专利名称：一步法脱硅泥饼生产氧化铁黑的方法
技术领域：
本发明涉及无机材料技术领域，具体涉及ー种ー步法脱硅泥饼生产氧化铁黑的方法。
背景技术：
氧化铁黑是ー种在建筑、涂料等行业中有着广泛用途的ー种化工产品，可用于彩色水泥、彩色水泥地砖、彩色水泥瓦、仿琉璃瓦、混凝土地砖、彩色灰浆、彩色浙青、水磨石、马赛克花砖、人造大理石及墙面粉刷等；还可以用来制造各种油漆、涂料、油墨。在其他エ业中，还可以用来做着色剂和填充剂。传统生产氧化铁黑的方法多采用硫酸亚铁溶液与氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁， 氢氧化亚铁再与三氧化ニ铁合成沉淀出氧化铁黑的溶液沉淀法，传统的溶液沉淀法对原材料的要求较高，产品晶种比较単一，原材料成本较高。脱硅泥饼是冷轧钢厂生产磁性氧化铁红时脱硅装置产生的滤废料，主要成分Fe2O3(约30%), Fe (OH)2 (约20%), H2O (约50%)，还含有少量SiO2等杂质，主要成分中的Fe2O3,Fe (OH) 2的含量随着放置时间的延长，Fe2O3将增高，而Fe (OH) 2将减少，原因是Fe (OH) 2性质不稳定，在空气中极易氧化为Fe203。传统エ艺中，需分别制备Fe203、Fe (OH)20脱硅泥饼中的Fe2O3可以在铁黑制备中作为铁黄添加剂使用，从而降低铁刨花消耗，脱硅泥饼中的Fe (OH) 2替代了硫酸亚铁与液碱的合成物，直接投入使用，減少了硫酸亚铁和液碱的消耗。中国专利CN 100564267C公开了ー种用脱硅泥饼生产氧化铁黑的方法，以钢厂酸洗废液脱硅泥饼为原料生产氧化铁黑，采用了氧化合成综合法，通过含硫酸亚铁与残余硫酸的酸洗废液与铁皮反应制备硫酸亚铁溶液，再通过硫酸亚铁溶液与碱液反应生成Fe (OH)2，最后通过Fe(OH)2与Fe2O3反应制备铁黑。可以看出，该エ艺综合了传统的溶液沉淀法中的氧化和合成エ艺，可有效处理宝钢的废酸和脱硅泥饼等钢铁废弃资源，并将其绿色处理成ー种可供常规使用，无毒无害的氧化铁黑产品。该エ艺利用之初与利用铁皮、硫酸反应有一定的成本优势，但与现在利用铁红、铁黄下脚料及钛白粉副产物生产相比已不具备成本优势。铁黑制备主要通过Fe2O3和Fe (OH)2按照一定比例合成制备得到，反应过程通过硫酸亚铁与液碱制备得到Fe (OH)2，而脱硅泥饼中产生エ艺通过氯化亚铁与氨水制备得到Fe (OH)2，两者成分一致，为什么不利用脱硅泥饼中的Fe (OH)2直接制备铁黑产品呢？
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的缺陷，提供一种ー步法脱硅泥饼生产氧化铁黑的方法，以钢厂酸洗废液脱硅泥饼为原料，一歩合成氧化铁黑替代现有两步法生产氧化铁黑的エ艺，一方面解决脱硅泥饼的处理问题，另一方面提高废料流转效率，同时降低生产成本。本发明的一歩法脱硅泥饼生产氧化铁黑的方法，包括以下步骤
(I)脱硅泥饼加水打浆，制成脱硅泥浆料，取50ml浆料，加入50ml，浓度为30%的硫酸溶液，将氢氧化亚铁胶体还原为硫酸亚铁溶液。过滤液体，分别测定硫酸亚铁的含量和氧化铁含量，计算浆料的初始摩尔比(Fe2+:Fe3+的摩尔比)；铁红加水打浆，制成铁红浆料待用；(2)将脱硅泥浆料和铁红浆料打入反应釜中，如初始摩尔比小于1:2则加入硫酸亚铁溶液，如初始配比大于1:2，则补入铁红浆料，最終使得混合液中Fe2+ = Fe3+的摩尔比为1:2 ；(3)升温至90-110°C，加入碱液，调整混合液pH值至8_9，反应5 7h，过滤、洗涤、烘干得氧化铁黒。其化学反应式为
FeS04+2Na0H — Na2S04+Fe (OH)2Fe203+Fe (OH) 2 — Fe304+H20为保证脱硅泥饼中Fe (OH)2的含量，需要最大限度的降低其暴露在空气中的氧化时间，在最短时间内用于生产，即所述脱硅泥饼为产生时间在10-48h内的脱硅泥饼。步骤(I)中脱硅泥浆料中氢氧化亚铁和铁红的总的固含量以调整至15_20wt%为宜；铁红浆料中铁红的含量调整至15-20wt%。所述碱液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液，浓度为25-35%，优选氢氧化钠溶液。步骤(I)中测定脱硅泥浆料中氢氧化亚铁浓度的具体方法为取V1体积待测脱硅泥浆料，加入V2体积30%的硫酸使其中的氢氧化亚铁完全溶解，反应式为Fe (OH) 2+H2S04 — FeS04+2H20 ；然后通过重铬酸钾滴定法測定反应液中亚铁离子的浓度C2，根据C1=C2(VJV2)/'算得脱硅泥浆料中亚铁离子的浓度Q。铁黑主要通过Fe2O3和Fe (OH)2按照一定比例合成制备得到，本发明通过改善物流流程，利用了脱硅泥饼中产生エ艺中氯化亚铁与氨水生成的Fe (OH)2直接參与制备铁黒， 摒弃了以前分别制备硫酸亚铁溶液和铁黄的两步制备铁黑的方法，相对于传统エ艺減少了生产步骤、提高了效率，节约了废酸和碱液用量，同时在大量处理钢厂酸洗废液脱硅泥饼的基础上制备了性能优良、成本低廉的氧化铁黒。
具体实施例方式实施例I :配料除硅泥饼打浆取冷轧厂产生的24h内的含水分50%的脱硅泥饼1000kg，投加到已加入2m3水的打衆爸中，ー边加投ー边分散,打衆爸搅拌转速45转/min,搅拌2h使泥饼充分分散成总体积为2. 5立方米，含固量20%的浆料。用重铬酸钾滴定法測定脱硅泥浆料中氢氧化亚铁的含量，测得氢氧化亚铁的含量为7. 2wt% (180kg/2. 5立方米)；用抽滤烘干法測定脱硅泥浆料中铁红的含量，测得含量12. 8wt% (320kg/2. 5立方米)；铁红打浆将500kg铁红干粉投入2. 5m3水中，测得含量16. 7wt%，取其2/5，(含铁红200kg,目的是提闻广品的含铁量)，打入反应摘，余下300kg备用。计算初始摩尔比Fe2+ = Fe3+为:1:3.25 (180/90:2*520/160)，需补入亚铁浓度为35wt%的硫酸亚铁I立方米，补入后，最终摩尔比为1:(180/90+350/278):2*520/160。加入25wt%的氢氧化钠溶液液调整混合液pH值至9，升温至100°C，反应5h，待完全脱水后，过325目筛，压滤漂洗，100°C烘干得氧化铁黑715kg。经测试，达到 行业标准建筑级铁黑产品的要求。
权利要求
1.一歩法脱硅泥饼生产氧化铁黑的方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)脱硅泥饼加水打浆，制成脱硅泥浆料，分别测定硫酸亚铁的含量和氧化铁含量；铁红加水打浆，制成铁红浆料待用；计算两种浆料的初始配比，即Fe2+ = Fe3+的摩尔比； (2)将脱硅泥浆料和铁红浆料打入反应釜中，如初始配比低于1:2，则加入硫酸亚铁溶液，如初始配比高于1:2，则加入铁红浆料，最终使得混合液中Fe2+:Fe3+的摩尔比为1:2 ; (3)升温至90-110°C，加入碱液，调整混合液pH值至8-9，反应5 7h，过滤、洗涤、烘干得氧化铁黒。
2.权利要求I所述的一歩法脱硅泥饼生产氧化铁黑的方法，其特征在于，所述脱硅泥饼为产生时间在10-48h内的脱硅泥饼，其中富含氢氧化亚铁成分。
3.权利要求I所述的一歩法脱硅泥饼生产氧化铁黑的方法，其特征在于，步骤(I)中脱硅泥浆料中氢氧化亚铁和氧化铁的总的固含量调整至15-20wt% ;铁红浆料中铁红的含量调整至15-20wt%。
4.权利要求I所述的一歩法脱硅泥饼生产氧化铁黑的方法，其特征在于，所述碱液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液，浓度为25-35%。
5.权利要求I所述的一歩法脱硅泥饼生产氧化铁黑的方法，其特征在于，步骤(I)中測定脱硅泥浆料中氢氧化亚铁浓度的具体方法为取V1体积待测脱硅泥浆料，加入V2体积.30%的硫酸使其中的氢氧化亚铁完全溶解；然后通过重铬酸钾滴定法測定反应液中亚铁离子的浓度C2，根据C1=C2 (V^V2)A1算得脱硅泥浆料中亚铁离子的浓度Cp
全文摘要
本发明公开了一种一步法脱硅泥饼生产氧化铁黑的方法，本发明通过改善物流流程，利用了脱硅泥饼中产生工艺中氯化亚铁与氨水生成的Fe(OH)2直接参与制备铁黑，摒弃了以前分别制备硫酸亚铁溶液和铁黄的两步制备铁黑的方法，相对于传统工艺减少了生产步骤、提高了效率，节约了废酸和碱液用量，同时在大量处理钢厂酸洗废液脱硅泥饼的基础上制备了性能优良、成本低廉的氧化铁黑。
文档编号C01G49/08GK102689931SQ201210191410
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者丁雪良, 沈静, 秦峰, 陈元峻 申请人:上海宝齐氧化铁有限公司