净化后的溶液分成溶液A和溶液B两份，将溶液A加热至40℃，加氨水调节pH至9，搅拌20min；将溶液B加热到80℃，加氨水调节pH至6，通入足量空气，搅拌40min；
(4)氧化铁黑的制备：按照体积比0.48:1将A悬浮液和B悬浮液混合，在60℃下搅拌20min，过滤，洗涤，干燥，研磨，得氧化铁黑颗粒。
所得氧化铁黑产品纯度高，杂质总含量低于0.5％。
实施例2
一种利用钛白副产物制备氧化铁黑的方法，包括如下步骤：
(1)钛白副产物的预处理：取一定量的钛白副产物配制成浓度150g/L的溶液，在溶液中加入质量为3％钛白副产物的还原铁粉，并加入质量为5％钛白副产物的氨水和氯化铵的混合溶液，氨水和氯化铵的质量比为1:2，静置30h，过滤；
(2)二次净化：加热滤液至90℃，加氢氧化钠调节pH至2.5，搅拌30min；随后继续加氢氧化钠调节pH至4.5，搅拌20min，过滤，得二次净化后的溶液；
(3)沉淀反应：将净化后的溶液分成溶液A和溶液B两份，将溶液A加热至30℃，加氢氧化钠调节pH至10，搅拌30min；将溶液B加热到90℃，加氢氧化钠调节pH至7，通入足量空气搅拌60min；
(4)氧化铁黑的制备：按照体积比0.45:1将A悬浮液和B悬浮液混合，在70℃下搅拌30min，过滤，洗涤，干燥，研磨，得氧化铁黑颗粒。
所得氧化铁黑产品纯度高，杂质总含量低于0.5％。
实施例3
一种利用钛白副产物制备氧化铁黑的方法，包括如下步骤：
(1)钛白副产物的预处理：取一定量的钛白副产物配制成浓度50g/L的溶液，在溶液中加入质量为2％钛白副产物的还原铁粉，并加入质量为2％钛白副产物的氨水和氯化铵的混合溶液，氨水和氯化铵的质量比为1:3，静置20h，过滤；
(2)二次净化：加热滤液至60℃，加氨水调节pH至2，搅拌10min；随后继续加氨水调节pH至5，搅拌10min，过滤，得二次净化后的溶液；
(3)沉淀反应：将净化后的溶液分成溶液A和溶液B两份，将溶液A加热至60℃，加氨水调节pH至8，搅拌40min；将溶液B加热到70℃，加氨水调节pH至8，通入足量空气，搅拌50min；
(4)氧化铁黑的制备：按照体积比0.5:1将A悬浮液和B悬浮液混合，在50℃下搅拌40min，过滤，洗涤，干燥，研磨，得氧化铁黑颗粒。
所得氧化铁黑产品纯度高，杂质总含量低于0.5％。

Claims (10)

1.一种利用钛白副产物制备氧化铁黑的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)钛白副产物的预处理：配制钛白副产物溶液，加入还原铁粉，并加入添加剂，搅拌均匀，静置，过滤；
(2)二次净化：加热滤液至60～90℃，加碱调节pH至2～3，搅拌；随后继续加碱调节pH至4.5～5.5，搅拌，过滤，得二次净化后的溶液；
(3)沉淀反应：将净化后的溶液分成溶液A和溶液B两份，将溶液A加热至30～60℃，加碱调节pH至8～10，搅拌；将溶液B加热到70～90℃，加碱调节pH至6～8，通入足量空气，搅拌；
(4)氧化铁黑的制备：将A悬浮液和B悬浮液混合，在50～70℃下搅拌，过滤，洗涤，干燥，研磨，得氧化铁黑颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中加入的碱为氨水或氢氧化钠。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述添加剂为氨水和氯化铵的混合溶液，其中氨水和氯化铵的质量比为1:1～1:3。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)钛白副产物溶液浓度为50～150g/L；铁粉的用量为钛白副产物的1～3％；添加剂的用量为钛白副产物的2～5％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)静置时间为10～30h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)加碱调节pH至2～3后搅拌，优选搅拌10～60min，更优选10～30min；加碱调节pH至4.5～5.5后搅拌，优选搅拌10～60min，更优选10～30min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)溶液A调节pH后搅拌，优选10～60min，更优选20～40min；溶液B通空气后搅拌，优选10～100min，更优选40～60min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)A悬浮液和B悬浮液体积比为0.45:1～0.5:1。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)A悬浮液和B悬浮液混合后加热搅拌，优选10～60min，更优选20～40min。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)洗涤过程中加入产品质量2～5％的氨水；干燥温度为50～80℃。
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