專利名稱：鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵制備氧化鐵黃顏料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵制備氧化鐵黃顏料的方法。
背景技術(shù)：
鈦白是一種高檔優(yōu)質(zhì)白色顏料。目前我國(guó)主要采用硫酸法生產(chǎn)鈦白，該法每產(chǎn)1 噸鈦白約副產(chǎn)4噸硫酸亞鐵。據(jù)統(tǒng)計(jì)2009年鈦白產(chǎn)量達(dá)105萬(wàn)噸，廢副硫酸亞鐵產(chǎn)量則達(dá) 420萬(wàn)噸。如此大量的廢副產(chǎn)物(廢副硫酸亞鐵)，如仍采用原始堆積方式，所占用的場(chǎng)地 之大和對(duì)環(huán)境的影響都嚴(yán)重地制約鈦白工業(yè)的發(fā)展。雖然以往也有人將鈦白廢副硫酸亞鐵 用于作鐵觸媒、凈水劑、飼料添加劑、土壤改良劑等，相對(duì)產(chǎn)出的鈦白廢副硫酸亞鐵量而言， 這些硫酸亞鐵的消耗量很少，而利用鈦白廢副硫酸亞鐵制備氧化鐵系顏料最為行之有效， 一方面可大量消化廢副硫酸亞鐵，約每噸氧化鐵系顏料可消耗4噸廢副硫酸亞鐵，另一方 面氧化鐵系顏料的性能、價(jià)格比較高，需求量大，市場(chǎng)銷路好，尤其是氧化鐵紅和氧化鐵黃。中國(guó)發(fā)明專利ZL02148429. 5公開了一種鈦白廢副硫酸亞鐵生產(chǎn)氧化鐵黃顏料的 方法，生產(chǎn)步驟包括硫酸亞鐵的精制、晶種制備、氧化合成、過濾、水洗、烘干和粉碎，在氧化 合成階段采用氨氣或氨水中和空氣氧化合成制得氧化鐵黃顏料產(chǎn)品。該方法中利用向氧化 桶中加入氨氣或氨水，容易造成加入點(diǎn)PH值瞬間為堿性，形成氫氧化亞鐵沉淀，使得顆粒 大小不均勻，導(dǎo)致后期顏料色相偏深，滿足不了市場(chǎng)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵 制備氧化鐵黃顏料的方法，制得的氧化鐵黃顏料顆粒均勻，可生產(chǎn)出各種色相產(chǎn)品。本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案制備步驟包括硫酸亞鐵的精制、晶種制備、氧化合 成、過濾、水洗、烘干和粉碎，其特征是在氧化合成步驟中，將氧化鐵黃晶種和尿素投入氧 化反應(yīng)桶中，升溫至60 90°C范圍內(nèi)并維持此溫度，控制整個(gè)反應(yīng)體系pH值在2. 5 4范 圍內(nèi)，同時(shí)連續(xù)地加入精制硫酸亞鐵溶液，維持整個(gè)反應(yīng)體系的七水硫酸亞鐵濃度在50 65g/L范圍內(nèi)，整個(gè)氧化反應(yīng)時(shí)間為80 120h，制得氧化鐵黃料漿，其中，尿素加入量按Im3 晶種0. 25 0. 33t尿素的比例加入。在氧化合成步驟中用尿素取代氨參與反應(yīng)，其中投入1噸尿素能在后期產(chǎn)生2. 13 噸硫酸銨，按市場(chǎng)行情投入尿素的成本可以和得到硫酸銨的成本相互抵消。而尿素的水解 以溫度而定，當(dāng)體系溫度大于60°C時(shí)，尿素在酸性溶液中可發(fā)生水解，水解的速度隨溫度的 升高而增大。尿素的水解反應(yīng)步驟如下CO (NH2) 2+H20 = NH2COONH4NH2C00NH4+H20 = (NH4) 2C03(NH4)2CO3 = 2NH3+C02+H20在上述氧化合成步驟中，氧化反應(yīng)桶中反應(yīng)溫度控制在83 85°C范圍內(nèi)較好，可以有利于形成鐵黃顏色的飽和度好，色光鮮艷，如果溫度過高造成氧化周期短，單位產(chǎn)量 低，而且色光易帶紅相，若維持較低溫度，使氧化周期延長(zhǎng)，色光達(dá)不到要求，而且顏色發(fā) 萎；整個(gè)反應(yīng)體系PH值控制在2. 8 3. 2范圍內(nèi)較好。相對(duì)于氧化合成中用氨氣或氨水，尿素在水中水解均衡生成NH3中和反應(yīng)過程中 產(chǎn)生的H2SO4,由于尿素的水解速率隨溫度緩慢變化，可通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度保證氧化合成反 應(yīng)體系中PH值呈穩(wěn)定變化，促進(jìn)氧化反應(yīng)穩(wěn)定進(jìn)行，保證了反應(yīng)體系中顆粒大小呈均勻形 成，促使氧化合成后期氧化鐵黃產(chǎn)品色光達(dá)到了氧化鐵黃生產(chǎn)的色光要求，從而使氧化鐵 黃產(chǎn)品達(dá)到市場(chǎng)所需要求。本發(fā)明在晶種制備步驟中，將液堿與精制后的硫酸亞鐵溶液投入晶種桶內(nèi)在 25 35°C下，與通入晶種桶中的空氣反應(yīng)，經(jīng)過10 20h，體系pH值達(dá)到4 4. 5，即制得 α -FeOOH氧化鐵黃晶種，其中，液堿用量為液堿與硫酸亞鐵反應(yīng)的理論用量的25 30%。 采用液堿替代氨的優(yōu)點(diǎn)是制備晶種顆粒顏色較穩(wěn)定。本發(fā)明硫酸亞鐵的精制按以下步驟完成(1)將鈦白廢副硫酸亞鐵加水并升溫至 60 95°C水解成七水硫酸亞鐵濃度在300 450g/L的溶液，攪拌加入絮凝劑后過濾，除去 鈦白廢副硫酸亞鐵中的固體雜質(zhì)，濾液的PH值為1. 1 1. 3 ； (2)將上述濾液投入到硫酸亞 鐵凈化池中，加入鐵皮，控溫度至50 65°C，反應(yīng)2 3h，經(jīng)過濾制得制備晶種所需的精制 硫酸亞鐵溶液，其中，硫酸亞鐵反應(yīng)池中每精制Im3硫酸亞鐵溶液所需鐵皮量為0. 2t。在副 產(chǎn)物硫酸亞鐵的凈化精制中，經(jīng)過二次過濾除雜，使得氧化鐵黃制備所需的硫酸亞鐵含雜 質(zhì)量少、純度高。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明由于采用尿素替代的水解速率隨溫度緩慢變化，氧 化合成反應(yīng)體系中PH值呈穩(wěn)定變化，促進(jìn)氧化反應(yīng)穩(wěn)定進(jìn)行，保證了反應(yīng)體系中顆粒大小 呈均勻形成，促使氧化合成后期氧化鐵黃產(chǎn)品色光達(dá)到了氧化鐵黃生產(chǎn)的色光要求，從而 使氧化鐵黃產(chǎn)品達(dá)到市場(chǎng)所需要求。
具體實(shí)施例方式硫酸亞鐵的精制將鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵在12m3溶解池溶解，控制反應(yīng)溫度在 60 95°C，七水硫酸亞鐵濃度在300 450g/L，加入絮凝劑，攪拌，將溶液過濾，除去溶液中 的鈦白及其它固體雜質(zhì)，濾液PH值為1. 1 1. 3。將上述濾液投入到硫酸亞鐵制備池中，加 入鐵皮，用以還原鈦白廢副硫酸亞鐵中的Fe3+，其中，硫酸亞鐵反應(yīng)池中每精制Im3硫酸亞 鐵溶液所需鐵皮量為0. 2t，反應(yīng)時(shí)間為2 3h，經(jīng)過濾即制得晶種制備所需的精制硫酸亞 鐵溶液。其中，經(jīng)第一次過濾的濾渣供鈦白回收利用，第二次過濾的濾渣排放到廢副處理池 中，集中處理。晶種制備將上述3. 5t的0. 5t/L精制硫酸亞鐵溶液及重量百分比濃度為30% 的液堿投入晶種桶內(nèi)，液堿用量為硫酸亞鐵與液堿反應(yīng)理論所消耗堿用量的25 30%，在 25 35°C，與通入晶種桶中的空氣反應(yīng)，經(jīng)10 20h反應(yīng)，體系pH值達(dá)到4 4. 5，即制得 淡土黃色α-FeOOH氧化鐵黃晶種。氧化合成向氧化桶內(nèi)投入晶種12m3，并加IOm3水稀釋至七水硫酸亞鐵重量百分 比含量約為9. 8%，向氧化桶中投入3 3. 96t尿素，升溫至60 90°C范圍內(nèi)并維持此溫 度，再將上述精制硫酸亞鐵溶液連續(xù)地注入到氧化桶內(nèi)反應(yīng)，控制PH值在2. 5 4之間，維持整個(gè)反應(yīng)體系的七水硫酸亞鐵濃度在50 65g/L范圍內(nèi)，整個(gè)氧化反應(yīng)時(shí)間為80 120h，得到氧化鐵黃漿料。其中，氧化反應(yīng)桶中反應(yīng)溫度控制在83 85°C范圍內(nèi)較好，整個(gè) 反應(yīng)體系pH值控制在2. 8 3. 2范圍內(nèi)較好。 上述氧化鐵黃漿料經(jīng)沉降、過濾、水洗、烘干、粉碎以及收塵包裝得到所需的氧化 鐵黃顏料產(chǎn)品，質(zhì)檢后產(chǎn)品符合國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。過濾后的母液回收貯存，經(jīng)加熱濃縮、冷卻、 結(jié)晶、分離，制得硫酸銨晶體。
權(quán)利要求
鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵制備氧化鐵黃顏料的方法，制備步驟包括硫酸亞鐵的精制、晶種制備、氧化合成、過濾、水洗、烘干和粉碎，其特征是在氧化合成步驟中，將氧化鐵黃晶種和尿素投入氧化反應(yīng)桶中，升溫至60～90℃范圍內(nèi)并維持此溫度，控制整個(gè)反應(yīng)體系pH值在2.5～4范圍內(nèi)，同時(shí)連續(xù)地加入精制的硫酸亞鐵溶液，維持整個(gè)反應(yīng)體系的七水硫酸亞鐵濃度在50～65g/L范圍內(nèi)，整個(gè)氧化反應(yīng)時(shí)間為80～120h，制得氧化鐵黃料漿，其中，尿素加入量按1m3晶種0.25～0.33t尿素的比例加入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵制備氧化鐵黃顏料的方法，其特征是 控制氧化反應(yīng)桶中反應(yīng)溫度在83 85 °C范圍內(nèi)，控制整個(gè)反應(yīng)體系pH值在2. 8 3. 2范 圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵制備氧化鐵黃顏料的方法，其特征是 在晶種制備步驟中，將液堿與精制后的硫酸亞鐵溶液晶種投入桶內(nèi)，在25 35°C下，與通 入晶種桶中的空氣反應(yīng)，經(jīng)過10 20h，體系PH值達(dá)到4 4. 5，即制得α -FeOOH氧化鐵 黃晶種，其中，液堿用量為液堿與硫酸亞鐵反應(yīng)的理論用量的25 30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵制備氧化鐵黃顏料的方法，其特征是 硫酸亞鐵的精制按以下步驟完成(1)將鈦白廢副硫酸亞鐵水解成七水硫酸亞鐵濃度在 300 450g/L的溶液，升溫并控制在60 95°C，加入絮凝劑、攪拌，靜置沉淀1 2h后過 濾，除去鈦白廢副硫酸亞鐵中的固體雜質(zhì)，濾液的PH值為1. 1 1.3 ;(2)將上述濾液投入 到硫酸亞鐵凈化池中，加入鐵皮，控溫至50 65°C，整個(gè)反應(yīng)時(shí)間為2 3h，經(jīng)過濾液制備 晶種所需的精制硫酸亞鐵溶液，其中，硫酸亞鐵反應(yīng)池中每精制Im3硫酸亞鐵溶液所需鐵皮 量為0. 2t。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵制備氧化鐵黃顏料的方法，制備步驟包括硫酸亞鐵的精制、晶種制備、氧化合成、過濾、水洗、烘干和粉碎，在氧化合成步驟中，將氧化鐵黃晶種和尿素投入氧化反應(yīng)桶中，升溫至60～90℃范圍內(nèi)并維持此溫度，控制整個(gè)反應(yīng)體系pH值在2.5～4范圍內(nèi)，同時(shí)連續(xù)地加入精制的硫酸亞鐵溶液，維持整個(gè)反應(yīng)體系的七水硫酸亞鐵濃度在50～65g/L范圍內(nèi)，整個(gè)氧化反應(yīng)時(shí)間為80～120h。由于氧化合成反應(yīng)體系中pH值呈穩(wěn)定變化，反應(yīng)體系中顆粒大小呈均勻形成，制得的氧化鐵黃顏料顆粒均勻，色相好。
文檔編號(hào)C01G49/06GK101913656SQ20101025338
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者姚佐勝, 張巒, 曹昌兵, 章志海, 胡德祥, 錢煜 申請(qǐng)人:銅陵瑞萊科技有限公司