專利名稱：一種球形氧化鐵黑及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鐵黑新品種及其制備工藝，具體說，是涉及 一種球形氧化鐵黑及其制備工藝，屬于無機(jī)顏料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有氧化鐵黑產(chǎn)品的原級粒子形狀以立方為主，粒徑分布較寬，粒徑在
20~600nm，易團(tuán)聚，因而其分散性及顏色性能還有待進(jìn)一步改善。另外，現(xiàn) 有生產(chǎn)氧化鐵黑Fe304的方法多釆用硫酸亞鐵溶液與純堿或液堿反應(yīng)，沉淀出 氧化鐵黑的溶液沉淀法。該方法又分為合成法和氧化法，其中合成法是用三價(jià) 鐵氧化物和二價(jià)鐵氧化物進(jìn)行加成，三價(jià)鐵釆用氧化羥鐵或三氧化二鐵，即鐵 黃或鐵紅，二價(jià)鐵釆用硫酸亞鐵，用濕法將二種物質(zhì)混合后再升溫加純堿或液 堿，pH控制在8-10直接進(jìn)行加成反應(yīng)，再脫水生成氧化鐵黑；氧化法是將 硫酸亞鐵溶液和氫氧化鈉溶液投入反應(yīng)釜，升溫通空氣生成氫氧化亞鐵溶膠， 控制pH8 10進(jìn)行反應(yīng)，在色光接近終點(diǎn)時(shí)，投入硝酸銨，制得氧化鐵黑?，F(xiàn) 有的氧化鐵黑制備工藝存在對原材料的要求較高及制備成本較高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷和巿場需求，本發(fā)明要解決的技術(shù)問 題是提供一種球形氧化鐵黑及其制備工藝，為現(xiàn)有氧化鐵黑增添一個(gè) 新品種，并降低氧化鐵黑的制備成本。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的球形氧化鐵黑，其特征在于球形氧化鐵黑顆粒占95%~
100 % ， 70 % ~ 80 %的顆粒粒徑在300nrn ~ 400nm。
本發(fā)明的球形氧化鐵黑的制備工藝包括如下步驟
1)脫硅泥餅預(yù)處理將黃綠色、泥塊型、含鐵總量為55~65%的脫硅泥
餅進(jìn)行分選，去除紅色部分，然后加水加溫打漿，經(jīng)過120目過篩去除雜質(zhì)和
3大顆粒，將過篩物再打漿，制成脫硅泥漿料；
2) 脫硅泥餅黃母體制備將濃度為25%~35%的硫酸亞鐵溶液泵入反應(yīng) 釜，然后加入濃度為25%~35%的液堿，通入空氣，控制pH值在4.5~5.5、 溫度在20 3(TC，反應(yīng)10 18小時(shí)；再加入經(jīng)過步驟l)預(yù)處理后的脫硅泥餅 漿料、含硫酸亞鐵與殘余硫酸的酸洗廢液和薄鐵料，通入空氣和蒸氣，控制溫 度在70~90°C， pH值在2~4,反應(yīng)40~50小時(shí)；其中的化學(xué)反應(yīng)式為 FeS04+2NaOH=Fe(OH) 2+Na2S04; 4 Fe(OH) 2+ O 2=4 FeOOH+2 H20 ;
3) —段合成將步驟2)制得的脫硅泥餅黃母體加入反應(yīng)釜中，加入水配 成濃度為4~ 18g/100ml的溶液，加熱到80~ IOO'C,加入硫酸亞鐵溶液使硫酸 亞鐵FeS04 . 7 H20折干計(jì)值脫硅泥餅黃母體Fe203 H20折干計(jì)值=(0.6 ~ 1.6): 1，然后加入濃度為2~35°/。的液堿，控制pH值在3~7.5反應(yīng)2~5小時(shí)； 其中的化學(xué)反應(yīng)式為FeS04+2FeOOH+2NaOH=Fe304+2H20+Na2S04 ;
4) 二段合成保溫在80 ~ 100°C ，同時(shí)補(bǔ)加硫酸亞鐵溶液及濃度為2 ~ 35% 的液堿，使加入的硫酸亞鐵FeS04*7H20總量折干計(jì)值脫硅泥鐵黃漿料 Fe203 . &0折干計(jì)值=(1.8-2.2): 1，控制pH值在3 ~ 7.5反應(yīng)1 ~ 3小時(shí)；
5) 后處理反應(yīng)結(jié)東，將制備好的氧化鐵黑漿料經(jīng)過180目過篩后壓濾 漂洗，再在70 8(TC下烘干，然后打粉包裝即可。
工藝中所述液堿優(yōu)選為離子膜液堿或隔膜液堿。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
1) 本發(fā)明的球形氧化鐵黑因微觀形貌單一 (球形氧化鐵黑顆粒占 95%~100% )、粒徑分布較均一(70% 80。/Q的顆粒粒徑在300nm 400固)， 因此具有更好的分散性及更佳的顏色性能；
2) 本發(fā)明的制備工藝是以鋼廠酸洗廢液及脫硅泥餅為原料，可 有效綜合利用鋼廠產(chǎn)生的廢料，是一個(gè)變廢為寶的工藝，因此解決了現(xiàn)有 制備工藝存在的對原材料要求較高及制備成本較高的問題；
3) 本發(fā)明的制備工藝不僅得到了性能優(yōu)良的氧化鐵黑產(chǎn)品，還使單反應(yīng) 釜的產(chǎn)能提高5~15%。


圖1是表征本發(fā)明球形氧化鐵黑產(chǎn)品微觀形貌的SEM照片。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)、完整的說明 實(shí)施例1
本實(shí)施例的球形氧化鐵黑的制備工藝包括如下步驟
1) 脫硅泥餅預(yù)處理將黃綠色、泥塊型、含鐵總量為60。/。的脫硅泥餅進(jìn) 行分選得1000kg,去除紅色部分；然后投加到泥餅打漿釜中， 一邊加投一邊加 水分散，打漿釜攪拌轉(zhuǎn)速45轉(zhuǎn)/min，打漿釜容量達(dá)到50%時(shí)開始通入蒸汽， 保證液體溫度達(dá)到80'C，攪拌2小時(shí)使泥餅充分分散成漿料；再120目過篩去 除雜質(zhì)和大顆粒，將過篩物放入另一個(gè)打漿釜再打漿，制成脫硅泥漿料；
2) 脫硅泥餅黃母體制備將濃度為28%的硫酸亞鐵溶液泵入反應(yīng)釜，然 后加入濃度為30%的隔膜液堿，通入空氣，控制pH值在4.5-5.5、溫度在30 。C，反應(yīng)18小時(shí)；再加入經(jīng)過步驟l)預(yù)處理后的脫硅泥餅漿料、含硫酸亞鐵 與殘余硫酸的酸洗廢液1000kg和薄鐵料2000kg，通入空氣和蒸氣，控制溫度 在75。C, pH值在2.5 3.5，反應(yīng)45小時(shí)；其中的化學(xué)反應(yīng)式為 FeS04+2NaOH=Fe(OH) 2+Na2S04; 4 Fe(OH) 2+ O 2=4 FeOOH+2 H20 ;
3) —段合成將步驟2)制得的脫硅泥餅黃母體加入反應(yīng)釜中，加入水配 成濃度為7g/100ml的溶液，加熱到90°C,加入硫酸亞鐵溶液使硫酸亞鐵 FeS04.7H20折干計(jì)值脫硅泥餅黃母體Fe203 H20折干計(jì)值=1.6: 1,然 后加入濃度為34%的離子膜液堿，控制pH值在4~5反應(yīng)4小時(shí)；其中的化 學(xué)反應(yīng)式為FeS04+ 2FeOOH +2NaOH =Fe304+2H20+ Na2S04 ;
4) 二段合成保溫在90'C，同時(shí)補(bǔ)加硫酸亞鐵溶液及濃度為34%的離子 膜液堿，使加入的硫酸亞鐵FeS04 7H20總量折干計(jì)值脫硅泥鐵黃漿料 Fe203 &0折干計(jì)值=2.2: 1,控制pH值在6.5-7.5反應(yīng)l小時(shí)；
5) 后處理反應(yīng)結(jié)束，將制備好的氧化鐵黑漿料經(jīng)過180目過篩后壓濾 漂洗8小時(shí)，再在8(TC下烘干，然后打粉包裝即可。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的球形氧化鐵黑的制備工藝包括如下步驟 1)脫硅泥餅預(yù)處理將黃綠色、泥塊型、含鐵總量為55。/。的脫硅泥餅進(jìn) 行分選得800kg，去除紅色部分；然后投加到泥餅打漿釜中， 一邊加投一邊加 水分散，打漿釜攪拌轉(zhuǎn)速45轉(zhuǎn)/min，打漿釜容量達(dá)到50%時(shí)開始通入蒸汽，保證液體溫度達(dá)到8(TC,攪拌2小時(shí)使泥餅充分分散成漿料；再120目過篩去 除雜質(zhì)和大顆粒，將過篩物放入另一個(gè)打漿釜再打漿，制成脫硅泥漿料；
2) 脫硅泥餅黃母體制備將濃度為35%的硫酸亞鐵溶液泵入反應(yīng)釜，然 后加入濃度為35%的隔膜液堿，通入空氣，控制pH值在4.5 5.5、溫度在25 °C，反應(yīng)13小時(shí)；再加入經(jīng)過步驟l)預(yù)處理后的脫硅泥餅漿料、含硫酸亞鐵 與殘余硫酸的酸洗廢液1000kg和薄鐵料2000kg，通入空氣和蒸氣，控制溫度 在90。C, pH值在2.5-3.5，反應(yīng)40小時(shí)；其中的化學(xué)反應(yīng)式為 FeS04+2NaOH=Fe(OH) 2+Na2S04; 4 Fe(OH) 2+ O 2=4 FeOOH+2 H20 ;
3) —段合成將步驟2)制得的脫硅泥餅黃母體加入反應(yīng)釜中，加入水配 成濃度為4g/100ml的溶液，加熱到100°C,加入硫酸亞鐵溶液使硫酸亞鐵 FeS04 . 7H20折干計(jì)值脫硅泥餅黃母體Fe203 . &0折干計(jì)值=1.0: 1，然 后加入濃度為18%的離子膜液堿，控制pH值在5~6反應(yīng)5小時(shí)；其中的化 學(xué)反應(yīng)式為FeS04+ 2FeOOH +2NaOH =Fe304+2H20+ Na2S04 ;
4) 二段合成保溫在IOO'C，同時(shí)補(bǔ)加硫酸亞鐵溶液及濃度為18%的離子 膜液堿，使加入的硫酸亞鐵FeS04'7H20總量折干計(jì)值脫硅泥鐵黃漿料 Fe203 &0折干計(jì)值=2.0: 1,控制pH值在4.5 ~ 5.5反應(yīng)2小時(shí)；
5) 后處理反應(yīng)結(jié)東，將制備好的氧化鐵黑漿料經(jīng)過180目過篩后壓濾 漂洗8小時(shí)，再在7(TC下烘干，然后打粉包裝即可。
實(shí)施例3
本實(shí)施例的球形氧化鐵黑的制備工藝包括如下步驟
1) 脫硅泥餅預(yù)處理將黃綠色、泥塊型、含鐵總量為65%的脫硅泥餅進(jìn) 行分選得400kg,去除紅色部分；然后投加到泥餅打漿釜中， 一邊加投一邊加 水分散，打漿釜攪拌轉(zhuǎn)速45轉(zhuǎn)/min,打漿釜容量達(dá)到50%時(shí)開始通入蒸汽， 保證液體溫度達(dá)到8(TC,攪拌2小時(shí)使泥餅充分分散成漿料；再120目過篩去 除雜質(zhì)和大顆粒，將過篩物放入另一個(gè)打漿釜再打漿，制成脫硅泥漿料；
2) 脫硅泥餅黃母體制備將濃度為25%的硫酸亞鐵溶液泵入反應(yīng)釜，然 后加入濃度為25%的隔膜液堿，通入空氣，控制pH值在4.5 5.5、溫度在20 °C,反應(yīng)10小時(shí)；再加入經(jīng)過步驟l)預(yù)處理后的脫硅泥餅漿料、含硫酸亞鐵 與殘余硫酸的酸洗廢液1000kg和薄鐵料2000kg,通入空氣和蒸氣，控制溫度 在80'C, pH值在2.5 3.5,反應(yīng)50小時(shí)；其中的化學(xué)反應(yīng)式為FeS04+2NaOH=Fe(OH) 2+Na2S04; 4 Fe(OH) 2+ O 2=4 FeOOH+2 H20 ;
3) —段合成將步驟2)制得的脫硅泥餅黃母體加入反應(yīng)釜中，加入水配 成濃度為18g/100ml的溶液，加熱到80°C,加入硫酸亞鐵溶液使硫酸亞鐵 FeS04 . 7H20折干計(jì)值脫硅泥餅黃母體Fe203 H20折干計(jì)值=0.6: 1，然 后加入濃度為3%的隔膜液堿，控制pH值在3 4反應(yīng)2小時(shí)；其中的化學(xué)反 應(yīng)式為FeS04+ 2FeOOH +2NaOH =Fe304+2H20+ Na2S04 ;
4) 二段合成保溫在8(TC，同時(shí)補(bǔ)加硫酸亞鐵溶液及濃度為3%的隔膜液 堿，使加入的硫酸亞鐵FeS04 '7H20總量折干計(jì)值脫硅泥鐵黃漿料Fe203 20 折干計(jì)值=1.8: 1，控制pH值在6.5 7.5反應(yīng)3小時(shí);
5) 后處理反應(yīng)結(jié)束，將制備好的氧化鐵黑漿料經(jīng)過180目過篩后壓濾 漂洗8小時(shí)，再在75匸下烘干，然后打粉包裝即可。
實(shí)施例4
將上述實(shí)施例所制備的氧化鐵黑產(chǎn)品經(jīng)掃描電鏡(SEM)表征，可見本發(fā)明 的氧化鐵黑產(chǎn)品的球形氧化鐵黑顆粒占95%~100%, 70%~80%的顆粒粒徑 在300nm 400nm,團(tuán)聚不明顯(見圖1所示)。
將上述實(shí)施例所制備的氧化鐵黑產(chǎn)品烘干初打粉后，檢測得顆粒粒徑集中 在7.5pm (傳統(tǒng)產(chǎn)品的粒徑集中在22.5|am);將lg料加入lml蓖麻油，在10kg 壓力的平磨儀上，本發(fā)明產(chǎn)品只需100轉(zhuǎn)就能研磨均勻用于著色，且與400轉(zhuǎn) 在著色力與色相上基本 一 致(傳統(tǒng)產(chǎn)品需要400轉(zhuǎn)，其100轉(zhuǎn)與400轉(zhuǎn)漿料著 色力至少相差5%);可見本發(fā)明的氧化鐵黑產(chǎn)品分散性好。
將上述實(shí)施例所制備的氧化鐵黑產(chǎn)品與本行業(yè)指定標(biāo)樣相比本發(fā)明的氧 化鐵黑產(chǎn)品的著色力可高達(dá)200%;本色外觀力份可提高100%，與巿場上最 黑的顏料(鐵黑產(chǎn)品BA33)的黑度提高10-20%。
權(quán)利要求
1.一種球形氧化鐵黑，其特征在于，球形氧化鐵黑顆粒占95％～100％，70％～80％的顆粒粒徑在300nm～400nm。
2. —種權(quán)利要求l所述的球形氧化鐵黑的制備工藝，其特征在于， 所述工藝包括如下步驟1) 脫硅泥餅預(yù)處理將黃綠色、泥塊型、含鐵總量為55~65%的脫硅泥 餅進(jìn)行分選，去除紅色部分，然后加水加溫打漿，經(jīng)過120目過篩去除雜質(zhì)和 大顆粒，將過篩物再打漿，制成脫硅泥漿料；2) 脫硅泥餅黃母體制備將濃度為25%~35%的硫酸亞鐵溶液泵入反應(yīng) 釜，然后加入濃度為25%~35%的液堿，通入空氣，控制pH值在4.5~5.5、 溫度在20 30。C,反應(yīng)10 18小時(shí)；再加入經(jīng)過步驟l)預(yù)處理后的脫硅泥餅 漿料、含硫酸亞鐵與殘余硫酸的酸洗廢液和薄鐵料，通入空氣和蒸氣，控制溫 度在70~90°C, pH值在2~4,反應(yīng)40~50小時(shí)；其中的化學(xué)反應(yīng)式為 FeS04+2NaOH=Fe(OH) 2+Na2S04; 4 Fe(OH) 2+ O 2=4 FeOOH+2 H20 ;3) —段合成將步驟2)制得的脫硅泥餅黃母體加入反應(yīng)釜中，加入水配 成濃度為4~ 18g/100ml的溶液，加熱到80~ IOO'C，加入硫酸亞鐵溶液使硫酸 亞鐵FeS04 . 7 H20折干計(jì)值脫硅泥餅黃母體Fe203 . H20折干計(jì)值=(0.6 ~ 1.6): 1,然后加入濃度為2~35%的液堿，控制pH值在3 7.5反應(yīng)2 5小時(shí)； 其中的化學(xué)反應(yīng)式為FeS04+2FeOOH+2NaOH=Fe304+2H20+Na2S04 ;4) 二段合成保溫在80 ~ 100°C ，同時(shí)補(bǔ)加硫酸亞鐵溶液及濃度為2 ~ 35% 的液堿，使加入的硫酸亞鐵FeS04 7H20總量折干計(jì)值脫硅泥鐵黃漿料 Fe203 &0折干計(jì)值=(1.8~2.2): 1，控制pH值在3 ~ 7.5反應(yīng)1 ~ 3小時(shí)；5) 后處理反應(yīng)結(jié)束，將制備好的氧化鐵黑漿料經(jīng)過180目過篩后壓濾 漂洗，再在70 8(TC下烘干，然后打粉包裝即可。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形氧化鐵黑的制備工藝，其特征在于， 所述液堿為離子膜液堿或隔膜液堿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種球形氧化鐵黑產(chǎn)品，所述產(chǎn)品中球形氧化鐵黑顆粒占95％～100％，70％～80％的顆粒粒徑在300nm～400nm。本發(fā)明的制備工藝是以脫硅泥餅為輔原料及成型助劑制備的脫硅泥餅黃母體為主原料，以合成沉淀為主、氧化沉淀為輔的綜合沉淀法，合成階段的pH值控制在3～7.5，采用同時(shí)補(bǔ)加亞鐵和液堿的加料方式。與現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的以立方型為主的鐵黑產(chǎn)品相比，本發(fā)明產(chǎn)品因微觀形貌單一、粒徑分布較窄，因此具有更好的分散性及更佳的顏色性能；因所述制備工藝可有效綜合利用鋼廠產(chǎn)生的廢料，所以是一個(gè)變廢為寶的工藝，解決了現(xiàn)有制備工藝存在的對原材料要求較高及制備成本較高的問題。
文檔編號C01G49/02GK101560336SQ20081003624
公開日2009年10月21日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者丁雪良, 張宏錦, 沈志偉, 剛 譚, 邵之淵, 凌 馬, 黃華特 申請人:上海寶齊氧化鐵有限公司