专利名称：制备四氧化三铁黑颜料的方法
技术领域：
本发明涉及制备氧化铁黑颜料的方法。
背景技术：
氧化铁黑的分子式为Fe3O4。广泛应用于混凝土、涂料、橡塑、油墨、陶瓷等领域。较为传统的生产工艺为采用铁红、铁黄的生产的废水回收料与制备好的氢氧化铁凝胶高温加成反应而制得。但是所制得的产品着色力较低，色相难于调整，所制得产品颜色稳定性差，往往需要进行大量的后期物理拼色工艺，耗能、耗时。同时随着资源的不断紧张，此法的原料也越来越少，铁红铁黄生产厂家不断努力降低单耗。很多专利出于综合利用的角度，如中国专利93119424.5所述，但是所得产品品种单一，分散性差，着色力也不理想。又如中国专利200510075112.4所述方法，虽然是很好的方法，但是只能生产高强度篮相铁黑。色谱较窄，不能满足有关领域发展的需要。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种制备四氧化三铁黑颜料的方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的方法包括如下步骤(1)硫酸亚铁溶液的制备在亚铁离子的浓度为70～100g/L的硫酸亚铁水溶液中，加入硫酸亚铁重量1～5％的还原铁粉或/和还原铁皮，在70～95℃反应至溶液中的三价铁还原完全，过程中补入酸，使PH维持在3～4，反应结束后，加入水调整亚铁离子浓度为70～100g/L，加入溶液重量0.001～0.05％的絮凝剂，过滤，收集滤液，即为硫酸亚铁盐溶液，残留物回收集中处理达标排放；钢铁、冶金行业的硫酸亚铁以溶液形式存在，而钛白行业以结晶体形式存在，对钢铁、冶金行业的硫酸亚铁溶液，要求其生产过程中将亚铁离子的浓度控制在70～100g/L，对钛白废副硫亚可将硫酸亚铁加入2～3重量倍的水溶解；其中，用于调整PH的酸选自硫酸、盐酸或工业废酸中的一种；所说的絮凝剂选自改性聚丙烯酰胺或聚合硫酸铝，其用量根据亚铁的情况做适当的调整，以刚好澄清的用量为最佳，不得过量，否则将影响产品的质量；(2)氢氧化亚铁的制备将制备好的硫酸亚铁溶液中加入水，使硫酸亚铁溶液中，亚铁离子浓度控制在20～100g/L，浓度越高所制得的产品着色力越高，将氨或重量浓度为5～30％的氢氧化钠溶液加入步骤(1)的硫酸亚铁盐溶液中和至采用铁氰化钾检测溶液中无亚铁离子，即全部的亚铁离子以氢氧化亚铁凝胶形式存在，PH值在6～10范围内，获得氢氧化亚铁溶液；(3)四氧化三铁的制备将氧化剂加入步骤(2)的氢氧化亚铁溶液，氧化反应，反应温度为40～90℃，PH为6～8，反应至溶液中无氢氧化亚铁存在，收集沉淀的黑色颗粒，即为粗产品，然后采用常规的方法水洗、烘干、粉碎，获得产品；所说的氧化剂选自空气或硝酸铵；硝酸铵的加入量以氢氧化亚铁溶液中氢氧化亚铁的重量计，为0.1～0.15公斤/公斤氢氧化亚铁；发明人发现，由于本发明采用的原料是来源于黄金冶炼、钢铁行业或钛白行业的亚铁，其中含有有害金属离子，如Ti+4、Cu+2以及重金属等离子，固体杂质，应当除去，以确保产品的质量，因此硫酸亚铁的溶液的制备是十分重要的。
此外，通过控制Fe+3的含量可以控制氧化铁黑颜料的色调，如欲得到篮相色光的产品必须彻底除去，如欲得到红相或黄相铁黑就要适当控制Fe+3的含量在总铁比例的2％以上。
其他条件相同的情况下，采用氨较液碱中和得到的产品偏篮相，着色强度低；硝酸铵做为氧化剂较空气作为氧化剂制得的产品偏篮相，着色强度偏低；空气作为氧化剂的情况下，通入空气的起始温度越高产品偏篮相强度较高，反之偏红黄色调；亚铁中的三价铁的含量越高，产品宜偏红黄色调。
本发明的产品，采用YP/TD/S-01进行检测，其结果表明，完全达到指标。
与传统的氧化铁黑颜料的生产方法相比，本发明的方法，生产周期短，对原料的限制较小，可以采用源于黄金冶炼、钢铁行业或钛白行业的亚铁，生产成本大大降低。本方法最大特点可以对钢铁除锈、黄金冶炼硫化铁剥离包括钛白生产中的各类费副亚铁盐溶液进行澄清处理后，主要通过氧化剂的变化、亚铁中和前的浓度和温度的变化，可以得到色谱较宽的系列氧化铁黑产品，包括高着色力、低着色力、篮色相、红色相、黄色相等等。
具体实施例方式
实施例1(1)硫酸亚铁溶液的制备将12000公斤硫酸亚铁加入2重量倍的水溶解，然后加360公斤铁皮，在80℃反应至溶液中的三价铁还原完全，过程中补入硫酸，使PH维持在3.5，反应结束后，加入水调整硫酸亚铁离子浓度为100g/L，加入溶液6公斤絮凝剂聚合硫酸铝，过滤，收集滤液，即为硫酸亚铁盐溶液，残留物回收集中处理达标排放；(2)氢氧化亚铁的制备在步骤(1)的硫酸亚铁盐溶液中加入水，使亚铁离子浓度控制在100g/L，然后加入重量浓度为30％的氢氧化钠溶液中和至采用铁氰化钾检测溶液中无硫酸亚铁离子，PH值为8，获得氢氧化亚铁溶液；(3)四氧化三铁的制备将空气通入步骤(2)的氢氧化亚铁溶液，氧化反应，起始反应温度为40℃，并持续升温至90℃维持该温度直至结束，PH为8，反应至溶液中无氢氧化亚铁存在，收集沉淀的黑色颗粒，即为粗产品，然后采用常规的方法水洗、烘干、粉碎，获得产品。
采用YP/TD/S-01标准进行检测，其结果如下
实施例2(1)硫酸亚铁溶液的制备将12000公斤硫酸亚铁加入3重量倍的水溶解，然后加入360公斤还原铁粉，在90℃反应至溶液中的三价铁还原完全，过程中补入硫酸，使PH维持在3.5，反应结束后，加入水调整硫酸亚铁离子浓度为70g/L，加入6公斤絮凝剂改性聚丙烯酰胺，过滤，收集滤液，即为硫酸亚铁盐溶液，残留物回收集中处理达标排放；(2)氢氧化亚铁的制备将氨加入步骤(1)的硫酸亚铁盐溶液中和至采用铁氰化钾检测溶液中无硫酸亚铁离子，PH值为6，获得氢氧化亚铁溶液，亚铁离子浓度中和前加水控制在70g/L(3)四氧化三铁的制备将1500公斤硝酸铵加入步骤(2)的氢氧化亚铁溶液，氧化反应，反应温度为85℃，PH为6，反应至溶液中无氢氧化亚铁存在，收集沉淀的黑色颗粒，即为粗产品，然后采用常规的方法水洗、烘干、粉碎，获得产品。
采用YP/TD/S-01标准进行检测，其结果如下
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权利要求
1.制备四氧化三铁黑颜料的方法，其特征在于，包括如下步骤(1)硫酸亚铁溶液的制备在亚铁离子的浓度为70～100g/L的硫酸亚铁水溶液中，加入还原铁粉或/和还原铁皮，在70～95℃反应至溶液中的三价铁还原完全，过程中补入酸，使PH维持在3～4，反应结束后，加入水调整硫酸亚铁离子浓度为70～100g/L，加入溶液重量0.001～0.05％的絮凝剂，过滤，收集滤液，即为硫酸亚铁盐溶液；(2)氢氧化亚铁的制备将氨或氢氧化钠溶液加入步骤(1)的硫酸亚铁盐溶液中和至采用铁氰化钾检测溶液中无硫酸亚铁离子，PH值在6～10范围内，获得氢氧化亚铁溶液；(3)四氧化三铁的制备将氧化剂加入步骤(2)的氢氧化亚铁溶液，氧化反应，反应温度为40～90℃，PH为6～8，反应至溶液中无氢氧化亚铁存在，收集沉淀的黑色颗粒，然后采用常规的方法水洗、烘干、粉碎，获得产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于调整PH的酸选自硫酸盐酸或工业废酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的絮凝剂选自改性聚丙烯酰胺或聚合硫酸铝。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将重量浓度为5～30％的氢氧化钠溶液加入步骤(1)的硫酸亚铁盐溶液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的氧化剂选自空气或硝酸铵。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，硝酸铵的加入量以氢氧化亚铁溶液中氢氧化亚铁的重量计，为0.1～0.15公斤/公斤氢氧化亚铁。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，在制备好的硫酸亚铁溶液中加入水，使硫酸亚铁溶液中，亚铁离子浓度控制在20～100g/L。
全文摘要
本发明公开了一种制备四氧化三铁黑颜料的方法。包括如下步骤(1)硫酸亚铁溶液的制备，(2)氢氧化亚铁的制备和(3)四氧化三铁的制备。本发明的产品，采YP/TD/S－01(上海一品颜料公司颜料颜色的测试方法，仪器采用美国datacolor测色仪，国际照明协会CIE标准，D65标准光源)进行检测，其结果表明，完全达到指标。与传统的氧化铁黑颜料的生产方法相比，本发明的方法，生产周期短，对原料的限制较小，制得的产品色谱范围较宽，能够满足市场对颜色的多样化需求，可以采用源于黄金冶炼、钢铁行业或钛白行业的亚铁，生产成本大大降低。
文档编号C09C1/24GK1807262SQ20061002384
公开日2006年7月26日 申请日期2006年2月13日 优先权日2006年2月13日
发明者顾加强 申请人:上海一品颜料有限公司