[發明專利]一種片狀氧化鐵的制備方法

無效

• 申請號: 201010256444.3
• 申請日: 2010-08-18
• 公開（公告）號: CN101913657A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 葉紅齊;韓凱;李友鳳;劉輝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C01G49/06
• 分類號: C01G49/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種以六水合三氯化鐵為原料、將濕法結晶與熔鹽煅燒相結合制備高徑厚比的片狀氧化鐵的方法，系無機粉體材料制備領域。

背景技術

片狀氧化鐵具有獨特的鱗片結構，主要成分為α-Fe₂O₃，為赤鐵礦型Fe₂O₃的一種，在防腐蝕涂料、珠光顏料以及化妝品等領域有著廣泛用途。由于其片狀結構類似云母，故又稱云母氧化鐵。目前世界上應用廣泛的是天然云母氧化鐵，它是以天然云母氧化鐵礦為原料，經破碎、選礦、粉碎等工序而制得，其產品雜質含量高，沒有規整的外形，表面粗糙，很難滿足高檔精細顏料的要求。而人工合成片狀氧化鐵與天然品相比，具有純度高、結晶好、粒徑可控、片狀化程度高、徑厚比大等優點，具有十分廣闊的應用前景。專利US5500043通過在片狀氧化鐵基體上包覆如二氧化鈦或二氧化鋯之類高折射率的金屬氧化物，可制得更加多彩的云母氧化鐵珠光顏料，裝飾效果好，可用于高檔面漆或化妝品。而片狀氧化鐵在用于珠光顏料基片或化妝品時，對其片狀結構是有特殊要求的，主要對其粒徑、厚度或徑厚比提出較高的要求，徑厚比越大，其片狀化程度越高。專利EP0191292A2提出了用于化妝品時氧化鐵的平均粒徑應為10～60μm，片的理想平均厚度為0.2～1μm。

目前，人工合成片狀氧化鐵的方法主要有水熱法、高溫熔鹽法和氣相法三種。專利US3987156、GBA1333788、EP0416648、CN1944274A采用水熱法以鈦白工業副產品硫酸亞鐵為原料，先用氧化劑直接或間接氧化使之變為三價鐵鹽，然后在高壓釜中與堿反應得到片狀氧化鐵。此法對反應設備耐壓、耐酸堿性要求較高，不利于工業化生產。專利US3864463采用氣相法將含氧氣體與FeCl₃蒸汽在400℃～750℃的球狀粒子固定床上反應，得到了粒徑為2～100μm的片狀氧化鐵。此法制備過程中氧化鐵易團聚于反應器壁上，不易剝離，反應器需定期維護，操作效率較低，且產品粒徑分布范圍較寬。專利EP0307486?A2采用高溫熔鹽法以鐵屑或廢鐵皮為原料，用氯氣氯化成氯化鐵或直接用綠礬為原料，然后與堿金屬的氯化物混合，高溫熔融狀態用氧氣氧化，得到純度較高的六方片狀結構的云母氧化鐵。所制備氧化鐵厚1～5μm，直徑30～50μm，產品徑厚比以及片狀化程度調控不是十分理想。專利US4676838在水熱法過程中加入添加劑活性氧化鐵晶種，制得的產品粒徑較小(0.5～20μm)，徑厚比為20～100，晶體形貌優于未加入添加劑的產品。可見，加入特定添加劑可起到晶型向導的作用，對提高產品片狀化程度較為有利。但是熔鹽法制備片狀氧化鐵工藝過程添加劑的使用則鮮有報道。另外，原料與熔鹽的混合效果對產品性能也有較大影響，而目前熔鹽法均是采用傳統的干法研磨混合，這在一定程度上制約了產品性能的進一步提高。

發明內容

本發明的目的是針對上述已有技術存在的不足，提出一種工藝簡單、操作容易、產品質量穩定的片狀氧化鐵制備方法，該方法用濕法結晶代替傳統干法混合，并在復合熔鹽煅燒過程中引入添加劑氧化鋁或氧化鋅作為晶型向導劑，其生產的片狀氧化鐵產品形貌規整、片狀化程度高、在水中具有良好的分散性。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案包括如下步驟和工藝條件：

(1)將六水合三氯化鐵與復合熔鹽以及添加劑于室溫下混合研磨5～10分鐘，復合熔鹽用量為六水合三氯化鐵重量的1.5～3.5倍，添加劑加入量為六水合三氯化鐵重量的2～4％，然后在50℃～80℃溫度下將研磨的固體混合物完全溶解于濃度為0.1～0.5mol/L的稀硫酸中得前驅體溶液，前驅體溶液中六水合三氯化鐵的濃度為0.01～0.05g/ml；

(2)前驅體溶液干燥得前驅體；研磨后煅燒，冷卻后得片狀氧化鐵粗粉；

(3)將氧化鐵粗粉加入到蒸餾水中配成懸浮液，攪拌過濾，蒸餾水洗滌；濾餅經干燥所得粉體，即為片狀氧化鐵。

步驟(1)中所述的復合熔鹽為硫酸鈉和硫酸鉀的混合物，其中硫酸鈉與硫酸鉀的重量比為2∶1～5∶1，其作用主要是提供高溫熔融液態環境。所述的添加劑為硫酸鋁或硫酸鋅；其作用主要是高溫煅燒生成氧化鋁或氧化鋅，從而以離子摻雜形式存在于氧化鐵體系中，起到片狀晶型向導的作用。。

所述的步驟(2)中將前驅體溶液干燥至無水，干燥溫度為100℃～150℃，干燥時間為24～36小時；煅燒是在900℃～1200℃的溫度下煅燒2～6小時，升溫速率為5～10℃/min。

所述的步驟(3)的具體條件如下：