专利名称：含铁溶液氨水沉淀法制备片状氧化铁的方法
技术领域：
本发明涉及片状氧化铁制备的方法，以含铁溶液氨水沉淀法制备片状氧化铁，系
无机粉体材料制备领域。
背景技术：
片状氧化铁化学成份为a卞6203，呈细鳞片状、扁平状或片状的单晶体，是一种无 机非金属惰性材料。由于其特殊的片状结构，作为颜料用片状氧化铁与适宜的粘结剂掺和， 涂覆在底层结构如外墙钢结构上，片状氧化铁按照平行于底层结构而使其自取向排列，并 且部分彼此叠加，使得涂膜防止水渗透提高，保护底材免受腐蚀，此外定向排列可以屏蔽涂 层介质免受紫外线弓I起的降解，同时对涂膜进行机械补强。 片状氧化铁的生产方法一般分为物理法和化学法。物理法工艺利用天然云母氧化 铁矿石经粉碎、分级、烘干制备得到片状氧化铁，其工艺缺点是产品纯度低、品质差、颗粒不 均匀。化学法工艺主要以绿矾为原料在强碱介质下水热结晶制备得到片状氧化铁，其专利 技术有EP0416648、US4289746、GB1333788、US3987156、US4233283及CN100390072C，其主要 缺点有①采用绿矾为原料制备过程需要大量的氧化剂(如NaC叫、H^等)将Fe2+氧化，原 料处理成本高；②水热反应过程需要过量的NaOH溶液，其碱耗量大、生产成本高。
发明内容
本发明的目的是利用含三价铁废渣与硫酸反应得到的含铁酸浸液，以氨水为沉淀 剂中和反应后加三氧化二铁晶种，经水热反应制备片状氧化铁，其工艺流程简单、生产成本 低，解决了传统水热法原料处理成本高，碱耗量大的难题。 本发明以含铁溶液氨水沉淀法制备片状氧化铁，将含三价铁渣与硫酸反应得到含 铁的酸浸液，调节酸浸液中Fe"/F^+及Al3+/Fe3+，向酸浸液中加入氨水和三氧化铁晶种后， 直接转入高压反应釜进行水热反应。反应后过滤、洗涤、干燥、粉碎得到片状氧化铁。
本发明以含铁溶液氨水沉淀法制备片状氧化铁，具体步骤如下
A.将含三价铁渣与30 60%的硫酸在低于15(TC条件下反应制得含铁酸浸液。
将含铁的酸浸液转入高压釜中，加入氧化剂如NaC103、 H202、 HN03等调整Fe2+/Fe3+ 为0. 001 1，投加Al3+调整Al37Fe3+为0. 001 0. 5后，加氨水中和使酸浸液中Fe3+完全 沉淀，并在溶液中加三氧化二铁晶种0. 001 20g/L，在反应温度为150 35(TC、反应时间 为0. 5 24h进行水热反应。 B.将水热反应所得产物过滤，滤饼经过洗涤后干燥、粉碎得到片状氧化铁，滤液经
蒸发结晶得到副产品硫酸铵或经吹脱制备氨水。 本发明的优点为 (1)该技术所得产品呈正六边形鳞片状单晶体，主要成分为a-Fe^3，纯度大于 97%以上，粒度分布均匀，具有极好的着色力、遮盖力、屏蔽性、分散性，以及耐光、耐候、耐 热等特性；
(2)利用了含三价铁废渣与硫酸制备含铁酸浸液，工艺简单，降低了片状氧化铁生 产成本，使资源得到利用； (3)以氨水为沉淀剂，水热反应后滤液经蒸发结晶得到副产品硫酸铵或经吹脱制 备氨水，使氨回收利用，降低了生产成本； (4)水热反应不需在过量的NaOH溶液介质中进行，减少了碱耗量，降低了生产成 本。 实施方式
实施例1 : ①酸浸液制备:取硫铁矿烧渣3000g，其中烧渣含Fe^3 :74.41%， FeO :8.94%， A1203 :3. 24%。在10L的三颈瓶中加入50%的硫酸5300mL，启动搅拌，缓慢加入上述烧渣。 控制反应温度为115"C，反应4小时后，加适量水，趁热过滤所得到含铁的酸浸液，酸浸液中 Fe3+为132. 46g/L、 Fe2+为31. 28g/L、 Al3+为1. 154g/L。 ②片状氧化铁制备取2763mL上述含铁酸浸液加入到10L的高压釜内，向其加入 61mL工业级30% H202调整Fe2+/Fe3+摩尔比为0. 08， Al3+/Fe3+摩尔比为0. 016，接着加水稀 释至3L得到Fe3+浓度为2. 5mol/L酸浸液后，加入浓氨水中和使Fe3+完全沉淀至溶液pH为 7. 0，加入30g三氧化二晶种，最终加水稀释至6L。迅速升温至23(TC下水热反应0. 5h，反 应后迅速冷却，产物经过滤、洗涤、干燥得到片状氧化铁产品。经X射线衍射实验证实其主 要物相是a_Fe203。水热反应所得片状氧化铁Fe^3含量为97.5^，质量为592.5g，产率为 93. 75%。 实施例2: ①酸浸液制备取硫铁矿烧渣3000g，其中烧渣含Fe203 :74. 41%， FeO:8. 94%， A1203 :3. 24%。在10L的三颈瓶中加入50%的硫酸5300mL，启动搅拌，缓慢加入上述烧渣。 控制反应温度为115t:，反应4小时后，加适量水，趁热过滤所得到含铁的酸浸液，酸浸液中 Fe3+为132. 46g/L、 Fe2+为31. 28g/L、 Al3+为1. 154g/L。 ②片状氧化铁制备取2S14mL上述含铁酸浸液加入到10L的高压釜内，向其加入 67mL工业级30% H202调整Fe2+/Fe3+摩尔比为0. l，加10. 2g硫酸铝调整Al3+/Fe3+摩尔比为 0. 02，接着加水稀释至3L得到Fe3+浓度为2. 5mol/L酸浸液后，加入浓氨水中和使Fe3+完全 沉淀至溶液pH为7. 0，加入30g三氧化二晶种，最终加水稀释至6L。迅速升温至26(TC下水 热反应O. 5h，反应后迅速冷却，产物经过滤、洗涤、干燥得到片状氧化铁。经X射线衍射实验 证实其物相是a-Fe203。水热法所得片状氧化铁质量为601g，产率为95. 1%，片状氧化铁 中Fe203含量为98. 56% 。过滤滤液中使用氨水调节溶液pH值为7后，加入双氧水30mL氧 化滤液中Fe2+，静置4h，过滤得到纯硫酸铵溶液，蒸发结晶得到1450g白色固体硫酸铵。
实施例3 : ①酸浸液制备取硫铁矿烧渣3000g，其中烧渣含Fe203 :74. 41%， FeO :8.94%， A1203 :3. 24%。在10L的三颈瓶中加入50%的硫酸5300mL，启动搅拌，缓慢加入上述烧渣。 控制反应温度为115"C，反应4小时后，加适量水，趁热过滤所得到含铁的酸浸液，酸浸液中 Fe3+为132. 46g/L、 Fe2+为31. 28g/L、 Al3+为1. 154g/L。 ②片状氧化铁制备取3650mL上述含铁酸浸液加入到10L的高压釜内，向其加入 83mL工业级30% H202调整Fe2+/Fe3+摩尔比为0. 07，加288. 65g硫酸铝调整Al3+/Fe3+摩尔比为0. 10，接着加水稀释至4L得到F^+浓度为2. 5mol/L酸浸液后，加入浓氨水中和使Fe" 完全沉淀至溶液pH为7. 0，加入40g三氧化二晶种，最终加水稀释至8L。迅速升温至230°C 下水热反应O. 5h，反应后迅速冷却，产物经过滤、洗涤、干燥得到片状氧化铁。经X射线衍射 实验证实其物相是a -Fe203。水热法所得片状氧化铁质量为820g，产率为97.5%，片状氧化 铁中Fe203含量为97. 8% 。在过滤滤液中加入900gCa0后，加热至IO(TC，经负压吹脱0. 5h 回收氨，回收率达到97.5%。
权利要求
一种含铁溶液氨水沉淀法制备片状氧化铁的方法，其特征在于首先将含三价铁渣与30-60％的硫酸在低于150℃条件下反应后过滤得到含铁的酸浸液；调整酸浸液中Fe2+/Fe3+摩尔比为0.001～1、Al3+/Fe3+摩尔比为0.001～0.5，加氨水中和使酸浸液中Fe3+完全沉淀，并在溶液中加入三氧化二铁晶种0.001～20g/L，在温度为150～350℃、反应时间为0.5～24h进行水热反应后过滤得到片状氧化铁和滤液。
2. 根据权利要求1所述的含铁溶液氨水沉淀法制备片状氧化铁的方法，其特征在于 调整酸浸液中Fe27Fe3+摩尔比用的氧化剂为NaC103、 H202或HN03。
3. 根据权利要求1所述的含铁溶液氨水沉淀法制备片状氧化铁的方法，其特征在于 所述滤液经蒸发结晶回收副产品硫酸铵，或向滤液中投加石灰乳液后经吹脱法回收氨。
全文摘要
一种含铁溶液氨水沉淀法制备片状氧化铁的方法，本发明将含三价铁废渣与硫酸反应得到含铁酸浸液，将酸浸液加入高压釜中，调整酸浸液中Fe2+/Fe3+的摩尔比为0.001～1、Al3+/Fe3+的摩尔比为0.001～0.5，加氨水中和使溶液中Fe3+完全沉淀后，并在溶液中加三氧化二铁晶种0.001～20g/L，控制温度为100～360℃和反应时间为0.05～48h，产物经过滤、洗涤、干燥、粉碎得到片状氧化铁，滤液经蒸发结晶得到副产品硫酸铵或经吹脱制备氨水。本发明降低了片状氧化铁的生产成本；利用含三价铁废渣制备含铁酸浸液工艺简单，资源得到利用，具有环境效益和经济效益。
文档编号C01G49/06GK101792185SQ20101010211
公开日2010年8月4日 申请日期2010年1月28日 优先权日2010年1月28日
发明者刘昭成, 郑雅杰 申请人:中南大学