[發明專利]一種鈦白粉副產物制備氧化鐵黃的方法

有效

• 申請號: 201110401413.7
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN103145193A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 周彤;劉振義;李麗英;劉博書;袁峰
• 申請（專利權）人: 北京三聚環保新材料股份有限公司
• 主分類號: C01G49/02
• 分類號: C01G49/02
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

技術領域

本發明涉及一種鈦白粉副產物硫酸亞鐵制備氧化鐵黃顏料的方法，屬于顏料的制備方法領域。

背景技術

鈦白是一種高檔優質的白色無機顏料，主要有銳鈦型和金紅石型兩種晶型。由于其密度、介電常數和折射率都很優越，被認為是世界上性能最好的一種白色顏料，廣泛應用于涂料、塑料、造紙、印刷、油墨和橡膠等工業。目前，鈦白粉的生產方法有硫酸法和氯化法兩種，由于硫酸法生產工藝相對簡單，并且可以用品味較低的鈦精礦來生產，目前我國主要是硫酸法生產鈦白粉，其比例占到98％。

硫酸法生產鈦白粉每產1噸鈦白約副產3.5～4噸硫酸亞鐵。據統計2010年鈦白產量達160～180萬噸，廢副產物硫酸亞鐵(以下稱廢副硫酸亞鐵)產量則高達640～720萬噸。如此大量的廢副硫酸亞鐵如仍采用原始堆積方式，所占用的場地之大和對環境的影響都嚴重地制約了鈦白工業的發展。

為了對廢副硫酸亞鐵進行充分的回收利用，以往也有人將鈦白廢副硫酸亞鐵用于做鐵觸媒、凈水劑、飼料添加劑、土壤改良劑等，相對產出的鈦白廢副硫酸亞鐵的量而言，這些處理途徑的消耗量都很小，仍有大量的廢副硫酸亞鐵亟待綜合利用，不然將造成嚴重的環境污染，并且還浪費了寶貴資源。而利用鈦白廢副硫酸亞鐵制備氧化鐵顏料是綜合利用、變廢為寶的較好途徑。

我國生產氧化鐵黃以“液固相反應”法為主，主要原料是搪瓷廠廢鐵(邊角料)，數據顯示，每生產一噸鐵黃就需900公斤左右低碳薄鐵皮。目前，鐵皮價格上漲，貨源短缺，為降低成本那么尋找新的原料來源就十分必要。而利用鈦白廢副硫酸亞鐵制備氧化鐵黃顏料，可大量消耗廢副硫酸亞鐵，約每噸氧化鐵系顏料可消耗4噸廢副硫酸亞鐵，即解決了鈦白生產過程中產生的廢副硫酸亞鐵大量囤積對環境污染的問題，又可以降低氧化鐵黃顏料生產成本，實現資源的綜合利用。

目前，現有技術中，已經有利用鈦白廢副硫酸亞鐵制備氧化鐵黃顏料的方法。諸如中國專利ZL02148429C公開了一種鈦白廢副硫酸亞鐵生產氧化鐵黃顏料的方法，該方法具體包括如下步驟：

(1)硫酸亞鐵的精制，首先溶解鈦白廢副硫酸亞鐵，以硫酸調pH值為1.0～1.5，加入一定量鐵皮，控制溫度在50～70℃，水解6～10h達到pH值為3.0～4.5，稀釋至七水硫酸亞鐵濃度為350～450g/L，加絮凝劑，攪拌、靜置沉降4～6h，上層清液為精制硫酸亞鐵溶液；(2)晶種制備，在傳統晶種桶內，氨與上述精制硫酸亞鐵(初始pH值為6.0～8.0)溶液，在10～40℃，與空氣反應，經18～36h，體系pH值達到5.0～7.0，及即制得針狀淺黃綠色氧化鐵晶種；(3)氧化反應，在傳統氧化桶內，加入上述晶種，升溫至60～95℃，恒溫，調pH至2.0～5.0，連續加入上述精制的硫酸亞鐵溶液、空氣和氨，維持體系pH值在2.0～5.0，七水硫酸亞鐵濃度在10～45g/L，氧化40～130h，即制得氧化鐵黃漿料；(4)過濾、水洗、烘干、粉碎、包裝即制得成品氧化鐵黃顏料。

上述技術中，對硫酸亞鐵的精制過程中，通過控制溶液的pH值和溫度等條件，可以有效去除硫酸亞鐵中的雜質鈦，但是該pH和溫度條件下并不能有效去除硫酸亞鐵中的其它雜質，而這些雜質的存在對產品氧化鐵黃的顏色造成直接影響，而顏色是氧化鐵黃產品的重要指標。

此外，在上述技術中，對硫酸亞鐵進行去雜精制之后，向經精制后的硫酸亞鐵中加入氨水在通空氣條件下經一步反應直接生成氧化鐵晶種，在上述反應過程中，首先硫酸亞鐵和氨水發生反應生成Fe(OH)₂懸浮體，空氣的存在使得這部分產物在生成的同時立即被空氣氧化成α-FeOOH(即水合氧化鐵)，當α-FeOOH達到成核要求的最低過飽和濃度時，溶液中晶核成核，晶核一旦形成，而后生成的α-FeOOH首先會使已經形成的晶核迅速長大，而不易生成新的晶核，這種方式易導致反應生成的α-FeOOH晶種少，已形成的晶種成長速率過快，形狀不易控制，生成以針狀或梭形晶種形狀為主、并混雜有圓柱形晶種的產物，其中圓柱形晶種為鐵紅，而這部分圓柱形晶種的存在使得α-FeOOH的透光率、吸收光率和折射光率受到了影響，從而直接導致生成的氧化鐵黃的顏色偏暗。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中在對硫酸亞鐵進行精制后，向經精制后的硫酸亞鐵中加入氨水，在通空氣條件下經一步反應直接生成氧化鐵晶種，導致反應過程中生成的晶種少、且不能有效控制晶種的成核及晶核的成長，造成晶種中混雜有圓柱形晶種，使得制備得到的成品氧化鐵黃的顏色受到直接影響。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種利用鈦白粉副產物硫酸亞鐵制備氧化鐵黃的方法，包括如下步驟：