专利名称：一种低吸水量重质氧化铁黄颜料的制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低吸水量重质氧化铁黄颜料，通过改变普通氧化铁黄晶种的制备工艺实现的。
背景技术：
氧化铁黄又称羟基铁简称铁黄，是一种化学性质比较稳定的碱性氧化物，化学分子式为!^e2O3 · H2O或i^eOOH，呈黄色粉末状。色泽带有鲜明纯洁的赭黄色，并有从柠檬色到橙色一系列色光。具有良好的颜料特性，如着色力、遮盖力均很高、无毒同时耐光性好，耐碱。广泛用于建材、涂料、油漆、塑料、橡胶、电子材料、烟草、化妆品等行业。工业上广泛采用湿法硫酸盐氧化方法生产氧化铁黄(USP1327061，USP1368748)。 该工艺通常有两个步骤第一步是在20—50摄氏温度用碱(通常是氢氧化钠溶液)沉淀硫酸亚铁并通入空气氧化来制备晶种，在这个过程中，Fe (OH)2胶体与空气中的氧气作用，生成狗00!1，颜色由墨绿变成灰绿，直至土淡黄色时候，反应停止。然后将空气，铁皮和晶种在硫酸亚铁(7%-10%)介质中，使亚铁和空气中的氧作用生成三价铁沉积于晶种上，同时析出硫酸，和铁皮反应生产硫酸亚铁，经不断氧化，按所选的条件和要求的颜料颜色深浅不同， 反应时间可以是几十小时到几天。反应完毕用筛子除去杂质和粗粒，用水洗除去水溶性盐， 用烘房或带状干燥器进行干燥，然后用粉碎机粉碎得到氧化铁黄颜料。利用上述工艺生产的氧化铁黄颜料，其产品吸水量为5(T65g/100g、堆积密度在0.35 g /cnTO. 65 g /cm3之间。2、现有重质氧化铁黄颜料相关专利如下
2. 1、高密度重质氧化铁黄颜料的生产方法(专利号200810062586) 该发明涉及高密度重质氧化铁黄颜料的生产方法，该方法包括以下的步骤晶种制备和氧化，然后再过筛压干致滤饼状，再滤饼送入双桨叶干燥机和盘式连续干燥机干燥，盘式连续干燥机干燥时进行研磨，使产品堆积密度达到0. 70 g /cnT 1.2 g /cm3。该发明的方法制备得到的高密度重质氧化铁黄，堆积密度比普通铁黄高了近一倍左右，吸油量要比普通氧化铁黄偏低将近20 %左右，着色强度比普通氧化铁黄高，在同等条件下着色，可以降低颜料的使用量。2. 2、一种重质氧化铁黄及其制备方法(专利号200610巧4997)
该发明涉及一种重质氧化铁黄，所述的重质氧化铁黄含有高密度氧化铁黄粉末组成， 所述的高密度氧化铁黄粉末是将氧化铁黄粉经过球磨机的振动球磨或球磨制得，通过球磨方法制得的重质氧化铁黄的堆积密度比普通氧化铁黄提高了 10% 70%，因而同质量的氧化铁黄颜料所占用的贮存及运输的堆放空间大大减小，降低了运输成本。
发明内容
本发明的主要任务是通过改变普通氧化铁黄晶种的制备工艺，以改变其晶核粒子形貌，并加入少量Si2+盐作为晶核结构调节剂，从而使最终制得的氧化铁黄颜料具有低吸水量、高密度特性。本发明的优点在于本工艺简单易操作，所制备的氧化铁黄颜料吸水量为3(T38g/100g、堆积密度达到1.05 g / cm3 1.32 g / cm3，其吸水量比普通氧化铁黄降低了 40% 50%，堆积密度比普通氧化铁黄提高了 1倍左右，而不需要采用任何机械挤压 (专利号200810062586)、球磨(专利号200610巧4997)等密实化设备，以降低能源消耗及生产成本。本发明的技术解决方案是
一种制备重质氧化铁黄颜料的新工艺，改变普通氧化铁黄晶种的制备工艺，我们采用 Na2CO3部分代替常规使用的NaOH溶液沉淀硫酸亚铁并通入空气氧化来制备晶种，并掺杂助剂锌盐，以改变其晶核粒子形貌，在这个过程中，Fe(OH) 2及!^eCO3胶体同时与空气中的氧气作用，生成i^eOOH，颜色由墨绿变成灰绿，直至土淡黄色时候，反应停止。NaOH铁黄晶种反应方程式为 FeS04+2Na0H=Fe (OH) 2+Na2S04
2Fe(OH) 2 +1/202=2Fe00H+ H2O Na2COj^黄晶种反应方程式为 FeSO4+ Na2C03=FeC03+Na2S04 2FeC03 +1/20 2 + 3H20 = 2Fe00H+ 2H2C03
再将上述晶种作载体，FeSO4溶液为介质，在过量的金属铁皮条件下加热通入空气，将狗2+氧化成!^3+而沉积于晶种上，同时析出的硫酸再与铁皮作用生成新的狗SO4，如此不断地循环反应，促使颗粒长大，逐渐形成水合氧化铁(即氧化铁黄)其反应方程式如下 2FeS04+3H20+l/20 2=2Fe00H+2H2S04 Fe+H2S04=FeS04+ H2 个
氧化48— 60小时时间后，达到标准样时放桶出料，经过筛，压滤，漂水，干燥，粉碎，即得成品。进一步地，所述铁黄晶种的制备混碱溶液中Na2CO3与30%Na0H质量比为1 5 1 3。进一步地，所述铁黄晶种反应工艺条件加热温度为3(T40°C，空气通入量为 iri8M3/min ；所述铁黄氧化反应阶段，是以上述晶种作载体，FeSO4溶液为介质，在过量的金属铁皮条件下加热通入空气，不断地循环反应，促使晶种颗粒长大，具体加热温度为 8(T90°C，空气通入量为12 16M3/min。本发明的优点在于低吸水量重质氧化铁黄颜料，通过改变普通氧化铁黄晶种的制备工艺，并加入少量&12+盐作为晶核结构调节剂，以改变其晶核粒子形貌，众所周知，普通铁黄颗粒分子形状为针状，长短轴比为Γ7 :1，平均粒径0.2X0. 8 μ m，比表面积 8^12 (m2/g)；而通过上述改变后所制得的铁黄颗粒分子形状为类球状，平均粒径0.55 μ m， 比表面积仅为3. 5^8 (m2/g)；使其产品吸水量由普通铁黄的5(T65g/100g降低到改变后的 3(T38g/100g，其堆积密度由普通铁黄的0. 35 g /cnTO. 65 g /cm3增加到改变后的1. 05 g / cm3 1.32 g / cm3。因而，本工艺可使最终制得的氧化铁黄颜料具有低吸水量、高密度(重质)特性。使用本颜料时，可大大减少水或水性助剂的用量，有利于生产高固含量色浆等；另外，同等重量的氧化铁黄颜料所占用的贮存及运输堆放空间大大减小，降低了贮存及运输成本。本颜料特别适用于建筑材料及水性涂料着色领域。
具体实施例方式实施例1(实验序号5): 晶种制备
将精制、澄清后的钛白副产硫酸亚铁4. 0吨(折100%计算)投入铁黄晶种反应桶(体积为60M3)中，加入自来水将其稀释成25%的硫酸亚铁溶液，并用蒸汽加热至32°C，加入30% 浓度NaOH溶液1. 34吨，再加入30%浓度的纯碱溶液(折100%计算为0. 35吨)部分中和上述硫酸亚铁溶液，最后通入空气(iri5M3/min)将其氧化成土淡黄色的铁黄晶种，整个晶种氧化过程大约耗时11小时。氧化反应
将上述铁黄晶种液泵入已清洗干净、加满铁皮的氧化桶(体积为120M3)内，并加入一定量的水兑稀(约15 M3)，控制亚铁亚铁浓度在4(T60g/L之间，同时打开蒸汽、空气阀门，鼓入空气(12 13M7min)开始氧化，继续升温达83、5°C并保持恒定，在整个氧化反应过程中每隔8小时检测一次硫酸亚铁浓度并维持其上述所需的亚铁亚铁浓度值，并不定期检查和补加桶内铁皮量；反应到一定时间(约48小时)后，进行中间抽样检验桶内料液颜色，直至桶内料液颜色与标样(313G)近似。关掉蒸汽，但仍然鼓入少量空气，以防止桶内料液沉降，并开始快速放料，经200目过筛，除去物料中的机械杂质，料液流入成品池内，再将料液打入隔膜压滤机进行过滤漂洗，并压干致滤饼状；经烘房干燥、粉碎即得成品。实测铁黄颜料吸水量为38g/100g，堆积密度达到1. 05 g /cm3。实施例2 (实验序号11) 晶种制备
将精制、澄清后的钛白副产硫酸亚铁4. 0吨(折100%计算)投入铁黄晶种反应桶(体积为60M3)中，加入自来水将其稀释成25%的硫酸亚铁溶液，加入七水硫酸锌240公斤，并用蒸汽加热至32°C，加入30%浓度NaOH溶液1. 47吨，再加入30%浓度的纯碱溶液(折100% 计算为0. 30吨)部分中和上述硫酸亚铁溶液，最后通入空气(14 15M7min)将其氧化成土淡黄色的铁黄晶种，整个晶种氧化过程大约耗时10. 5小时。氧化反应
利用上述铁黄晶种进行氧化反应，氧化反应条件同上。实测最终铁黄颜料吸水量为 30g/100g，堆积密度为 1.32 g /cm3。对比实施例
在铁黄晶种亚铁总量(4吨)及亚铁中和量(2. 2吨)固定的情况下，改变纯碱(Na2CO3) 与液碱(NaOH)比例及晶种助剂加量的变化，观测对最终铁黄颜料堆积密度及吸油量的影响结果如下表
权利要求
1.一种低吸水量重质氧化铁黄颜料的制备工艺，其特征在于改变普通氧化铁黄晶种的制备工艺，采用Na2CO3部分代替常规使用的NaOH溶液沉淀硫酸亚铁并通入空气氧化来制备晶种；所述反应中应用助剂锌盐改变其晶核粒子形貌，本反应中，Fe(OH) 2及!^eCO3胶体同时与空气中的氧气作用，生成i^eOOH，方程式如下NaOH铁黄晶种反应方程式为FeS04+2Na0H=Fe (OH) 2+Na2S042Fe(OH) 2 +1/20 2=2Fe00H+ H2O ；Na2COj^黄晶种反应方程式为FeSO4+ Na2C03=FeC03+Na2S042FeC03 +1/20 2 + 3H20 = 2Fe00H+ 2H2C03 ；再将上述晶种作载体，FeSO4溶液为介质，在过量的金属铁皮条件下加热通入空气，将 Fe2+氧化成!^3+而沉积于晶种上，同时析出的硫酸再与铁皮作用生成新的FeSO4,如此不断地循环反应，促使颗粒长大，逐渐形成水合氧化铁(即氧化铁黄)其反应方程式如下 2FeS04+3H20+l/20 2=2Fe00H+2H2S04 Fe+H2S04=FeS04+ H2 个氧化48— 60小时时间后，达到标准样时放桶出料，经过筛，压滤，漂水，干燥，粉碎，即得成品。
2.根据权利要求1所述的一种低吸水量重质氧化铁黄颜料的制备工艺，其特征在于 所述铁黄晶种的制备混碱溶液中Na2CO3与30%Na0H质量比为1:5 1:3。
3.根据权利要求1所述的一种低吸水量重质氧化铁黄颜料的制备工艺，其特征在于 所述铁黄晶种反应工艺条件加热温度为3(T40°C，空气通入量为iri8M7min ；所述铁黄氧化反应阶段，是以上述晶种作载体，FeSO4溶液为介质，在过量的金属铁皮条件下加热通入空气，不断地循环反应，促使晶种颗粒长大，具体加热温度为8(T90°C，空气通入量为 12 16M3/min。
全文摘要
本发明公开了一种低吸水量重质氧化铁黄颜料的制备工艺，其特征在于改变普通氧化铁黄晶种的制备工艺，采用Na2CO3部分代替常规使用的NaOH溶液沉淀硫酸亚铁并通入空气氧化来制备晶种；并加入少量Zn2+盐作为晶核结构调节剂，以改变其晶核粒子形貌，达到低吸水量、高密度特性。本发明的优点在于本工艺简单易操作，所制备的氧化铁黄颜料吸水量为30~38g/100g、堆积密度达到1.05ｇ／cm3～1.32ｇ／cm3，其吸水量比普通氧化铁黄降低了40％～50％，堆积密度比普通氧化铁黄提高了1倍左右。
文档编号C01G49/06GK102390871SQ201110233358
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年8月16日
发明者杨建明, 谭刚, 邵玉祥 申请人:南通宝聚颜料有限公司