[發明專利]以硫酸亞鐵為原料制備四氧化三鐵納米粉體材料的方法

無效

• 申請號: 200710021165.7
• 申請日: 2007-04-02
• 公開（公告）號: CN101049974A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 朱偉長
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C01G49/08
• 分類號: C01G49/08;B82B3/00
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司
• 代理人: 周宗如

技術領域：

本發明屬于粉體材料制備技術領域，具體涉及一種以硫酸亞鐵為原料制備四氧化三鐵納米粉體材料的方法。

背景技術：

現有的四氧化三鐵納米粉體材料制備方法一般都是用FeCl₃和FeCl₂的混合溶液與堿性溶液反應所制得，存在的缺點是FeCl₃價格較高而造成生產成本較高。

硫酸法生產鈦白粉工藝伴隨有大量副產品硫酸亞鐵生成，全國每年超過100萬噸以上。這些副產品硫酸亞鐵大部分至今尚未得到充分應用，造成資源浪費和環境污染。雖然已有不少研究報導和一些生產廠家采用硫酸亞鐵為原料，在堿性條件下通空氣氧化生產出四氧化三鐵微米粉，該工藝不僅需要加熱處理，而且工藝條件較苛刻。

發明內容：

本發明的目的就是要以廉價的鈦白工業副產品硫酸亞鐵為原料，采用簡單有效的制備方法生產出四氧化三鐵納米粉體材料。

本發明所提供的一種以硫酸亞鐵為原料制備四氧化三鐵納米粉體材料的方法，該方法包括以下步驟：

按照1kg?FeSO₄·7H₂O固體加水1-1.5升的比例，將水加入到硫酸亞鐵中，再按硫酸亞鐵與氯酸鹽的物質的量的比值為7.1-8.7∶1加入氯酸鹽固體混合攪拌后，在0-30℃室溫條件下放置20-50小時，采用氯酸鹽定量氧化硫酸亞鐵至系統內Fe(III)∶Fe(II)＝1.7-2.0∶1。再加入十二烷基苯磺酸鈉并使濃度為0.3---3％，保持攪拌中加入20％NaOH水溶液至系統pH＝9.5-10.5，將所制得的黑色稀糊狀物過濾，收集第一次濾液用于冷卻后回收硫酸鈉，濾料加水洗滌直到系統pH＝7.0-7.5為止，濾料干燥后得到四氧化三鐵納米粉體產品。

該制備方法所需原料全部取用硫酸亞鐵，用氯酸鹽為氧化劑將其中63---66％硫酸亞鐵定量氧化成Fe(III)物類，以滿足制備四氧化三鐵產品中Fe(III)與Fe(II)的配比所需。具體操作為：原料中硫酸亞鐵與氯酸鹽的物質的量的比值為7.1-8.7，在室溫條件下(0---30℃)放置20---50小時，氯酸鹽定量氧化硫酸亞鐵至系統內Fe(III)∶Fe(II)＝1.7-2.0∶1。

該制備方法中，氯酸鹽定量氧化硫酸亞鐵所生成的Fe(III)類黃色沉淀物不經加酸溶解直接用于隨后的合成步驟中。

本發明具有以下優點：

1、利用鈦白工業副產品硫酸亞鐵為全部原料，鐵可以全部轉化為四氧化三鐵產品，原料中70％的硫酸根以硫酸鈉產品回收，充分合理地利用資源，變廢為寶，保護環境。

2、鈦白工業副產品硫酸亞鐵中含有較多偏鈦酸雜質，本發明可以將原料不經過純化處理而直接使用，存在的偏鈦酸類雜質利用堿性介質中的溶解而隨濾液除去。

3、原料硫酸亞鐵的定量氧化所生成的Fe(III)類黃色沉淀物(主要是Fe(OH)SO₄和Fe₂O(SO₄)₂類)不經加酸溶解直接用于隨后的合成步驟中，減少了堿的用量。

4、整個制備過程不需要加熱處理，節省能源。本發明方法簡便，所需設備簡單，條件寬松，操作方便，生產投資較少。

5、整個生產過程中無有毒有害氣體生成，無工業廢渣，洗滌濾液中殘余的NaOH可用于中和鈦白工業的酸性廢水。

具體實施方式：

實施例1：稱取FeSO₄·7H₂O?7.2kg，放入20升塑料桶中，加水10升攪拌，再加入NaClO₃0.34kg攪拌，室溫18-22℃放置24h后，加入5％十二烷基苯磺酸鈉水溶液3升，攪拌中加入20％NaOH水溶液11.5升，系統pH為10.0。過濾并收集第一次濾液冷卻后有大量Na₂SO₄·10H₂O析出，回收Na₂SO₄·10H₂O在120℃干燥為無水硫酸鈉產品。濾料加水攪拌后繼續過濾，約需要加水4次，每次都需要攪拌，以提高清洗效率。至系統pH為7.0-7.5時，將黑色濾料取出，干燥，得到四氧化三鐵納米粉體產品，粒徑20納米，球形，粒度均勻。