[發明專利]一種制備氧化鐵黃的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310632149.7
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103588252A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 徐銅文;張旭;王曉林;汪耀明;李傳潤
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C01G49/06
• 分類號: C01G49/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及無機顏料生產技術領域，尤其涉及一種制備氧化鐵黃的裝置及方法。

背景技術

氧化鐵黃的主要成分是三氧化二鐵，主要作為顏料來使用，由于其具有無毒、耐磨、價廉、著色力強、遮蓋力高等優點，能夠作為橡膠、塑料、油漆、油墨、水磨石地面、鋪路磚、墻面粉飾的著色劑，此外還可作為生產鐵紅、鐵黑、磁性氧化鐵和工業催化劑的原料。

制備氧化鐵黃的方法包括彭尼曼-佐夫法、空氣氧化法和一氧化氮（NO）催化法等，這些制備氧化鐵黃的方法中，較常使用的方法是彭尼曼-佐夫法和空氣氧化法。

彭尼曼-佐夫法以鐵皮為原料通過晶種制作和氧化兩個步驟制備得到氧化鐵黃，但是鐵皮的價格昂貴、供應緊張，采用這種方法制備氧化鐵黃的成本較高。

空氣氧化法以硫酸亞鐵為原料制備氧化鐵黃，硫酸亞鐵的來源廣泛、價格低廉。我國生產鈦白顏料主要是以硫酸法為主，在其生產過程中，副產物硫酸亞鐵的產量遠遠超過鈦白本身的產量；同時，鋼鐵及其制品在加工過程中，通常會用無機酸酸洗其表面氧化層，因此會得到大量含硫酸亞鐵的廢液?？諝庋趸軌蛞陨a鈦白和鋼鐵加工的副產物硫酸亞鐵為原料制備氧化鐵黃，降低了生產成本，因此這種方法越來越受到人們的青睞。

空氣氧化法制備氧化鐵黃的主要工藝過程包括晶種制作和氧化兩個步驟，其中氧化階段的主要反應方程式如下：

Fe₂SO₄+O₂+2H₂O=2FeOOH+H₂SO₄；

H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；

從上述反應方程式可以看出，空氣氧化法在氧化階段需要堿性中和劑來調節反應溶液的pH值，較常使用的堿性中和劑有燒堿、純堿和氨等堿性物質。比如，現有技術公開了一種以鈦白粉副產物硫酸亞鐵為原料，通過原料純化、分步用氨水中和、分步控制氧化的常溫合成工藝路線制備得到氧化鐵黃的技術方案（劉金鵬，魏雨.以鈦白粉廠副產硫酸亞鐵為原料生產氧化鐵黃.河北化工.1991,1:8-11.）；申請號為201010253386.9的中國專利公開了一種采用尿素作為中和劑、使用鈦白副產物硫酸亞鐵制備氧化鐵黃顏料的方法，制備得到的氧化鐵黃顏料顆粒均勻、色相好。雖然現有技術能夠制備得到質量較好的氧化鐵黃產品，但是在制備過程中使用的堿性中和劑價錢較高，增加了氧化鐵黃的生產成本。同時，從上述氧化階段的反應方程式可以看出，空氣氧化法制備氧化鐵黃的過程會產生大量的無機鹽廢液，如Na₂SO₄溶液，廢液的產生不僅增加了處理廢液的費用，同時對環境造成了巨大的壓力。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種制備氧化鐵黃的裝置及方法，采用本發明提供的裝置及方法制備氧化鐵黃，能夠有效地降低生產氧化鐵黃的成本，同時有效地處理了制備氧化鐵黃過程中產生的無機鹽廢液。

本發明提供了一種制備氧化鐵黃的裝置，包括：

第一進樣裝置、第二進樣裝置、進氣裝置；

進口與所述第一進樣裝置出口、所述第二進樣裝置出口和所述進氣裝置出口相連的反應容器；

對所述反應容器加熱的加熱裝置；

調節所述反應容器中反應溶液pH值的pH值調節裝置；

堿室出口與所述第二進樣裝置進口相連的雙極膜電滲析裝置。

優選的，所述雙極膜電滲析裝置包括：

膜堆、陰電極、陽電極、夾緊裝置、第一電解液進樣裝置、第二電解液進樣裝置、鹽溶液進樣裝置、酸溶液進樣裝置、電源；

所述陰電極與所述電源的負極相連；

所述陽電極與所述電源的正極相連；

所述陰電極和所述陽電極分別設置于所述膜堆的兩邊；

所述夾緊裝置用于固定所述陰電極、陽電極和膜堆；

所述雙極膜電滲析裝置內部形成陰極室、陽極室、鹽室、酸室和堿室五個隔室；

所述第一電解液進樣裝置的出口與所述陰極室進料口相連；所述第一電解液進樣裝置的進口與所述陰極室出料口相連；

所述第二電解液進樣裝置的出口與所述陽極室進料口相連；所述第二電解液進樣裝置的進口與所述陽極室出料口相連；

所述鹽溶液進樣裝置的出口與所述鹽室進口相連；所述鹽溶液進樣裝置的進口與所述鹽室出口相連；