專利名稱：一種用鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵生產(chǎn)氧化鐵紅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氧化鐵紅生產(chǎn)方法，特別涉及ー種利用鈦白粉副產(chǎn)物硫酸亞鐵生產(chǎn)高純氧化鐵紅的方法。
背景技術(shù)：
高純氧化鐵紅不僅可以做顔料，還可以用于制備磁性材料。氧化鐵顔料是非常重 要的無機(jī)彩色顔料，其產(chǎn)品毒性極小，用途廣泛。在一系列的氧化鐵顔料中，氧化鐵紅用途最廣泛，它是鐵的氧化物中最穩(wěn)定的化合物，其化學(xué)名稱為三氧化ニ鐵(Fe2O3)。氧化鐵紅典型的生產(chǎn)方法有綠礬鍛燒法，鐵泥焙燒法，硫鐵礦燒渣法等。在鈦白粉生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量硫酸亞鐵(即綠礬)，每生產(chǎn)ー噸鈦白，副產(chǎn)硫酸亞鐵四噸左右。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國鈦白エ業(yè)的副產(chǎn)物硫酸亞鐵超過100萬噸/年，若處理不當(dāng)則會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。用鈦白粉生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物硫酸亞鐵生產(chǎn)氧化鐵紅，已有ー些專利和文章報道，大部分方法是將硫酸亞鐵轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵或堿式碳酸鐵再精制。CN101172663A公開了ー種直接將硫酸亞鐵進(jìn)行處理生產(chǎn)氧化鐵紅的方法，該方法是將硫酸亞鐵用水溶解后加入氨水和鐵粉反應(yīng)至溶液的pH = 5 6，過濾，濾液冷卻結(jié)晶、過濾，濾渣在150 300°C烘干后于550 950°C煅燒，煅燒后粗產(chǎn)品洗滌、烘干、粉碎和包裝得產(chǎn)品。此種方法雖然エ藝較為簡單，但存在以下問題1、將溶液PH調(diào)至5 6，亞鐵離子水解嚴(yán)重，溶液黏度増大，過濾困難；2、不能將硫酸亞鐵中的雜質(zhì)鎂除凈，尤其是對于鎂的初含量很高的原料；3、該專利僅說明氧化鐵紅成品純度> 99. 2%，并未公開可以除去的雜質(zhì)類型及氧化鐵紅成品的雜質(zhì)含量，若氧化鐵紅中鎂含量過高，是無法用于氧體磁性材料的制備；4、在550°C煅燒所得產(chǎn)品不全是a-Fe2O3形態(tài)，夾雜了很多P-Fe2O3，亦不能用于氧體磁性材料的制備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種新型的用鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵生產(chǎn)氧化鐵紅的方法，以進(jìn)ー步簡化工藝，并去除雜質(zhì)鎂，獲得高純氧化鐵紅。本發(fā)明所述用鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵生產(chǎn)氧化鐵紅的方法，エ藝步驟如下(I)鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵的凈化除雜在常壓下將鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵用溫度為50°C 80°C的水溶解形成水溶液，然后向所述水溶液中加入氨水，將水溶液的PH值調(diào)節(jié)至2. 2 4. 0，繼后向所述水溶液中加入可溶性氟化物，在攪拌下于常壓、50°C 80°C反應(yīng)20min 60min，反應(yīng)時間屆滿后，分離出沉淀物，得凈化液，所述可溶性氟化物的加入量為鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵質(zhì)量的0. 3% 10% ；(2)濃縮與結(jié)晶將步驟(I)得到的凈化液在50°C 70°C真空濃縮至所述凈化液中的硫酸亞鐵達(dá)到過飽和狀態(tài)，然后將濃縮后的浄化液在攪拌下從濃縮溫度自然冷卻至室溫(室內(nèi)自然溫度)，結(jié)晶出純凈的硫酸亞鐵晶體，繼后將硫酸亞鐵晶體與母液分離；(3)脫水與煅燒將步驟(2)得到的硫酸亞鐵晶體在常壓、在200°C 350°C脫水20min 60min，然后在常壓800°C 900°C煅燒Ih 4h，即得到高純氧化鐵紅，將煅燒產(chǎn)物粉碎至平均粒徑小于I. 5微米的粉體，即為成品。經(jīng)檢測，其主含量Fe2O3可達(dá)到99. 5%以上，主要雜質(zhì)含量如娃、鎂、鈦、鈉、鉀等都控制在100ppm(以氧化物含量計算)以下,猛含量小于3000ppm(以氧化物含量計算)，硫酸根含量小于lOOOppm。另外，還具有其它物理性能指標(biāo)，如產(chǎn)品的晶型為a型Fe2O3，平均粒度小于1.5iim，松裝比重小于0. 35g/cm3，水含量小于0. 5%。上述方法中，煅燒過程產(chǎn)生的ニ氧化硫和三氧化硫可回收，用于制硫酸。上述方法中，可溶性氟化物為NH4F、NaF、KF中的ー種。上述方法中，形成所述水溶液時，鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵與水的質(zhì)量比優(yōu)選I 2 I。所述水為自來水，也可以是自來水、濃縮凈化液產(chǎn)生的蒸發(fā)冷凝水和結(jié)晶體系中分離出的母液。上述方法中，對步驟(I)得到的浄化液進(jìn)行真空濃縮時，真空度控制在0. 06MPa 0. IMPa0上述方法中，所用的氨水、可溶性氟化物可以是分析純或エ業(yè)純。本發(fā)明具有以下有益效果I、由于在步驟(I)中使用了可溶性氟化物除雜，因而可得到純凈的硫酸亞鐵晶體，在煅燒后直接得到高純氧化鐵紅，相對于CN101172663A，省去了對氧化鐵紅粗品的洗滌及烘干步驟，不僅簡化了エ藝，而且節(jié)約了能源，也不用處理大量含雜廢水。2、本發(fā)明所述方法生產(chǎn)的氧化鐵紅產(chǎn)品，鐵的回收率為85%以上，氧化鐵紅含量大于99. 5%，相對于CN101172663A，鐵的回收率和純度更高。3、本發(fā)明所述方法生產(chǎn)的氧化鐵紅產(chǎn)品，雜質(zhì)鎂的含量極低，因而不僅可以做顏料，還可以用于制備磁性材料。4、本發(fā)明所述方法涉及的設(shè)備均為常規(guī)化工設(shè)備，便于加工，有利于降低生產(chǎn)成本。


圖I是本發(fā)明所述用鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵生產(chǎn)氧化鐵紅的方法的エ藝流程圖；圖2是本發(fā)明所述方法生產(chǎn)的氧化鐵紅產(chǎn)品的X衍射分析(XRD)圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對本發(fā)明所述用鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵生產(chǎn)氧化鐵紅的方法作進(jìn)ー步說明。下述實(shí)施例中，所用反應(yīng)容器、離心機(jī)、濃縮釜、結(jié)晶容器、煅燒爐為市場上所售常規(guī)設(shè)備，氨水、可溶性氟化物為分析純。實(shí)施例I本實(shí)施例中，用鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵生產(chǎn)氧化鐵紅的エ藝流程見圖1，步驟如下(I)鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵的凈化除雜
向配有攪拌槳的反應(yīng)容器中裝入原料鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵和自來水，所述硫酸亞鐵與自來水的質(zhì)量比為2 I，將反應(yīng)容器中的原料加熱至70°C并在該溫度恒溫攪拌至硫酸亞鐵溶解后，加氨水調(diào)節(jié)水溶液的PH = 3. 97，繼后向所述水溶液中加入NH4F,在攪拌下于常壓、70°C反應(yīng)30min，反應(yīng)時間屆滿后，離心分離出沉淀物，得浄化液，所述NH4F的加入量為原料欽白副廣物硫酸亞鐵質(zhì)量的6% ；(2)濃縮與結(jié)晶將步驟(I)得到的浄化液用濃縮釜在70°C真空濃縮至所述凈化液中的硫酸亞鐵達(dá)到過飽和狀態(tài)，真空度控制在0. 06MPa，然后將濃縮后的浄化液引入配有攪拌槳的結(jié)晶容器，在攪拌下從濃縮溫度自然冷卻至室溫(20°C左右)，結(jié)晶出純凈的硫酸亞鐵晶體，繼后過濾，將硫酸亞鐵晶體與母液分離；(3)脫水與煅燒將步驟(2)得到的硫酸亞鐵晶體放入煅燒爐中，在常壓、300°C脫水30min，然后在常壓866°C煅燒2h，得到氧化鐵紅，將所述煅燒產(chǎn)物粉碎成平均粒徑小于I. 5微米的粉體并包裝。本實(shí)施例所制備的氧化鐵紅產(chǎn)品的X衍射譜圖見圖2，經(jīng)分析，產(chǎn)品中Mn、Mg、Ti、Si、Cr、Al等雜質(zhì)含量達(dá)到要求(見下表)，氧化鐵紅的含量為99. 84%，鐵的回收率為87. 5%。

權(quán)利要求
1.一種用鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵生產(chǎn)氧化鐵紅的方法，其特征在于エ藝步驟如下 (1)鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵的浄化除雜 在常壓下將鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵用溫度為50°C 80°C的水溶解形成水溶液，然后向所述水溶液中加入氨水，將水溶液的pH值調(diào)節(jié)至2. 2 4. O，繼后向所述水溶液中加入可溶性氟化物，在攪拌下于常壓、50°C 80°C反應(yīng)20min 60min，反應(yīng)時間屆滿后，分離出沉淀物，得凈化液，所述可溶性氟化物的加入量為鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵質(zhì)量的0. 3% 10% ； (2)濃縮與結(jié)晶 將步驟(I)得到的浄化液在50°C 70°C真空濃縮至所述凈化液中的硫酸亞鐵達(dá)到過飽和狀態(tài)，然后將濃縮后的浄化液在攪拌下從濃縮溫度自然冷卻至室溫，結(jié)晶出純凈的硫酸亞鐵晶體，繼后將硫酸亞鐵晶體與母液分離； (3)脫水與煅燒 將步驟(2)得到的硫酸亞鐵晶體在常壓、在200°C 350°C脫水20min 60min，然后在常壓800°C 900°C煅燒Ih 4h，得到氧化鐵紅。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述用鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵生產(chǎn)氧化鐵紅的方法，其特征在于可溶性氟化物為NH4F、NaF, KF中的ー種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述用鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵生產(chǎn)氧化鐵紅的方法，其特征在于形成所述水溶液時，鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵與水的質(zhì)量比為I 2 I。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述用鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵生產(chǎn)氧化鐵紅的方法，其特征在于對步驟⑴得到的凈化液進(jìn)行真空濃縮時，真空度控制在0. 06MPa 0. IMPa0
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述用鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵生產(chǎn)氧化鐵紅的方法，其特征在于對步驟⑴得到的凈化液進(jìn)行真空濃縮時，真空度控制在0. 06MPa 0. IMPa0
全文摘要
一種用鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵生產(chǎn)氧化鐵紅的方法，工藝步驟如下(1)在常壓下將鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵用溫度為50℃～80℃的水溶解形成水溶液，然后向所述水溶液中加入氨水，將水溶液的pH值調(diào)節(jié)至2.2～4.0，繼后向所述水溶液中加入可溶性氟化物，在攪拌下于常壓、50℃～80℃反應(yīng)20min～60min，反應(yīng)時間屆滿后，分離出沉淀物，得凈化液，所述可溶性氟化物的加入量為鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵質(zhì)量的0.3％～10％；(2)將步驟(1)得到的凈化液濃縮與結(jié)晶，得到純凈的硫酸亞鐵晶體；(3)將步驟(2)得到的硫酸亞鐵晶體在常壓、在200℃～350℃脫水20min～60min，然后在常壓800℃～900℃煅燒1h～4h，得到氧化鐵紅。
文檔編號C01G49/06GK102649588SQ201210114570
公開日2012年8月29日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者張雅晴, 李軍, 羅建洪, 金央, 馬春磊 申請人:四川大學(xué)