钛白废副硫酸亚铁生产氧化铁红颜料的方法技术

本发明专利技术涉及一种钛白废副硫酸亚铁生产氧化铁红颜料的方法。采用中温（５０～７０℃）铁皮还原控制水解６～１０小时，絮凝、沉降分离，精制七水硫酸亚铁，回收率９５～９８％；采用低浓度亚铁溶液，氨中和制得结晶状氧化铁红晶种；采用氨气中和空气氧化合成制得氧化铁红颜料。氧化桶配置加热盘管，确保工业化生产中传质传热均匀。副产硫酸铵溶液回收、浓缩、结晶，用于复合肥生产。本发明专利技术方法适于工业化且无二次污染。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。实现本专利技术目的的技术方案一种，包括硫酸亚铁的精制、晶种制备、氧化合成、过滤、水洗、烘干、粉碎、包装，其特征在于A、硫酸亚铁的精制溶解钛白废副七水硫酸亚铁，以硫酸调pH值为1.0～1.5，并按七水硫酸亚铁重量的1％加入铁皮，温度控制在50～70℃，水解约6～10小时达到pH3.0～4.5，稀释至七水硫酸亚铁浓度为350～450g/L，加絮凝剂，搅拌、静置沉降4～6小时，上层清液即为精制七水硫酸亚铁溶液，供制备晶种和氧化合成用；底部残余沉淀物排入氧化铁红颜料生产中的废副处理池中，集中处理达标排放；B、晶种制备在传统晶种桶内，氨与上述精制七水硫酸亚铁溶液，在10～25℃，与从晶种桶底部通入的空气反应，经2～3小时，体系pH达到9.5～9.7范围，即制得红棕色结晶状氧化铁红晶种，其中，以重量计氨用量为氨与七水硫酸亚铁反应的理论用量的120～180％，反应初始七水硫酸亚铁浓度为15～30g/L，初始pH为9.6～9.9；C、氧化合成在传统氧化桶内，装置加热盘管，桶内加入上述晶种，升温到60～95℃范围内并维持此温度，体系pH调至2.0～5.0范围内，同时连续加入上述精制的七水硫酸亚铁溶液、空气和氨，维持体系pH值在2.0～5.0范围内，七水硫酸亚铁浓度在10～45g/L范围内，氧化40～130小时，即制得氧化铁红浆料，浆料色相随氧化时间增长由带浅黄色相、带红相向带紫红相变化；D、过滤、水洗、烘干、粉碎、包装按已知方法和设备对氧化合成后的氧化铁红浆，依次进行过滤、水洗、烘干、粉碎和包装即制得成品氧化铁红颜料；E、回收硫酸铵将D步骤中过滤后的母液回收贮存，加热浓缩、冷却、结晶、分离，制得硫酸铵晶体。上述方法中，B晶种制备步骤和C氧化合成步骤所用的氨是氨水，或者是氨气。上述方法中，在B晶种制备步骤和C氧化合成步骤中，使用氨气时，从晶种桶和氧化桶的底部经分布器通入体系中；使用氨水时，从晶种桶和氧化桶的上部加入体系中。上述方法中，在A硫酸亚铁的精制步骤中，所用絮凝剂是聚丙烯酰胺，其分子量为300万，絮凝剂用量按100％聚丙烯酰胺计，为七水硫酸亚铁重量的0.005～0.01％。上述方法中，B晶种制备和C氧化合成两步骤所采用的工艺条件和设备，也适用于以钢铁酸洗废硫酸亚铁溶液，或者以铁皮、硫酸制备的硫酸亚铁为原料生产氧化铁红颜料。本专利技术的技术效果本专利技术方法实现了以钛白废副硫酸亚铁为原料以工业规模生产氧化铁红颜料。在钛白废副硫酸亚铁中，主要含有的杂质是Ti+4和少量Fe+3。这些杂质的存在对颜料的质量有严重影响。因此，能否彻底分离掉Ti+4和Fe+3杂质，成为钛白废副硫酸亚铁用于生产氧化铁红颜料的关键。根据Ti+4和Fe+3水解时的pH值不同，控制pH值即可达到分离的目的。众所周知，Ti+4的水解pH为0.5～2.0，Fe+3为pH2.2～3.5，Fe+2为pH4.5～9.5。严格控制体系的pH值可以只使Ti+4和Fe+3水解产生沉淀，而Fe+2又不会发生水解，从而提高分离效果并提高硫酸亚铁的回收率。本专利技术的方法，在精制硫酸亚铁时，起始pH值为1.0～1.5，并在50～70℃反应，控制水解时间长达6～10小时，终点pH3.0～4.5。与现有技术(94105891.3)相比，有如下优点①较低温度下延长水解时间，确保Ti+4和Fe+3缓慢水解且水解完全；②用铁皮代替还原铁粉，不仅生产成本降低，而且由于铁皮与硫酸反应缓慢，体系的pH值上升较慢，确保Ti+4和Fe+3水解更充分，除杂质更彻底、更容易，而又不会使Fe+2水解；③采用适宜浓度的絮凝剂，水解产物可采用沉降分离，而不是过滤分离，这样，在工业生产中克服了因水解产物过滤性差而导致的过滤分离效率低的问题，又确保精制硫酸亚铁溶液的质量。实践证明硫酸亚铁回收率可达95～98％，七水硫酸亚铁的含钛量低于0.01％，符合生产合格氧化铁红颜料的要求。在氧化合成中，由于在传统氧化桶中加入了蒸汽加热盘管，从而确保了本工艺的工业化实施，同时与传统氧化桶相比，更好地解决了工业化生产中传质、传热问题。反应速率更平稳，这样，在氧化合成时，产品粒子成长均匀且不发生絮凝。对产品质量提高十分有利。本专利技术方法可以在80m3的氧化桶中进行氧化铁红颜料的生产。单桶生产能力可达600吨/年。由于本专利技术的晶种制备和氧化合成中，均用氨作为碱性物质，所制得的晶种具有一定晶型(γ-FeOOH)，晶粒均匀。氧化合成时采用氨作碱性物质，使氧化铁红颜料粒子的成长平稳均匀。确保了最终产品分散性优异，纯度高。除此之外，由于用氨作为碱性物质，在生产过程中生成的副产物是硫酸铵，可以回收用作复合肥，对环境不会产生二次污染。在精制硫酸亚铁时所产生的少量钛、铁沉淀物可以与氧化铁红颜料生产中的其它废渣、废水一并处理，而不需要为使用钛白废副硫酸亚铁生产氧化铁红颜料，单独建立处理装置。原料1、硫酸亚铁为硫酸法钛白废副硫酸亚铁，其FeSO4·7H2O含量86～92％，杂质钛(Ti+4)含量0.2～1.0％，铁(Fe+3)含量0.1～1.0％；2、硫酸为工业级浓硫酸，H2SO4含量93～98％；3、铁皮为冷轧薄板(1.0mm以下)边角废料；4、絮凝剂为聚丙烯酰胺，其浓度20％，分子量300万；5、氨气为工业级液氨；6、氨水为工业级，氨含量15～25％；实施例1 硫酸亚铁的精制在体积为10m3的耐腐蚀槽内，加入7.0m3水再加7.0吨钛白废副硫酸亚铁(90％)，此时七水硫酸亚铁溶液浓度为700g/L，加入112kg浓硫酸(98％)，体系初始pH为1.0～1.5，加入63kg铁皮，通蒸气保持体系温度在60℃，维持8小时并测体系pH在3.0～4.5范围内。然后用泵打入20m3的沉降桶中，加水至总体积16.5m3，七水硫酸亚铁浓度稀释至400g/L，加入2.2kg浓度为20％的聚丙烯酰胺絮凝剂，其用量约为七水硫酸亚铁重量的0.007％，搅拌10分钟，静置6小时，即可分离出上层清液15.8m3，即为精制的七水硫酸亚铁溶液，其浓度为400g/L，钛含量为0.005％。扣除由63kg铁皮所生成的七水硫酸亚铁312kg，实际钛白废副硫酸亚铁的收率为400×15.8-312/0.9×7000＝95.4％。可根据实际生产量的要求，用上述方法重复制作多批次。供制备晶种和氧化合成使用；上述20m3的沉降桶底部的沉淀物，排放到氧化铁红颜料生产中的其他废副处理池中，集中处理后，达标排放。实施例2 晶种制备(采用氨气)本实施例采用传统的晶种桶，体积为40m3。空气或氨气从桶底的管子进入晶种桶并经空气分布器的通气孔均匀分布到桶内的反应体系中。在上述晶种桶内先注入30m3水，再从晶种桶底部通入146.7kg氨气，控制体系温度在20℃，加入2m3由实施例1制得的精制七水硫酸亚铁溶液(400g/L)，此时桶内七水硫酸亚铁浓度为25g/L，pH值9.8左右，氨用量为氨与七水硫酸亚铁反应的理论用量的150％。然后从桶底部通入空气约2小时使体系pH达到9.5～9.7范围内。此时即制得红棕色结晶状氧化铁红晶种230.2kg(以Fe2O3计)，供氧化合成使用；实施例3 晶种制备(直接采用氨水)本实施例所采用的晶种桶，除在晶种桶上部装有氨水计量槽外，其余均同实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛白废副硫酸亚铁生产氧化铁红颜料的方法，包括硫酸亚铁的精制、晶种制备、氧化合成、过滤、水洗、烘干、粉碎、包装，其特征在于： Ａ、硫酸亚铁的精制 溶解钛白废副七水硫酸亚铁，以硫酸调ｐＨ值为１．０～１．５，并按七水硫酸亚铁重量的１％加入铁皮，温度控制在５０～７０℃，水解６～１０小时达到ｐＨ３．０～４．５，稀释至七水硫酸亚铁浓度为３５０～４５０ｇ／Ｌ，加絮凝剂，搅拌、静置沉降４～６小时，上层清液即为精制七水硫酸亚铁溶液，供制备晶种和氧化合成用；底部残余沉淀物排入氧化铁红颜料生产中的废副处理池中，集中处理达标排放； Ｂ、晶种制备 在传统晶种桶内，氨与上述精制七水硫酸亚铁溶液，在１０～２５℃，与从晶种桶底部通入的空气反应，经２～３小时，体系ｐＨ达到９．５～９．７范围，即制得红棕色结晶状氧化铁红晶种，其中，以重量计氨用量为氨与七水硫酸亚铁反应的理论用量的１２０～１８０％，反应初始七水硫酸亚铁浓度为１５～３０ｇ／Ｌ，初始ｐＨ为９．６～９．９； Ｃ、氧化合成 在传统氧化桶内，装置加热盘管，桶内加入上述晶种，升温到６０～９５℃范围内并维持此温度，体系ｐＨ调至２．０～５．０范围内，同时连续加入上述精制的七水硫酸亚铁溶液、空气和氨，维持体系ｐＨ值在２．０～５．０范围内，七水硫酸亚铁浓度在１０～４５ｇ／Ｌ范围内，氧化４０～１３０小时，即制得氧化铁红浆料，浆料色相随氧化时间增长由带浅黄色相、带红相向带紫红相变化； Ｄ、过滤、水洗、烘干、粉碎、包装 按已知方法和设备对氧化合成后的氧化铁红浆料，依次进行过滤、水洗、烘干、粉碎和包装即制得成品氧化铁红颜料； Ｅ、回收硫酸铵 将Ｄ步骤中过滤后的母液回收贮存，加热浓缩、冷却、结晶、分离，制得硫酸铵晶体。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡传琦，曾昭仪，徐启利，
申请(专利权)人：中国化工建设总公司常州涂料化工研究院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]