专利名称：一种制备磁性氧化铁的方法
技术领域：
本发明具体涉及一种制备磁性氧化铁Fe2h 333O32的方法，属于脱硫技术领域。
背景技术：
本申请人一直致力于无定形羟基氧化铁脱硫性能的研究，早在2010年发表了题为《常温脱硫剂羟基氧化铁的制备与性能评价》的文章(全国气体净化信息站2010年技术交流会论文集第68-71页)，该文章中公开了无定形羟基氧化铁的实验室制备思路，而且用数据验证了无定形羟基氧化铁脱硫和再生的反应机理。但是，上述研究也只是处于实验室摸索阶段，本申请人进行上述研究的最终目的还是为了实现在工业上大批量生产高纯度、闻硫容的无定形轻基氧化铁 。但是截止目前，实际应用的无定形羟基氧化铁脱硫剂并不常见，即使市场上销售的所谓的无定形羟基氧化铁脱硫剂，也因其无定形羟基氧化铁的纯度很低(低于40%)，而其它不能再生的铁氧化物(四氧化三铁、三氧化二铁、其它晶态的羟基氧化铁等)含量高，而导致这些无定形羟基氧化铁脱硫剂不仅脱硫性能差，而且再生困难。现有技术中，2006年10月第34卷第10期的《煤炭科学技术》公开了一篇名为《不同碱比制备羟基氧化铁的脱硫活性研究》的文献，该文献提供了一种无定形羟基氧化铁的制备方法，具体步骤为:在反应器中加入一定量蒸馏水和亚铁盐，开启搅拌，通入氮气保护，待亚铁盐溶解后，根据碱比=1滴加入一定量的碱溶液，待滴加完毕后将氮气切换为空气，开始氧化反应，当[Fe3+] / [ SFe]转化率达100%，纸析法观察溶液的颜色不变化时，氧化反应结束，洗涤脱除样品内部含有的Na+离子，即得到无定形羟基氧化铁滤饼。在上述操作条件下制备得到的无定形羟基氧化铁的纯度较低，在产品中还存在大量的铁氧化物和其它晶态的羟基氧化铁，从而导致其作为脱硫剂使用时存在纯度低、硫容低且不能再生的问题。造成这种现象的原因主要在于，无定形羟基氧化铁的制备受到PH值、温度、加料速度等操作条件的强烈影响，不同的操作条件间细微的变化将导致无定形羟基氧化铁、铁氧化物、其它各个晶态的羟基氧化铁的含量存在很大差异，因此要探索出可制备高纯度、高硫容无定形羟基氧化铁的操作条件是非常困难的。本申请人早在2008年申请的公开号为CN101585557A的专利文件中公开了无定形羟基氧化铁用于制备磁性氧化铁Fe21.333 032的用途，但如果利用上述文献中所公开的无定形羟基氧化铁制备磁性氧化铁，一方面所述无定形羟基氧化铁的纯度不高，另一方面由于其为实验室方法，需要氮气保护，工艺比较复杂且制备成本较高，因此仍旧不适用于工业化生产。
发明内容
为了解决利用现有技术中的无定形羟基氧化铁的制备磁性氧化铁时，一方面所述无定形羟基氧化铁的纯度不高，另一方面由于其为实验室方法，需要氮气保护，工艺比较复杂且制备成本较高，因此仍旧不适用于工业化生产的问题，本申请人提供了一种能够制备高纯度无定形羟基氧化铁，进而制备得到磁性氧化铁Fe2h 333O32的新途径。本发明中所述的制备磁性氧化铁的技术方案为:
一种制备磁性氧化铁Fe21.333032的方法，包括如下步骤:
(1)将固体可溶性亚铁盐配制成溶液待用；
(2)配制氢氧化物溶液待用，
(3)将氢氧化物溶液和亚铁盐溶液并流进行反应，所述氢氧化物溶液和亚铁盐溶液的碱比=0.6 0.8，控制反应温度不超过30°C ；
(4)待步骤(3)中的反应结束后，向溶液中通入含氧气的气体进行氧化，控制溶液的pH值在6-8之间，直至氧化 结束；
(5)对步骤(4)得到的物料进行过滤、水洗，干燥；
(6)将步骤(5)得到的产物在250-400°C焙烧即可。所述步骤(6)中的焙烧温度为300_350°C。所述氢氧化物为第IA族或第IIA族元素的氢氧化物。所述亚铁盐溶液的浓度为1.3-1.8mol/L,所述氢氧化物溶液的浓度为4_6mol/L。在步骤(4)中，利用氢氧化物溶液控制溶液的pH值在6-8之间。在步骤(4)中，所述氢氧化物溶液的浓度为4-6mol/L，加料速度为10-20 ml/min。在所述步骤(3)中，控制所述亚铁盐溶液的加料速度为200-300ml/min，所述氢氧化物溶液的加料速度为50- 60 ml/min。步骤(3)和(4)中加入的氢氧化物溶液与所述亚铁盐溶液的碱比为1.05-1.25。所述步骤(5)中的干燥温度不超过90°C。在所述步骤(4)中，在向溶液中通入氧气进行氧化之前向所述溶液中加入水。所述步骤(4)中，氧化时间为10_15h。在步骤(4)中，所述含氧气的气体为空气，所述空气的通入量不低于700L/h。本发明中所述的制备磁性氧化铁Fe2h 333O32的方法，通过步骤(I)- (5)可制备得到无定形羟基氧化铁，所述无定形羟基氧化铁的制备可以认为是分为两步:第一步，Fe2+沉淀生成Fe (OH)2,第二步，Fe(OH)2经空气氧化生成FeOOH。经本申请人研究发现,氧化开始前的Fe(OH)2颗粒的粒度和生成环境会影响制备的无定型羟基氧化铁的纯度及性能，因此在第一步中，有两个至关重要的因素:1、反应温度；2、加入的氢氧化物溶液和亚铁盐溶液的碱比值，因为碱比值的大小会直接影响到Fe(OH)2颗粒的粒度以及溶液的pH值；本发明通过无数次的实验和研究发现，限定二者按照碱比=0.6-0.8加料，且控制反应温度不超过30°C，有利于高纯度无定形羟基氧化铁的生成。第二步氧化过中，首先是FeOOH在Fe (OH) 2颗粒表面进行成核，在成核过程中，Fe2+会生成绿锈，绿锈的化学组成为:
权利要求
1.一种制备磁性氧化铁Fe21.333 032的方法，包括如下步骤: (1)将固体可溶性亚铁盐配制成溶液待用； (2)配制氢氧化物溶液待用， (3)将氢氧化物溶液和亚铁盐溶液并流进行反应，所述氢氧化物溶液和亚铁盐溶液的碱比=0.6 0.8，控制反应温度不超过30°C ； (4)待步骤(3)中的反应结束后，向溶液中通入含氧气的气体进行氧化，控制溶液的pH值在6-8之间，直至氧化结束； (5)对步骤(4)得到的物料进行过滤、水洗，干燥； (6)将步骤(5)得到的产物在250-400°C焙烧即可。
2.根据权利要求1所述的制备磁性氧化铁Fe2h333O32的方法，其特征在于，所述步骤(6)中的焙烧温度为300-350°C。
3.根据权利要求1或2所述的制备磁性氧化铁Fe21.333032的方法，其特征在于，所述氢氧化物为第IA族或第IIA族元素的氢氧化物。
4.根据权利要求1或2所述的制备磁性氧化铁Fe21.333032的方法，其特征在于，所述亚铁盐溶液的浓度为1.3-1.8mol/L，所述氢氧化物溶液的浓度为4-6mol/L。
5.根据权利要求4所述的制备磁性氧化铁Fe21.333032的方法，其特征在于，在步骤(4)中，利用氢氧化物溶液控制溶液的PH值在6-8之间。
6.根据权利要求5所述的制备磁性氧化铁Fe21.333032的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述氢氧化物溶液的浓度为4-6mol/L，加料速度为10-20 ml/min。
7.根据权利要求1或2或6所述的制备磁性氧化铁Fe2h333O32的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，控制所述亚铁盐溶液的加料速度为200-300ml/min，所述氢氧化物溶液的加料速度为50- 60ml/min。
8.根据权利要求1或2或6所述的制备磁性氧化铁Fe2h333O32的方法，其特征在于，步骤(3)和(4)中加入的氢氧化物溶液与所述亚铁盐溶液的碱比为1.05-1.25。
9.根据权利要求1或2或6所述的制备磁性氧化铁Fe2h333O32的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的干燥温度不超过90°C。
10.根据权利要求8所述的制备磁性氧化铁Fe2h333O32的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，在向溶液中通入含氧气的气体进行氧化之前向所述溶液中加入水。
11.根据权利要求1或2或6或10所述的制备磁性氧化铁Fe2h333O32的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，氧化时间为10-15h。
12.根据权利要求11所述的制备磁性氧化铁Fe2h333O32的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述含氧气的气体为空气，所述空气的通入量不低于700L/h。
全文摘要
本发明提供了一种制备磁性氧化铁Fe21.333O32的方法，包括(1)将固体可溶性亚铁盐配制成溶液待用；(2)将固体氢氧化物配制成溶液使用；(3)将氢氧化物溶液和亚铁盐溶液并流进行反应，二者按照碱比=0.6加料，控制反应温度不超过30℃；(4)待步骤(3)中的反应结束后，向溶液中通入氧气进行氧化，在氧化过程中通过补加氢氧化物溶液，控制溶液的pH在6-8之间，直至氧化结束；(5)将步骤(4)得到的物料过滤，滤饼用水洗，干燥；(6)将步骤(5)得到的产物在250-400℃焙烧即可。
文档编号C01G49/02GK103183388SQ201110450768
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者刘振义, 王立贤 申请人:北京三聚环保新材料股份有限公司