一種用鈦白副產物硫酸亞鐵生產氧化鐵紅的方法
2023-05-19 13:38:16
專利名稱：一種用鈦白副產物硫酸亞鐵生產氧化鐵紅的方法
技術領域：
本發明屬於氧化鐵紅生產方法，特別涉及ー種利用鈦白粉副產物硫酸亞鐵生產高純氧化鐵紅的方法。
背景技術：
高純氧化鐵紅不僅可以做顔料，還可以用於製備磁性材料。氧化鐵顔料是非常重 要的無機彩色顔料，其產品毒性極小，用途廣泛。在一系列的氧化鐵顔料中，氧化鐵紅用途最廣泛，它是鐵的氧化物中最穩定的化合物，其化學名稱為三氧化ニ鐵(Fe2O3)。氧化鐵紅典型的生產方法有綠礬鍛燒法，鐵泥焙燒法，硫鐵礦燒渣法等。在鈦白粉生產過程中，會產生大量硫酸亞鐵(即綠礬)，每生產ー噸鈦白，副產硫酸亞鐵四噸左右。據不完全統計，我國鈦白エ業的副產物硫酸亞鐵超過100萬噸/年，若處理不當則會對環境造成嚴重汙染。用鈦白粉生產過程中的副產物硫酸亞鐵生產氧化鐵紅，已有ー些專利和文章報導，大部分方法是將硫酸亞鐵轉化為氫氧化鐵或鹼式碳酸鐵再精製。CN101172663A公開了ー種直接將硫酸亞鐵進行處理生產氧化鐵紅的方法，該方法是將硫酸亞鐵用水溶解後加入氨水和鐵粉反應至溶液的pH = 5 6，過濾，濾液冷卻結晶、過濾，濾渣在150 300°C烘乾後於550 950°C煅燒，煅燒後粗產品洗滌、烘乾、粉碎和包裝得產品。此種方法雖然エ藝較為簡單，但存在以下問題1、將溶液PH調至5 6，亞鐵離子水解嚴重，溶液黏度増大，過濾困難；2、不能將硫酸亞鐵中的雜質鎂除淨，尤其是對於鎂的初含量很高的原料；3、該專利僅說明氧化鐵紅成品純度> 99. 2%，並未公開可以除去的雜質類型及氧化鐵紅成品的雜質含量，若氧化鐵紅中鎂含量過高，是無法用於氧體磁性材料的製備；4、在550°C煅燒所得產品不全是a-Fe2O3形態，夾雜了很多P-Fe2O3，亦不能用於氧體磁性材料的製備。
發明內容
本發明的目的在於提供ー種新型的用鈦白副產物硫酸亞鐵生產氧化鐵紅的方法，以進ー步簡化工藝，並去除雜質鎂，獲得高純氧化鐵紅。本發明所述用鈦白副產物硫酸亞鐵生產氧化鐵紅的方法，エ藝步驟如下(I)鈦白副產物硫酸亞鐵的淨化除雜在常壓下將鈦白副產物硫酸亞鐵用溫度為50°C 80°C的水溶解形成水溶液，然後向所述水溶液中加入氨水，將水溶液的PH值調節至2. 2 4. 0，繼後向所述水溶液中加入可溶性氟化物，在攪拌下於常壓、50°C 80°C反應20min 60min，反應時間屆滿後，分離出沉澱物，得淨化液，所述可溶性氟化物的加入量為鈦白副產物硫酸亞鐵質量的0. 3% 10% ；(2)濃縮與結晶將步驟(I)得到的淨化液在50°C 70°C真空濃縮至所述淨化液中的硫酸亞鐵達到過飽和狀態，然後將濃縮後的浄化液在攪拌下從濃縮溫度自然冷卻至室溫(室內自然溫度)，結晶出純淨的硫酸亞鐵晶體，繼後將硫酸亞鐵晶體與母液分離；(3)脫水與煅燒將步驟(2)得到的硫酸亞鐵晶體在常壓、在200°C 350°C脫水20min 60min，然後在常壓800°C 900°C煅燒Ih 4h，即得到高純氧化鐵紅，將煅燒產物粉碎至平均粒徑小於I. 5微米的粉體，即為成品。經檢測，其主含量Fe2O3可達到99. 5%以上，主要雜質含量如娃、鎂、鈦、鈉、鉀等都控制在100ppm(以氧化物含量計算)以下,猛含量小於3000ppm(以氧化物含量計算)，硫酸根含量小於lOOOppm。另外，還具有其它物理性能指標，如產品的晶型為a型Fe2O3，平均粒度小於1.5iim，松裝比重小於0. 35g/cm3，水含量小於0. 5%。上述方法中，煅燒過程產生的ニ氧化硫和三氧化硫可回收，用於制硫酸。上述方法中，可溶性氟化物為NH4F、NaF、KF中的ー種。上述方法中，形成所述水溶液時，鈦白副產物硫酸亞鐵與水的質量比優選I 2 I。所述水為自來水，也可以是自來水、濃縮淨化液產生的蒸發冷凝水和結晶體系中分離出的母液。上述方法中，對步驟(I)得到的浄化液進行真空濃縮時，真空度控制在0. 06MPa 0. IMPa0上述方法中，所用的氨水、可溶性氟化物可以是分析純或エ業純。本發明具有以下有益效果I、由於在步驟(I)中使用了可溶性氟化物除雜，因而可得到純淨的硫酸亞鐵晶體，在煅燒後直接得到高純氧化鐵紅，相對於CN101172663A，省去了對氧化鐵紅粗品的洗滌及烘乾步驟，不僅簡化了エ藝，而且節約了能源，也不用處理大量含雜廢水。2、本發明所述方法生產的氧化鐵紅產品，鐵的回收率為85%以上，氧化鐵紅含量大於99. 5%，相對於CN101172663A，鐵的回收率和純度更高。3、本發明所述方法生產的氧化鐵紅產品，雜質鎂的含量極低，因而不僅可以做顏料，還可以用於製備磁性材料。4、本發明所述方法涉及的設備均為常規化工設備，便於加工，有利於降低生產成本。
圖I是本發明所述用鈦白副產物硫酸亞鐵生產氧化鐵紅的方法的エ藝流程圖；圖2是本發明所述方法生產的氧化鐵紅產品的X衍射分析(XRD)圖。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明所述用鈦白副產物硫酸亞鐵生產氧化鐵紅的方法作進ー步說明。下述實施例中，所用反應容器、離心機、濃縮釜、結晶容器、煅燒爐為市場上所售常規設備，氨水、可溶性氟化物為分析純。實施例I本實施例中，用鈦白副產物硫酸亞鐵生產氧化鐵紅的エ藝流程見圖1，步驟如下(I)鈦白副產物硫酸亞鐵的淨化除雜
向配有攪拌槳的反應容器中裝入原料鈦白副產物硫酸亞鐵和自來水，所述硫酸亞鐵與自來水的質量比為2 I，將反應容器中的原料加熱至70°C並在該溫度恆溫攪拌至硫酸亞鐵溶解後，加氨水調節水溶液的PH = 3. 97，繼後向所述水溶液中加入NH4F,在攪拌下於常壓、70°C反應30min，反應時間屆滿後，離心分離出沉澱物，得浄化液，所述NH4F的加入量為原料欽白副廣物硫酸亞鐵質量的6% ；(2)濃縮與結晶將步驟(I)得到的浄化液用濃縮釜在70°C真空濃縮至所述淨化液中的硫酸亞鐵達到過飽和狀態，真空度控制在0. 06MPa，然後將濃縮後的浄化液引入配有攪拌槳的結晶容器，在攪拌下從濃縮溫度自然冷卻至室溫(20°C左右)，結晶出純淨的硫酸亞鐵晶體，繼後過濾，將硫酸亞鐵晶體與母液分離；(3)脫水與煅燒將步驟(2)得到的硫酸亞鐵晶體放入煅燒爐中，在常壓、300°C脫水30min，然後在常壓866°C煅燒2h，得到氧化鐵紅，將所述煅燒產物粉碎成平均粒徑小於I. 5微米的粉體並包裝。本實施例所製備的氧化鐵紅產品的X衍射譜圖見圖2，經分析，產品中Mn、Mg、Ti、Si、Cr、Al等雜質含量達到要求(見下表)，氧化鐵紅的含量為99. 84%，鐵的回收率為87. 5%。
權利要求
1.一種用鈦白副產物硫酸亞鐵生產氧化鐵紅的方法，其特徵在於エ藝步驟如下 (1)鈦白副產物硫酸亞鐵的浄化除雜 在常壓下將鈦白副產物硫酸亞鐵用溫度為50°C 80°C的水溶解形成水溶液，然後向所述水溶液中加入氨水，將水溶液的pH值調節至2. 2 4. O，繼後向所述水溶液中加入可溶性氟化物，在攪拌下於常壓、50°C 80°C反應20min 60min，反應時間屆滿後，分離出沉澱物，得淨化液，所述可溶性氟化物的加入量為鈦白副產物硫酸亞鐵質量的0. 3% 10% ； (2)濃縮與結晶 將步驟(I)得到的浄化液在50°C 70°C真空濃縮至所述淨化液中的硫酸亞鐵達到過飽和狀態，然後將濃縮後的浄化液在攪拌下從濃縮溫度自然冷卻至室溫，結晶出純淨的硫酸亞鐵晶體，繼後將硫酸亞鐵晶體與母液分離； (3)脫水與煅燒 將步驟(2)得到的硫酸亞鐵晶體在常壓、在200°C 350°C脫水20min 60min，然後在常壓800°C 900°C煅燒Ih 4h，得到氧化鐵紅。
2.根據權利要求I所述用鈦白副產物硫酸亞鐵生產氧化鐵紅的方法，其特徵在於可溶性氟化物為NH4F、NaF, KF中的ー種。
3.根據權利要求I或2所述用鈦白副產物硫酸亞鐵生產氧化鐵紅的方法，其特徵在於形成所述水溶液時，鈦白副產物硫酸亞鐵與水的質量比為I 2 I。
4.根據權利要求I或2所述用鈦白副產物硫酸亞鐵生產氧化鐵紅的方法，其特徵在於對步驟⑴得到的淨化液進行真空濃縮時，真空度控制在0. 06MPa 0. IMPa0
5.根據權利要求3所述用鈦白副產物硫酸亞鐵生產氧化鐵紅的方法，其特徵在於對步驟⑴得到的淨化液進行真空濃縮時，真空度控制在0. 06MPa 0. IMPa0
全文摘要
一種用鈦白副產物硫酸亞鐵生產氧化鐵紅的方法，工藝步驟如下(1)在常壓下將鈦白副產物硫酸亞鐵用溫度為50℃～80℃的水溶解形成水溶液，然後向所述水溶液中加入氨水，將水溶液的pH值調節至2.2～4.0，繼後向所述水溶液中加入可溶性氟化物，在攪拌下於常壓、50℃～80℃反應20min～60min，反應時間屆滿後，分離出沉澱物，得淨化液，所述可溶性氟化物的加入量為鈦白副產物硫酸亞鐵質量的0.3％～10％；(2)將步驟(1)得到的淨化液濃縮與結晶，得到純淨的硫酸亞鐵晶體；(3)將步驟(2)得到的硫酸亞鐵晶體在常壓、在200℃～350℃脫水20min～60min，然後在常壓800℃～900℃煅燒1h～4h，得到氧化鐵紅。
文檔編號C01G49/06GK102649588SQ201210114570
公開日2012年8月29日 申請日期2012年4月18日 優先權日2012年4月18日
發明者張雅晴, 李軍, 羅建洪, 金央, 馬春磊 申請人:四川大學