专利名称：一种超细氧化铁的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种超细氧化铁的生产方法。
随着纳米技术的广泛应用，超细氧化铁作为颜料和磁性材料以优良的性能逐步取代了传统产品，透明氧化铁作为颜料具有透明度高，分散性好，色彩鲜艳等优点。作为磁性材料，在电学、光学、磁学和热学等物理化学性质上，比一般粉体具有更佳的特性，超细氧化铁是具有发展前途的尚待开发的新型功能性无机材料，而作为高档磁性材料的铁氧体不仅要有较高的纯度，而且对粉体的粒度要求均一和细微化。在现有技术中一般采用传统的干法和湿法，干法是将高纯硫酸亚铁经煅烧、水洗、压滤、、烘干、粉碎等工序制得，该工序成本高，制得的氧化铁虽纯度高，但颗粒大，不均一，而且产生大量的二氧化硫，严重污染空气，回收则设备复杂。湿法工艺以废铁屑废铁皮为原料，以氢氧化钠为中和剂制成晶核。晶核加入硫酸亚铁溶液中通入空气氧化，产生的H+用废铁皮消除，同时又生成硫酸亚铁，反应结束后生成的废液中含太量硫酸钠和硫酸亚铁，均未能利用而排放，严重污染环境。我国专利CN8610586A公开了以炼铁烟道灰为原料，经水洗、磁选、加成等工序，只能制出磁性氧化铁黑，而且工序复杂，成本高。专利CN87108286A公开的超细氧化铁的制配，以碳酸钠与硫酸亚铁反应，经焙烧制成，该工艺碳酸钠用量大，成本高，焙烧设备复杂，工艺复杂，产品质量不稳定，水洗过程中产生的硫酸钠废液污染严重。专利CN94108555从氯化亚铁溶液中制造氧化铁产品的方法，以石灰作为中和剂，但生成的氯化钙溶液仍成为污染，同时需使用氧化剂进行氧化，成本高，专利CN95111044虽然也使用氨水作为中和剂，但氧化过程中仍以铁泥作为还原剂，生成的废液含硫酸铵和硫酸亚铁未作处理。本工艺利用钢铁厂、电镀车间的废硫酸为原料，以氨水作为中和剂，生成的二次废液硫酸铵作为复合肥的原料，有效率降低了生产成本，消除了污染，在氧化过程中加入表面活性剂作为分散剂，在通入空气氧化时使用机械搅拌，使氧化铁颗粒超细均一，由于成本低，质量高，无污染，增强强了与国外同类产品的竞争力。
本发明的技术方法包括以下几个过程1、亚铁的精制钢铁厂酸性废液中硫酸浓度为12-15％，硫酸亚铁浓度为20-25％，在废液中加入浓硫酸，使废液中的硫酸亚铁达到过饱和而结晶，一方面减少蒸发结晶的能耗，另一方面，取出结晶后的稀硫酸可以重复用于酸洗，或作为蛋白质水解氨基酸的原料。
2、晶核的配制将硫酸亚铁结晶溶解，使浓度达到15-25％，在通入空气和机械搅拌下，加入浓度为25％左右的氨水或直接通入NH3作为中和剂，调节PH4-4.5，常温下反应2-4小时即为晶核。
3、超细氧化铁黄的生成将1份晶核加入盛有4份浓度为15-25％的硫酸亚铁溶液的氧化桶中，加热溶液至50-75℃，搅拌下通入空气氧化2小时后测定PH，加入浓度为20％左右的氨水或通入NH3作为中和剂，调节PH使之保持在2.5-4.5，并加入0.1-0.5％的表面活性剂，继续氧化至溶液中硫酸亚铁浓度小于1％，即为反应结束。
4、过滤、烘干、粉碎将铁黄浆用泵打入板框压滤机压滤，水洗至PH6-6.5，烘干至游离水份＜5％，同时加入表面处理剂用气流粉碎机粉碎，即为成品。滤液硫酸铵为复合肥的原料或导入灌溉渠稀释后直接作为肥料。
工序流程如
图1实施例1.亚铁的精制在10吨酸洗废液中加入2.5吨左右95％的浓硫酸，调节硫酸的浓度达到35％，静置8-10小时，结晶出硫酸亚铁，用离心机甩干，废酸用于水解蛋白制取氨基酸螯合铁，亚铁结晶用纯水溶解后加入聚丙烯酰胺絮凝剂50PPM，沉淀去杂，上层清液用于制备晶核和氧化反应，制取超细氧化铁黄。
2.晶核的制备将精制的硫酸亚铁抽入10M3晶核桶中，使浓度达到15％，体积达到6M3。通入空气的同时加入烷基苯磺酸钠3.5Kg，常温下反应4-5小时，反应为
3.氧化反应在30M3反应桶中加入18 M3浓度为20％的硫酸亚铁溶液和6M3的晶核和10Kg烷基苯磺酸钠，升温至75℃，通入空气氧化并用机械搅拌。反应8小时测定PH并用氨水调节PH使之保持在33.5，测定硫酸亚铁含量，保持在15-20％，不足则加入饱和溶液补充。当溶液体积达到28M3时，停止加入硫酸亚铁溶液，继续氧化至硫酸亚铁浓度小于1％时则为反应结束。
4、过滤、烘干、粉碎将以生成的铁黄浆液经压滤机压滤，滤液(NH)2SO4用作肥料，滤饼经水洗后烘干至游离水份含量＜5％，加入表面处理剂脂肪酸钠0.5％，搅匀后粉碎，即为氧化铁黄成品。
5、超细氧化铁红的生成将氧化铁黄送入带有搅拌的焙烧炉中，加热至250-300℃脱水，生成超细氧化铁红。
权利要求
1.一种超细氧化铁的生产方法，是以钢铁厂电镀车间酸洗废液为原料，用加入浓硫酸的方法，使溶液达到过饱和而结晶出硫酸亚铁，分离出结晶后的稀硫酸，可继续用于钢铁的酸洗，或用于蛋白质水解生成氨基酸螯合铁，硫酸亚铁精制后作为生产超细氧化铁的原料，经制备晶核、氧化、压滤、水洗、烘干、煅烧、粉碎即为超细氧化铁。
2.根据权利要求1制备晶核时，以氨水作为中和剂，调节PH4-5，在氧化过程中以碳酸氢铵或氨水作为中和剂，调节PH2.5-4.5，以表面活性剂作为分散剂，在通入空气的同时进行机械搅拌，使颗粒细微均一，副产硫酸铵用作肥料，消除了二次污染。
3.根据权利要求2所述的表面活性剂，可以是阴、阳、非、两性表面活性剂，用量为氧化反应液的0.02-0.1％。
4.根据权利要求1氧化铁黄经煅烧为氧化铁红，煅烧温度为250-300℃。
全文摘要
本发明是以钢铁厂的酸性废液为原料,加入浓硫酸使其中的硫酸亚铁成为过饱和状态而结晶出来,经精制作为制备晶核和氧化反应的原料,生产中以氨水和碳酸氢氨作为中和剂,以表面活性剂作为分散剂,以空气搅拌和机械搅拌相结合生成超细氧化铁黄,煅烧后即为超细氧化铁红,母液则为硫酸氨。经处理作为肥料。整个生产过程达到零排放,没有二次污染。
文档编号C01G49/14GK1386710SQ01113630
公开日2002年12月25日 申请日期2001年5月21日 优先权日2001年5月21日
发明者邵建华 申请人:邵建华