RU2655336C1 - Method of obtaining iron oxide pigments - Google Patents

Method of obtaining iron oxide pigments Download PDF

Info

Publication number
RU2655336C1
RU2655336C1 RU2017117656A RU2017117656A RU2655336C1 RU 2655336 C1 RU2655336 C1 RU 2655336C1 RU 2017117656 A RU2017117656 A RU 2017117656A RU 2017117656 A RU2017117656 A RU 2017117656A RU 2655336 C1 RU2655336 C1 RU 2655336C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
iron oxide
subjected
isolated
temperature
Prior art date
Application number
RU2017117656A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Константинович Ларин
Леонид Шамильевич Бикбаев
Евгений Георгиевич Бибик
Original Assignee
Валерий Константинович Ларин
Леонид Шамильевич Бикбаев
Евгений Георгиевич Бибик
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Константинович Ларин, Леонид Шамильевич Бикбаев, Евгений Георгиевич Бибик filed Critical Валерий Константинович Ларин
Priority to RU2017117656A priority Critical patent/RU2655336C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2655336C1 publication Critical patent/RU2655336C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00Compounds of iron
    • C01G49/02Oxides; Hydroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05CNITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C3/00Fertilisers containing other salts of ammonia or ammonia itself, e.g. gas liquor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/22Compounds of iron
    • C09C1/24Oxides of iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/04Physical treatment, e.g. grinding, treatment with ultrasonic vibrations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/02Roasting processes
    • C22B1/06Sulfating roasting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention can be used in the preparation of pigments for the coloring of plastics, concrete, ceramic tiles, faience, porcelain products. To obtain iron oxide pigments, pyrite cucumber is subjected to rolling with concentrated sulfuric acid. Pellets are subjected to sulphating firing at temperature of 250–300 °C and then ultrasound-intensified aqueous leaching. From a mixture of water-soluble sulfates, obtained as a result of aqueous leaching, metal copper is isolated by cementation on iron. Then ammonium water is added and the hydroxides of titanium, aluminum, and zinc are sequentially separated. Filtration separates the precipitate of iron hydroxide Fe(OH)2 and subjected to thermal oxidation in an air current at a predetermined temperature in the range of 400 to 1,000 °C depending on the chosen color of iron oxide pigments. Filtrate after the separation of iron hydroxide is oxidized with air oxygen, intensifying the process by ultrasound. Obtained precipitate of the yellow pigment FeO (OH) is isolated by ultrasonic filtration and dried at a temperature of not more than 120 °C. Filtrates are combined to form a liquid fertilizer, or evaporated to produce a fertilizer in the form of anhydrous ammonium sulfate.
EFFECT: invention makes it possible to obtain iron oxide pigments of a wide color range from pyrite cinder, as well as fertilizer.
1 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области технологии неорганических веществ и может быть использовано для получения железооксидных пигментов широкой цветовой гаммы для окрашивания пластмасс, бетонов и изделий из них, керамической плитки, фаянсовых, фарфоровых изделий и в ряде других областей техники.The invention relates to the field of technology of inorganic substances and can be used to obtain iron oxide pigments of a wide color gamut for coloring plastics, concrete and products from them, ceramic tiles, earthenware, porcelain and some other technical fields.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения железооксидного пигмента из пиритного огарка.The present invention is to develop a method for producing iron oxide pigment from a pyrite cinder.

Поставленная задача решается тем, что пиритный огарок подвергают окатыванию с концентрированной серной кислотой, после чего окатыши подвергают сульфатизирущему обжигу при температуре 250-300°С, и в дальнейшем - интенсифицированному ультразвуком водному выщелачиванию, и последующим выделением осадка гидроксида железа, который подвергают термическому окислению в токе воздуха при заданной температуре в интервале (400÷1000)°С, в зависимости от выбираемого цвета из цветовой гаммы железооксидных пигментов, а фильтрат после отделения гидроокиси железа окисляют кислородом воздуха, интенсифицируя процесс ультразвуком, и полученный осадок желтого пигмента FeOOH выделяют ультразвуковым фильтрованием и сушат при температуре ≤120°С, фильтраты же объединяют, получая жидкое удобрение, или упаривают с получением удобрения в виде обезвоженного сульфата аммония.The problem is solved by the fact that the pyrite cinder is subjected to pelletizing with concentrated sulfuric acid, after which the pellets are subjected to sulfatizing firing at a temperature of 250-300 ° C, and subsequently to ultrasonicated water leaching, and the subsequent precipitation of iron hydroxide, which is subjected to thermal oxidation in air flow at a given temperature in the range (400 ÷ 1000) ° C, depending on the selected color from the color gamut of iron oxide pigments, and the filtrate after separation of the hydroxide iron is oxidized with atmospheric oxygen, intensifying the process with ultrasound, and the resulting precipitate of yellow FeOOH pigment is isolated by ultrasonic filtration and dried at a temperature of ≤120 ° С, while the filtrates are combined to obtain liquid fertilizer or evaporated to obtain fertilizer in the form of anhydrous ammonium sulfate.

Процесс реализуют следующим образом: пиритный огарок подвергают окатыванию с целью получения прочных гранул (окатышей, пелетс), причем в качестве связующего для получения окатышей применяют концентрированную серную кислоту, после чего полученные окатыши подвергают сульфатизирующему обжигу при температуре 250-300°С, и в дальнейшем - интенсифицированному ультразвуком водному выщелачиванию, в результате которого в водный раствор переходят соединения железа, образуя железный купорос, а также сульфаты меди, цинка, алюминия и частично титана.The process is implemented as follows: a pyrite cinder is subjected to pelletizing in order to obtain strong granules (pellets, pellets), and concentrated sulfuric acid is used as a binder to obtain pellets, after which the obtained pellets are subjected to sulfatizing roasting at a temperature of 250-300 ° C, and then - water leaching intensified by ultrasound, as a result of which iron compounds pass into the aqueous solution, forming iron sulfate, as well as sulfates of copper, zinc, aluminum and partially titanium.

Из смеси водорастворимых сульфатов цементацией на железе выделяется металлическая медь по реакции:From a mixture of water-soluble sulfates, metal copper is precipitated by iron cementation by the reaction:

Fe+CuSO4→ →Сu+FeSO4,Fe + CuSO 4 → → Cu + FeSO 4 ,

а затем из сульфатсодержащих растворов дробным осаждением путем изменения рН среды за счет добавления аммиачной воды (водного раствора NH4OH) высаживают гидрооксиды металлов:and then metal hydroxides are precipitated from sulfate-containing solutions by fractional precipitation by changing the pH of the medium by adding ammonia water (an aqueous solution of NH 4 OH):

- при рН (1,5÷2,2) полностью высаживается гидрооксид титана (TiO(OH)2);- at pH (1.5 ÷ 2.2), titanium hydroxide (TiO (OH) 2 ) is completely precipitated;

- при рН (3,5÷5,5) осаждается Аl(ОН)3; - at pH (3.5 ÷ 5.5) precipitated Al (OH) 3;

- при рН от 5,4 до 7,5 полностью осаждается Zn(OH)2;- at pH from 5.4 to 7.5, Zn (OH) 2 is completely precipitated;

- при рН (8÷9,5) из водного раствора, в котором остается сульфат железа (железный купорос), выделяют образовавшийся при этом осадок гидроксида железа(П) по реакции- at pH (8 ÷ 9.5) from an aqueous solution in which iron sulfate (iron sulfate) remains, the precipitate of iron hydroxide (P) formed during this process is isolated by the reaction

Figure 00000001
Figure 00000001

Осадок Fe(ОН)2 отделяют и подвергают термическому окислению в токе воздуха при заданной температуре в интервале (400÷1000)°С, в зависимости от выбираемого цвета из цветовой гаммы железооксидных пигментов.The precipitate Fe (OH) 2 is separated and subjected to thermal oxidation in a stream of air at a given temperature in the range (400 ÷ 1000) ° C, depending on the selected color from the color gamut of iron oxide pigments.

Фильтрат, полученный после отделения гидроокиси железа, окисляют кислородом воздуха, интенсифицируя процесс ультразвуком, в течение 0,5-1,0 часа Полученный в результате окисления осадок желтого пигмента FeOOH выделяют ультразвуковым фильтрованием и сушат при температуре ≤120°С.The filtrate obtained after separation of iron hydroxide is oxidized with atmospheric oxygen, intensifying the process with ultrasound, for 0.5-1.0 hours. The resulting yellow pigment FeOOH resulting from oxidation is isolated by ultrasonic filtration and dried at a temperature of ≤120 ° С.

Фильтраты после первой и второй стадий фильтрования объединяют, получая жидкое удобрение, или упаривают с получением удобрения в виде сухого сульфата аммония.The filtrates after the first and second stages of filtration are combined to obtain liquid fertilizer, or evaporated to obtain fertilizer in the form of dry ammonium sulfate.

В настоящее время из широко известных, принципиально отличающихся способов получения железооксидных пигментов наиболее распространены способы, основанные на процессе Пеннимана:Currently, of the widely known, fundamentally different methods for producing iron oxide pigments, the most common methods based on the Penniman process are:

2Fe+1/2O2+3Н2O → образование желтых зародышей2Fe + 1/2 O 2 + 3H 2 O → formation yellow embryos

2FeO(OH)+3Н2 2FeO (OH) + 3H 2

Fe+H2SO4-+FeSO4+H2Fe + H 2 SO 4 - + FeSO 4 + H 2

(Penniman Jr. R.S., Zoph N.M. Process of manufacturing iron compounds US 1327061 A, 1917), в соответствии с которым готовят раствор железного купороса, растворяя железосодержащие отходы в серной кислоте, после готовят зародыши путем окисления взвеси свежеприготовленного гидрата окиси железа (II) в водном растворе железного купороса и окисляют кислородом воздуха в отдельном реакторе. Приготовленные таким образом зародыши подают в реактор для синтеза пигмента, где проводят синтез пигмента при температуре (60÷70)°С путем окисления кислородом воздуха водного раствора железного купороса, причем время окисления составляет (3÷4) суток. Недостатком способа является сложность в реализации, многостадийность и продолжительность процесса.(Penniman Jr. RS, Zoph NM Process of manufacturing iron compounds US 1327061 A, 1917), in accordance with which a solution of iron sulfate is prepared by dissolving iron-containing waste in sulfuric acid, after which the nuclei are prepared by oxidizing a suspension of freshly prepared iron (II) oxide hydrate in aqueous solution of iron sulfate and oxidized with atmospheric oxygen in a separate reactor. The embryos thus prepared are fed to the pigment synthesis reactor, where the pigment is synthesized at a temperature of (60 ÷ 70) ° C by oxidizing with air oxygen an aqueous solution of iron sulfate, and the oxidation time is (3 ÷ 4) days. The disadvantage of this method is the difficulty in implementation, multi-stage and the duration of the process.

Известен способ сульфатизирующего обжига материала, содержащего цветные металлы (Марков А.Д., Филатов Ю.В., Дорофеева Г.Г., и др. Способ сульфатизирующего обжига сульфидного материала А.С. 3415691, 1980) с целью получения продукционного газа, не содержащего серный ангидрид и кислород. Способ не направлен на получение железооксидных пигментов.A known method of sulfatizing roasting of a material containing non-ferrous metals (Markov A.D., Filatov Yu.V., Dorofeeva GG, and others. A method of sulfatizing roasting of a sulfide material A.S. 3415691, 1980) in order to produce production gas, not containing sulfuric anhydride and oxygen. The method is not aimed at obtaining iron oxide pigments.

Известно лабораторное исследование (Мартиросян М.В., Григорян Г.С., Григорян С.К. Применение сульфатизирующего обжига в процессах комплексного извлечения ценных компонентов их полиметаллического концентрата, Ученные записки Ереванского Государственного университета. Химия, 2010, 2, с. 19-23), эффективности сульфатизирующего обжига, и показано, что посредством сульфатизирующего низкотемпературного обжига концентрата с последующим кислотным выщелачиванием обожженного огарка в принципе, можно извлечь ценные цветные металлы. В работе не обсуждается возможность получения железооксидных соединенй и пигменов. Упомянутое исследование не получило также подтверждения возможности масштабирования.Laboratory research is known (Martirosyan M.V., Grigoryan G.S., Grigoryan S.K. Application of sulfatizing roasting in the processes of complex extraction of valuable components of their polymetallic concentrate, Scientific notes of Yerevan State University. Chemistry, 2010, 2, p. 19- 23), the effectiveness of sulfatizing calcination, and it is shown that by means of sulfatizing low-temperature calcination of the concentrate followed by acid leaching of the calcined calcine, in principle, valuable non-ferrous metals can be extracted. The possibility of obtaining iron oxide compounds and pigments is not discussed in the work. The mentioned study also did not receive confirmation of the possibility of scaling.

Известны способы получения черного пигмента (Исмагилова Г.В., Колесникова М.П., Кузнецов А.И. и др. Способ получения черного железоокисного пигмента. RU 2346018, 2007, и Калиниченко И.И., Соколов В.И., Никоненко Е.А. и др., Способ получения железоокисных пигментов. RU 2047631. 1995) из красного шлама с прокаливанием при температуре (50(Н1000)°С. Недостатком вышеуказанных способов является низкое качество пигмента, обусловленное низким содержанием железооксида и большим количеством примесей кремния и алюминия.Known methods for producing black pigment (Ismagilova G.V., Kolesnikova M.P., Kuznetsov A.I. et al. Method for producing black iron oxide pigment. RU 2346018, 2007, and Kalinichenko II, Sokolov V.I., Nikonenko E.A. et al., Method for producing iron oxide pigments. RU 2047631. 1995) from red mud by calcination at a temperature of (50 (H1000) ° C. The disadvantage of the above methods is the low quality of the pigment due to the low content of iron oxide and a large amount of impurities silicon and aluminum.

Все способы получения пигмента по процессу Лаукса (Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов. Л-д, «Химия», 1974; Орлова О.И., Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок. Л-д, «Химия», 1990) обладают существенными недостатками - применением токсичного нитротолуола и сложностью осуществления процесса.All methods for producing pigment by the Lauks process (Belenky EF, Riskin IV Chemistry and technology of pigments. Ld, “Chemistry”, 1974; Orlova OI, Fomicheva TN Technology of varnishes and paints. L-d, Chemistry, 1990) have significant drawbacks - the use of toxic nitrotoluene and the complexity of the process.

Известен способ получения железооксидных пигментов (Хабаров Ю.Г., Бабкин И.М., Кузяков Н.Ю., Малков А.В. Способ получения кристаллического оксида железа (III). RU 2501737, 2007), включающий введение в раствор солей железа(П) нитрита натрия с последующим добавлением щелочи, отделением полученного осадка от маточного раствора, промывкой до нейтральной реакции и сушки. Недостатком способа является сложность, большая длительность процесса, существенный расход нитрита натрия и моногостадийность, что значительно усложняет аппаратурное оформление процесса.A known method for producing iron oxide pigments (Khabarov Yu.G., Babkin I.M., Kuzyakov N.Yu., Malkov A.V. Method for producing crystalline iron oxide (III). RU 2501737, 2007), including the introduction of iron salts into the solution (P) sodium nitrite, followed by the addition of alkali, separation of the precipitate obtained from the mother liquor, washing until neutral and drying. The disadvantage of this method is the complexity, the long duration of the process, a significant consumption of sodium nitrite and monostage, which greatly complicates the hardware design of the process.

Известен способ получения зародышей красного железного пигмента, в соответствии с которым из раствора сульфата железа(II) и сульфата аммония готовят осадок гидрооксида железа, добавляя водный раствор аммиака, суспензию перемешивают в течение 30 минут и потом в течение двух часов продувают воздух и далее суспензию кипятят в течение двух часов. (Леонтьева Н.А. и др. Способ получения зародышей красного железноокисного пигмента. SU №1458368, 1989). Недостатком способа является сложность и большая длительность процесса.A known method for producing red iron pigment nuclei, according to which a precipitate of iron hydroxide is prepared from a solution of iron (II) sulfate and ammonium sulfate by adding an aqueous solution of ammonia, the suspension is stirred for 30 minutes and then air is blown for two hours and then the suspension is boiled in two hours. (Leont'ev N.A. et al. A method for producing embryos of red iron oxide pigment. SU No. 1458368, 1989). The disadvantage of this method is the complexity and length of the process.

Известен способ комплексной переработки пиритных огарков (Романенко Г.М. и Яновская Т.А. Способ комплексной переработки пиритных огарков АС 644872 А1, 1979).Поставленная цель достигается тем, что переработку ведут электролизом из суспензии огарка в сернокислом электролите на магнитном катоде. Метод сложен и не направлен на получение железооксидных пигментов.There is a method of complex processing of pyrite cinders (Romanenko G.M. and Yanovskaya T.A. Method of complex processing of pyrite cinders AC 644872 A1, 1979). This goal is achieved by the fact that the processing is carried out by electrolysis from a suspension of cinder in a sulfuric acid electrolyte on a magnetic cathode. The method is complex and is not aimed at obtaining iron oxide pigments.

Известен способ получения оксидов железа из металлического железа, включающий его взаимодействие с водным раствором карбоновой кислоты в среде инертного газа с последующим окислением до карбоксилата железа(III) при нагревании на воздухе. (Конка Э. и др. Способ получения оксидов железа RU 2318730. 2003). Способ многостадийный, длительный и энергозатратный.A known method of producing iron oxides from metallic iron, including its interaction with an aqueous solution of a carboxylic acid in an inert gas medium, followed by oxidation to iron (III) carboxylate when heated in air. (Konka E. et al. Method for the production of iron oxides RU 2318730. 2003). The method is multi-stage, long and energy-intensive.

Известен патент (Mleczko L., Meisen U., Lamp G., Weber R. Iron oxide pigments US 7425234 B2. 2003), в соответствии с описанием которого, для получения пигментов оксида железа водный раствора хлорида железа распыляют в вакуумный реактор, капли полностью обезвоживаются для образования твердых частиц, которые затем подвергаются в другом реакторе термообработке в течение до 6 часов.A patent is known (Mleczko L., Meisen U., Lamp G., Weber R. Iron oxide pigments US 7425234 B2. 2003), in accordance with the description of which, to obtain pigments of iron oxide, an aqueous solution of iron chloride is sprayed into a vacuum reactor, the drops are completely dehydrated to form solid particles, which are then heat treated in another reactor for up to 6 hours.

Судя по описанию, реализация способа требует длительного времени и сложной аппаратуры и направлена на получение только желто-красного пигмента.Judging by the description, the implementation of the method requires a long time and complex equipment and is aimed at obtaining only yellow-red pigment.

Известен патент (Takada J., Hashimoto Н., Fujii Т., Nakanishi М. Iron oxide red pigment. US. Appl. №20140134216. 2014) на способ получения красного пигмента в виде гематитового композита. Полученный по указанному способу красный пигмент содержит кроме микрокристаллического железа значительные количества посторонних включений в виде соединений кремния и фосфора.A patent is known (Takada J., Hashimoto N., Fujii T., Nakanishi M. Iron oxide red pigment. US. Appl. No. 20140134216. 2014) for a method for producing red pigment in the form of a hematite composite. Obtained by the specified method, the red pigment contains, in addition to microcrystalline iron, significant amounts of foreign matter in the form of silicon and phosphorus compounds.

Известен патент (Yang Jianming, Tan Gang, Shao Yuxiyng. Preparation technology for low water-absorption heavy iron oxide yellow pigment. CN 102390871 А, 2012) на способ получения желтого железоокисного пигмента. Процесс получения пигмента связан с большим расходом щелочи, а конечный продукт содержит примесь цинка в качестве постороннего включения.A patent is known (Yang Jianming, Tan Gang, Shao Yuxiyng. Preparation technology for low water-absorption heavy iron oxide yellow pigment. CN 102390871 A, 2012) for a method for producing yellow iron oxide pigment. The process of obtaining pigment is associated with a high consumption of alkali, and the final product contains an admixture of zinc as an extraneous inclusion.

Следует отметить, что все вышеприведеннные способы включают процесс фильтрования, представляющий собой наиболее затратную по времени стадию технологической цепочки. Однако скорость фильтрования можно существенно увеличить, интенсифицируя его ультразвуком. (Голямина И.П. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Изд-во: Советская энциклопедия, 1979, с. 348; Акопян В.Б., Ершов Ю.А. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. Москва, Из-во «ЮРАЙТ», 2016, 223 С.).It should be noted that all of the above methods include a filtering process, which is the most time-consuming stage of the process chain. However, the filtration rate can be significantly increased by intensifying it with ultrasound. (Golyamina I.P. Ultrasound. Small Encyclopedia. Publishing House: Soviet Encyclopedia, 1979, p. 348; Akopyan VB, Yershov Yu.A. Fundamentals of the Interaction of Ultrasound with Biological Objects. Moscow, URAIT Publishing House , 2016, 223 S.).

Известно устройство фильтрования в ультразвуковом поле через мембранный элемент (Weavers L.K., Walker H.W., Lamminen М.О., Dong Chen. Ultrasonically cleaned membrane filtration system, US 7008540 B1, 2003). Однако принцип устройства требует плотности ультразвуковой энергии, обеспечивающей ультразвуковую кавитацию, при которой не только очищается поверхность фильтрующей мембраны, но и разрушается сам фильтрующий элемент.A device for filtering in an ultrasonic field through a membrane element (Weavers L.K., Walker H.W., Lamminen M.O., Dong Chen. Ultrasonically cleaned membrane filtration system, US 7008540 B1, 2003). However, the principle of the device requires the density of ultrasonic energy, providing ultrasonic cavitation, in which not only the surface of the filter membrane is cleaned, but the filter element itself is destroyed.

Известно устройство фильтрования в ультразвуковом поле (Ковалев А.А., Ультразвуковой фильтр, Патент РФ 2037327, 1995), предназначенное для очистки воды. Конструкция фильтра весьма сложна и не может быть адаптирована к эффективному фильтрованию суспензий.A device for filtering in an ultrasonic field (Kovalev A.A., Ultrasonic filter, RF Patent 2037327, 1995), intended for water purification. The design of the filter is very complex and cannot be adapted to effectively filter suspensions.

Известно устройство фильтрования в ультразвуковом поле (Иванова М.А., Понеделъченко А.А., Разработка экспериментальной ультразвуковой установки с керамическими мембранными элементами для обработки вина. Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2015. №1 С. 56), предназначенное для исследования процесса дестабилизации коллоидной системы вина в лабораторной установке ультразвуковым воздействием. Установка имеет малую производительность и не может быть использована без принципиальных переделок в промышленном масштабе.A device for filtering in an ultrasonic field (Ivanova MA, Ponedelchenko AA, Development of an experimental ultrasonic installation with ceramic membrane elements for wine processing. Scientific journal NRU ITMO. Series "Processes and Food Production Equipment", 2015. No. 1 C . 56), designed to study the process of destabilization of the colloidal system of wine in a laboratory setting by ultrasonic treatment. The installation has low productivity and cannot be used without major alterations on an industrial scale.

В идеализированном случае скорость фильтрования:In an idealized case, the filtering rate:

Figure 00000002
Figure 00000002

где V - объем фильтрата, S - площадь фильтрующей перегородки, t - время, ΔР - разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки, η - вязкость жидкой фазы, Rос - гидродинамическое сопротивление слоя осадка, Rфп - гидродинамическое сопротивление фильтрующей перегородки.where V is the volume of the filtrate, S is the area of the filtering baffle, t is time, ΔР is the pressure difference on both sides of the filtering baffle, η is the viscosity of the liquid phase, R OS is the hydrodynamic resistance of the sediment layer, R fp is the hydrodynamic resistance of the filtering baffle.

Эффективность процессов переноса существенно повышается под влиянием ультразвука, ускоряющего транспорт сквозь пористые материалы.The efficiency of transport processes is significantly increased under the influence of ultrasound, accelerating transport through porous materials.

В результате ультразвукового воздействия гидродинамическое сопротивление осадка остается равным нулю в течение всего процесса фильтрования, а сопротивление фильтрующей перегородки уменьшается за счет снижения диффузионных ограничений у ее поверхности. Очевидно, что материал фильтрующей перегородки вместе с содержащейся в ней жидкостью поглощает часть ультразвуковой энергии, что приводит к повышению температуры, уменьшению вязкости жидкости в порах перегородки, а следовательно, к увеличению скорости фильтрования.As a result of ultrasonic action, the hydrodynamic resistance of the sediment remains equal to zero during the entire filtering process, and the resistance of the filtering wall decreases due to the reduction of diffusion restrictions at its surface. It is obvious that the material of the filtering septum, together with the liquid contained in it, absorbs part of the ultrasonic energy, which leads to an increase in temperature, a decrease in the viscosity of the liquid in the pores of the septum, and, consequently, to an increase in the filtration rate.

Использование ультразвука в докавитационном режиме позволяет интенсифицировать процесс фильтрования за счет акустических потоков, но сохранить целостность фильтрующего элемента и суспендированных частиц.The use of ultrasound in the pre-cavitation mode allows you to intensify the filtering process due to acoustic flows, but to maintain the integrity of the filter element and suspended particles.

Изобретение демонстрируется примерами, не имеющими, однако, ограничительного характера.The invention is demonstrated by examples, which are not, however, restrictive.

Пример 1.Example 1

Пиритный огарок окатывают на грануляторе с постепенным добавлением серной кислоты с концентрацией 85-92%. Полученные окатыши подсушивают для упрочнения и обжигают при температуре 250-300°С, после направляются на операцию водного выщелачивания при температуре 80-90°С в течение 0,5-2,0 часов. В процессе водного выщелачивания в раствор переходят водорастворимые сульфты железа, меди, цинка, алюминия и частично титана, которые отделяют от нерастворимого остатка фильтрованием. Из полученного водного раствора выделяют цементацией на железе металлическую медь, и в дальнейшем, путем дробного осаждения выделяются гидрооксиды титана, алюминия и цинка. В растворе после такой последовательности операций остается сульфат железа (железный купорос). Из раствора сульфата двухвалентного железа (железного купороса) при значениях рН 8,7±0,7, создаваемом путем добавления раствора аммиака, фильтрованием отделяют осадок гидроокиси двухвалентного железа Fe(OH)2, осадок промывают водой и направляют на операцию термического окисления при заданной температуре для получения пигмента нужного цвета. Фильтрат первой стадии осаждения гидрооксида железа окисляют кислородом воздуха при значении рН 8,7±0,7 в течение 0,5-2,0 часов для получения желтого пигмента, который выделяют фильтрованием и сушат полученный кек при температуре ≤120°С.The pyrite cinder is dipped on a granulator with the gradual addition of sulfuric acid with a concentration of 85-92%. The obtained pellets are dried for hardening and fired at a temperature of 250-300 ° C, then sent to the operation of water leaching at a temperature of 80-90 ° C for 0.5-2.0 hours. In the process of water leaching, water-soluble sulfates of iron, copper, zinc, aluminum and partially titanium are transferred to the solution, which are separated from the insoluble residue by filtration. From the resulting aqueous solution, metal copper is isolated by carburizing on iron, and subsequently, titanium, aluminum, and zinc hydroxides are precipitated by fractional precipitation. After such a sequence of operations, iron sulfate (iron sulfate) remains in solution. From a solution of ferrous sulfate (vitriol) at pH 8.7 ± 0.7 created by adding an ammonia solution, the precipitate of ferrous iron hydroxide Fe (OH) 2 is separated by filtration, the precipitate is washed with water and sent to the thermal oxidation operation at a given temperature to get the pigment in the right color. The filtrate of the first stage of precipitation of iron hydroxide is oxidized with atmospheric oxygen at a pH of 8.7 ± 0.7 for 0.5-2.0 hours to obtain a yellow pigment, which is isolated by filtration and dried, the cake obtained at a temperature of ≤120 ° С.

Жидкую фазу после первого и второго фильтрования объединяют и используют как жидкое удобрение, либо выпаривают для получения обезвоженного сульфата аммония.The liquid phase after the first and second filtration is combined and used as a liquid fertilizer, or evaporated to obtain dehydrated ammonium sulfate.

Процесс характеризуется следующими показателями: выход пигмента на первой стадии осаждения (75÷80) % и на второй - (25÷20) %, при этом получают пигменты с содержанием оксида железа (97,8÷99,9) % и с яркими цветовыми характеристиками.The process is characterized by the following indicators: pigment yield at the first stage of deposition (75 ÷ 80)% and at the second - (25 ÷ 20)%, while pigments are obtained with the content of iron oxide (97.8 ÷ 99.9)% and with bright color characteristics.

Пример 2,Example 2

отличающийся от примера 1 тем, что полученую на первой стадии осаждения аммиаком гидроокись железа(П) подвегают термическому окислению при различных температурных режимах, обеспечивающих получение пигмента необходимого цвета.differing from example 1 in that the iron hydroxide (P) obtained in the first stage of ammonia deposition is subjected to thermal oxidation at various temperature conditions, providing the pigment of the desired color.

- для получения пигмента красно-коричневого цвета термическое окисление ведут при температуре 400÷500°С, при этом содержание оксида железа в полученном пигменте составляет 98,72%, серы 0,68%, пятиокиси фосфора <0,03%.- to obtain a red-brown pigment, thermal oxidation is carried out at a temperature of 400 ÷ 500 ° C, while the content of iron oxide in the obtained pigment is 98.72%, sulfur 0.68%, phosphorus pentoxide <0.03%.

- красный пигмент получают термоокислением при (550÷650)°С, получен пигмент с содержанием оксида железа 98,95%,серы 0,51%. Пятиокиси фосфора менее 0.03%.- the red pigment is obtained by thermal oxidation at (550 ÷ 650) ° C, a pigment with a content of iron oxide of 98.95%, sulfur 0.51% is obtained. Phosphorus pentoxide less than 0.03%.

- красно-сиреневый пигмент получают термоокислением при 650÷700°С, с получением пигмента, содержащего с содержанием 98,8%, оксида железа и содержанием серы - 0.41%, и пятиокиси фосфора менее 0.035.- red-lilac pigment is obtained by thermal oxidation at 650 ÷ 700 ° C, to obtain a pigment containing with a content of 98.8%, iron oxide and sulfur content of 0.41%, and phosphorus pentoxide less than 0.035.

Получен пигмент с содержанием оксида железа с содержанием серы.A pigment containing iron oxide with sulfur content was obtained.

- сиреневый пигмент получают термоокислением при (700÷750)°С, с получением пигмента, содержащего 98,38% оксида железа и содержанием серы - 0,53%.- lilac pigment is obtained by thermal oxidation at (700 ÷ 750) ° C, to obtain a pigment containing 98.38% iron oxide and a sulfur content of 0.53%.

- сиренево-черный пигмент получают термоокислением при температуре (750÷1000)°С, 99.91%) железа, и 0,.11% содержанием серы.- lilac-black pigment is obtained by thermal oxidation at a temperature of (750 ÷ 1000) ° С, 99.91%) of iron, and 0, .11% sulfur content.

Проведенные нами дополнительные исследования по варьированию различных физических параметров процесса сульфатизирущего обжига, ультразвукового фильтрования и выщелачивания, а также поиска оптимальных режимов получения железооксидных пигментов, показали, что при изменении каждого из указанных параметров как в сторону увеличения, так и уменьшения, (при постоянстве остальных параметров), снижалась эффективность процессов. Исследования показали, что параметры заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, оптимальны, и изобретение может быть осуществлено с помощью описанных в заявке средств и методов.Our additional studies on varying various physical parameters of the sulfatizing firing process, ultrasonic filtering and leaching, as well as searching for optimal modes for producing iron oxide pigments, showed that when each of these parameters changes, both increase and decrease (with the remaining parameters being constant ), the efficiency of the processes decreased. Studies have shown that the parameters of the claimed method, as described in the claims, are optimal, and the invention can be carried out using the means and methods described in the application.

Таким образом, изложенные выше сведения свидетельствуют о том, что представленное изобретение обладает заявленными свойствами, и совокупность отличительных признаков описываемого способа обеспечивает достижение указанного результата.Thus, the above information indicates that the presented invention has the claimed properties, and the combination of distinctive features of the described method ensures the achievement of the specified result.

В результате проведенного анализа уровня техники сульфатизирущего обжига, ультразвукового фильтрования и выщелачивания, а также получения железооксидных пигментов, аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения, не обнаружен, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".As a result of the analysis of the state of the art of sulfatizing firing, ultrasonic filtering and leaching, as well as the production of iron oxide pigments, an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention was not found, therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Дополнительный поиск известных решений показал, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку подобраны новые условия интенсификации процессов переработки, а также совокупность и очередность технологических приемов, обеспечивающих малоотходное, ускоренное получение железооксидных пигментов широкой гаммы цветов, а также, удобрения в качестве побочного продукта. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".An additional search for known solutions showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for a specialist, since new conditions for intensifying processing processes are selected, as well as the totality and sequence of technological methods providing low-waste, accelerated production of iron oxide pigments of a wide gamut of colors, as well as fertilizers as a by-product. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Для заявленного способа, в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, нет препятствий его осуществления на практике с использованием современных технических средств. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».For the claimed method, in the form as described in the claims, there are no obstacles to its implementation in practice using modern technical means. Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims (1)

Способ получения железооксидных пигментов из пиритного огарка, характеризующийся тем, что пиритный огарок подвергают окатыванию с концентрированной серной кислотой, после чего окатыши подвергают сульфатизирущему обжигу при температуре 250-300°C и в дальнейшем - интенсифицированному ультразвуком водному выщелачиванию, далее из смеси водорастворимых сульфатов, получаемой в результате водного выщелачивания, сначала выделяют металлическую медь цементацией на железе, после чего добавляют аммиачную воду и последовательно выделяют гидроксиды титана, алюминия, цинка, затем фильтрованием выделяют осадок гидроксида железа Fe(OH)2, который подвергают термическому окислению в токе воздуха при заданной температуре в интервале от 400 до 1000°C в зависимости от выбираемого цвета из цветовой гаммы железооксидных пигментов, а фильтрат после отделения гидроксида железа окисляют кислородом воздуха, интенсифицируя процесс ультразвуком, и полученный осадок желтого пигмента FeO(OH) выделяют ультразвуковым фильтрованием и сушат при температуре не выше 120°C, фильтраты же объединяют, получая жидкое удобрение, или упаривают с получением удобрения в виде обезвоженного сульфата аммония.A method of producing iron oxide pigments from a pyrite cinder, characterized in that the pyrite cinder is subjected to pelletizing with concentrated sulfuric acid, after which the pellets are subjected to sulphatizing firing at a temperature of 250-300 ° C and subsequently ultrasonically intensified aqueous leaching, then from a mixture of water-soluble sulfates, as a result of water leaching, metallic copper is first isolated by carburizing on iron, after which ammonia water is added and hydroxy is sequentially isolated titanium, aluminum, zinc, then, by filtration, a precipitate of iron hydroxide Fe (OH) 2 is isolated, which is subjected to thermal oxidation in a stream of air at a given temperature in the range from 400 to 1000 ° C, depending on the chosen color from the color gamut of iron oxide pigments, and the filtrate after separation of the iron hydroxide, they are oxidized with atmospheric oxygen, intensifying the process with ultrasound, and the resulting precipitate of yellow FeO (OH) pigment is isolated by ultrasonic filtration and dried at a temperature not exceeding 120 ° C, while the filtrates are combined to obtain a liquid fertilizer, or evaporated to obtain fertilizer in the form of anhydrous ammonium sulfate.
RU2017117656A 2017-05-23 2017-05-23 Method of obtaining iron oxide pigments RU2655336C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117656A RU2655336C1 (en) 2017-05-23 2017-05-23 Method of obtaining iron oxide pigments

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117656A RU2655336C1 (en) 2017-05-23 2017-05-23 Method of obtaining iron oxide pigments

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2655336C1 true RU2655336C1 (en) 2018-05-25

Family

ID=62202488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017117656A RU2655336C1 (en) 2017-05-23 2017-05-23 Method of obtaining iron oxide pigments

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2655336C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2700071C1 (en) * 2019-03-06 2019-09-12 Общество с ограниченной ответственностью "Гидрогранатовые пигменты" Method of producing iron-containing pigments
RU2701939C1 (en) * 2019-04-12 2019-10-02 Общество с ограниченной ответственностью "Гидрогранатовые пигменты" Method of producing iron oxide pigments
RU2762745C1 (en) * 2018-09-27 2021-12-22 Эдвансикс Ресинс Энд Кемикалс Ллк Fertilizer based on ammonium sulphate with water-soluble nutritive microelements

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1792951A1 (en) * 1990-05-31 1993-02-07 Bruss Polt I Process for preparing red iron-containing pigment
RU2001134C1 (en) * 1991-11-18 1993-10-15 Приаргунский горно-химический комбинат Burnt pyrites complex reprocessing method
RU2025518C1 (en) * 1992-05-21 1994-12-30 Приаргунское производственное горно-химическое объединение Method of comprehensive reprocessing of pyrite calcines
CN1125196A (en) * 1995-05-13 1996-06-26 中国矿业大学 Producing iron oxide yellow (red) by using non-scale method containing iron offscum
EA009278B1 (en) * 2006-02-01 2007-12-28 Александр Геннадьевич Комов Method for producing inorganic polycolored pigments from sulfur wastes
CN104445429A (en) * 2014-11-13 2015-03-25 常熟铁红厂有限公司 Method for preparing iron oxide red pigment by using pyrite cinder residue-firing hydrothermal process

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1792951A1 (en) * 1990-05-31 1993-02-07 Bruss Polt I Process for preparing red iron-containing pigment
RU2001134C1 (en) * 1991-11-18 1993-10-15 Приаргунский горно-химический комбинат Burnt pyrites complex reprocessing method
RU2025518C1 (en) * 1992-05-21 1994-12-30 Приаргунское производственное горно-химическое объединение Method of comprehensive reprocessing of pyrite calcines
CN1125196A (en) * 1995-05-13 1996-06-26 中国矿业大学 Producing iron oxide yellow (red) by using non-scale method containing iron offscum
EA009278B1 (en) * 2006-02-01 2007-12-28 Александр Геннадьевич Комов Method for producing inorganic polycolored pigments from sulfur wastes
CN104445429A (en) * 2014-11-13 2015-03-25 常熟铁红厂有限公司 Method for preparing iron oxide red pigment by using pyrite cinder residue-firing hydrothermal process

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2762745C1 (en) * 2018-09-27 2021-12-22 Эдвансикс Ресинс Энд Кемикалс Ллк Fertilizer based on ammonium sulphate with water-soluble nutritive microelements
RU2700071C1 (en) * 2019-03-06 2019-09-12 Общество с ограниченной ответственностью "Гидрогранатовые пигменты" Method of producing iron-containing pigments
RU2701939C1 (en) * 2019-04-12 2019-10-02 Общество с ограниченной ответственностью "Гидрогранатовые пигменты" Method of producing iron oxide pigments

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2655336C1 (en) Method of obtaining iron oxide pigments
CN103922416A (en) Method for separating and recovering iron from red mud
CN105110382A (en) Method for preparing high-purity gamma-Fe2O3 iron oxide red pigment
RU2656047C1 (en) Method of obtaining iron oxide pigments
RU2623948C1 (en) Method of integrated treatment of pyrite cinders
US2584700A (en) Treatment of iron ore containing impurities, including nickel and chromium
JPS5992917A (en) Manufacture of chromium oxide from chromium ore
RU2657489C1 (en) Method for producing iron oxide pigment
RU2157420C1 (en) Method of processing of vanadium-containing converter slags
RU2659505C1 (en) Method for pyrite cinder pre-processing
RU2441086C1 (en) Method of processing manganese ore
RU2497964C1 (en) Vanadium pentoxide obtaining method
RU2175681C1 (en) Method for production of vanadium pentaoxide from man-made raw material
RU2571909C1 (en) Method for obtaining rare-metal concentrate from chloride sublimates, formed in purification of steam-gas mixtures of titanium tetrachloride production
RU2400505C2 (en) Method of preparing iron-containing pigment
RU2592596C2 (en) Method or cleaning solutions from selenium and arsenic
RU2489358C1 (en) Method of producing iron oxide
US1008321A (en) Manufacture of ferric oxid.
RU2078041C1 (en) Method of magnesium sulfate producing
RU2349551C1 (en) Method of producing chromium anhydride
RU2537626C2 (en) Method of obtaining potassium alum
RU2715193C1 (en) Ilmenite concentrate processing method
RU2501737C1 (en) Method of obtaining crystalline iron oxide (iii)
RU2451706C1 (en) Method of producing iron-calcium pigment
SU834047A1 (en) Method of preparing ferrous blue