亚铁氧化氨法制备氧化铁黑的生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氧化铁黑的生产方法。具体地说，是亚铁氧化氨法制备氧化铁黑的生产方法。
【背景技术】
[0002]目前，现有技术中，氧化铁黑的制备方法包括两大类:加成法和亚铁氧化法。加成法需要使用氧化铁红或氧化铁黄作原料，成本高，用水量大，耐热性差，竞争力不高。而亚铁氧化法又分钠法和氨法。由于钠法成本远高于氨法，回收硫酸钠又得不偿失，所以，该法也将逐渐淡出人们的视线。
[0003]取代钠法的亚铁氧化氨法工艺已经存在多年，亚铁氧化氨法的实质是用氧把二价的亚铁氧化为三价，再与亚铁结合、脱水形成四氧化三铁即氧化铁黑。尽管各类文献也罗列了大量的氨法优于钠法的数据，但是，多年来，氨法真正在生产实践中的应用却非常少，其原因除了本发明人在先的专利ZL201410000046.3所解决的技术问题外，生产过程中的氨气和水汽的逸出导致生产环境的严重污染，也是非常重要的原因之一。这是由于在现有技术中，该反应过程是通过使用压缩空气在反应液中鼓泡，从而利用空气中的氧作氧化剂来实现的。而且，由于反应中需要控制PH为8—10 (在此范围内，pH值越高越好)、温度控制在90-95? (在此范围内温度越高越好)，这种碱性和近沸的高温使得在常温、中性、静止状态下就会有游离的氨气逸出的溶液有更大量的氨气逸出；对生产现场的环境造成严重污染，使得操作工人难以忍受，当然，环保部门更不能容忍。并且，因为氨的逸出，降低了溶液的pH，为了维持反应液的pH值，尚需随时补充氨水，从而，也增加了生产成本。因此，多年以来，该方法几乎没有投入到现实生产中。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种亚铁氧化氨法制备氧化铁黑的生产方法，以解决工作环境差以及环境污染问题。
[0005]本发明的生产方法是这样实现的:
亚铁氧化氨法制备氧化铁黑的生产方法，包括使硫酸亚铁在反应容器内氧化制得氧化铁黑的生产步骤，其特征在于，所述反应容器为密闭容器，且在反应容器外设置有向反应容器内供氧的液氧罐，所述液氧罐与所述反应容器流体连通的管路上设置有汽化器和减压阀，使进入反应容器前的氧压力减至l.0Mpa以下；反应过程中，所述反应容器内的气压维持在 0.05—1.0Mpa0
[0006]所述氧压力优选减至0.l-0.5Mpa，所述反应容器内的气压优选维持在0.1—0.5Mpa。
[0007]所述氧压力优选减至0.l-0.3Mpa，所述反应容器内的气压优选维持在0.1—0.3Mpa ο
[0008]本发明所设计的生产方法，直接使用液态纯氧作为氧化剂，由于摒弃了多余成份氮气，因此，反应体系的整体体积基本恒定，由此，整个反应体系可以在密闭状态下进行反应，如此可彻底解决环境污染问题。另一方面，由于生产在密闭体系内进行，反应过程中的热量散失大大减少，氨气(本体系中最贵的生产原料)不再逃逸，整个合成过程始终恒定，并且不再使用空压机，其节省的成本除可以抵消以液态纯氧作为反应原料所带来的成本的增加外，尚有显著剩余。本发明的技术方案看似简单，却解决了多年来亚铁氧化氨法无法形成工业化生产的一个生产难题，同时解决了环境问题和生产问题，既具有社会效益又具有经济效益。
[0009]本发明所设计的生产方法生产过程平稳，所得产品性能好，既没有引入杂质降低产品品质，也没有使反应速度过快不能控制进而使得颜料性不足而没有实用价值。尽管理论上其他氧化剂也可以达到氧化的目的，但是或者成本很高，或者引入杂质降低产品品质，或者反应速度不能控制使得颜料性不足而没有实用价值。因此，选用液氧为原料，在使用时使液氧自行气化得到氧气，这无论从生产成本、环境保护还是从产品质量上来说，均优于其它氧化剂。
【具体实施方式】
[0010]本发明的亚铁氧化氨法制备氧化铁黑的生产方法，基本与现有技术中的制备方法相同，包括使硫酸亚铁在反应容器内氧化制得氧化铁黑的生产步骤，主要区别在于，本发明中所使用的反应容器为密闭容器，且在反应容器外设置有向反应容器内供氧的液氧罐，所述液氧罐与所述反应容器流体连通的管路上设置有使液态氧自行转化为气态氧的汽化器和使进入反应容器前的氧压力降低至1.0Mpa以下的减压阀。反应过程中，所述反应容器内的气压维持在0.1—1.0Mpa均可得到符合GB/T 1863-2008规定的A级氧化铁黑。而且，随着氧压加大，反应加快。为了减少设备投资和考虑到压力越高越不安全以及满足颜料性要求，一般控制在0.5MPa以下。
[0011]本发明可以使用工业级硫酸亚铁为原料，但本发明实施时，还可以采用钛白粉工厂副产的硫酸亚铁，经除杂后作为原料，其在保证产品质量的前提下，可以显著降低生产成本，这也是本发明优势所在。下面实施例中均以除杂后的钛白粉工厂副产的硫酸亚铁为原料。
[0012]所有实施例按GB/T 1863-2008的“基本要求”检验氧化铁黑样品含量，符合总铁质量分数(以Fe2O3表示，在105 0C干燥后测定)多95%的规定。
[0013]实施例1
a.选择试验压力IMPa，工作压力0.5MPa的密闭反应容器，并在反应容器外设置有向反应容器内供氧的液氧罐，所述液氧罐与所述反应容器流体连通的管路上设置汽化器和减压阀，使液氧汽化并使进入反应容器前的氧压力减至0.5Mpa ;
b.将除杂后的浓度为1.5mol的硫酸亚铁溶液，泵入此反应容器内，升温至95°C ;
c.搅拌下加入体积浓度为20%的氨水，调节pH值至8— 10 ;
d.再次升温至95°C；
e.打开氧阀门，使液氧罐向反应容器供氧，在不断搅拌下发生反应，通过调整氧压力来维持反应容器内压力为0.5Mpa，温度95±2°C ；
f.至反应终点(和空气鼓泡法的掌握程度相同)，用硫酸(浓度40wt%)调反应液pH至5— 6，压滤，洗涤得氧化铁黑。
[0014]所得氧化铁黑样品，按GB/T 1863-2008检验含量，为99.0%,符合A级关于总铁质量分数(以Fe2O3表示，在105 0C干燥后测定)多95%的规定。
[0015]实施例2
a.选择试验压力IMPa，工作压力0.5MPa的密闭反应容器，并在反应容器外设置有向反应容器内供氧的液氧罐，所述液氧罐与所述反应容器流体连通的管路上设置汽化器和减压阀，