本发明涉及无机颜料领域，尤其涉及一种用氟钛母液生产氧化铁黑的方法。
背景技术：
氟钛酸钾系无色单斜片状晶体或白色粉末，主要作为钛合金的冶金助剂。目前氟钛酸钾的主要生产工艺为钛铁矿溶于氢氟酸生成氟钛酸亚铁溶液，过滤后滤液再和氯化钾溶液反应得到氟钛酸钾。但在生产氟钛酸钾过程中会产生氟钛母液，氟钛母液主要成分为氯化亚铁、氯化铁。
目前，还未有任何行之有效的方法对氟钛母液再利用，通常处理氟钛母液的方法为将这些废液中和暴气后，压滤成废渣堆存，但这样既对环境造成污染，又浪费铁资源。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用氟钛母液生产氧化铁黑的方法，能够对氟钛母液再利用，减少对环境的污染。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用氟钛母液生产氧化铁黑的方法，包括以下步骤：
a)将铁片加入到氟钛母液中，反应得到氯化亚铁溶液；
b)用氨中和步骤a)得到的所述氯化亚铁溶液，生成氢氧化亚铁凝胶；
c)将步骤b)得到的所述氢氧化亚铁凝胶加热并加入氯酸钠氧化，得到氧化铁黑浆料；
d)将步骤c)得到的所述氧化铁黑浆料过滤、水洗、干燥、粉碎即得氧化铁黑。
优选地，步骤a)中所述反应的温度为50～80℃，反应终点为所述氯化亚铁溶液的PH≥4.0。
优选地，步骤a)之后还包括对所述氯化亚铁溶液的浓度进行调整，使得调整后的所述氯化亚铁溶液的浓度为50～80g/L(以Fe表示)。
优选地，所述氨为氨的水溶液或液态氨。
优选地，步骤b)中所述中和的终点为所述氢氧化亚铁凝胶的PH值为8～10。
优选地，所述氯酸钠配制成水溶液加入到所述氢氧化亚铁凝胶中。
优选地，步骤c)中所述氢氧化亚铁凝胶加热至90～100℃，整个氧化过程的PH值保持在7～9，氧化温度保持在90～100℃。
优选地，步骤d)中所述水洗终点为洗涤水的导电率小于1000μs/cm。
本发明提供的一种用氟钛母液生产氧化铁黑的方法，使用氯酸钠为氧化剂，使反应终点易于判断，产品质量更好，且能耗及生产成本比空气氧化法更低。相比于传统的空气氧化法，本发明具有如下几个优点：1)氧化反应速度非常快，可大幅度提高设备的生产能力，降低能耗及生产成本；2)所得到的氧化铁黑蓝相值远高于传统的铁黑产品，在内、外墙涂料的应用上有更好的使用效果；3)传统的空气氧化法在生产过程中会产生大量的高温含氨尾气，尾气处理系统复杂，而本发明几乎没有尾气产生。其次本发明提供的方法可充分利用工业废料生产出合格的氧化铁黑产品，减少对环境的污染，增加企业的经济效益。
具体实施方式
本发明公开了一种用氟钛母液生产氧化铁黑的方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所述类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及引用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明提供的一种用氟钛母液生产氧化铁黑的方法，包括以下步骤：
a)将铁片加入到氟钛母液中，反应得到氯化亚铁溶液；
b)用氨中和步骤a)得到的氯化亚铁溶液，生成氢氧化亚铁凝胶；
c)将步骤b)得到的氢氧化亚铁凝胶加热并加入氯酸钠氧化，得到氧化铁黑浆料；
d)将步骤c)得到的氧化铁黑浆料过滤、水洗、干燥、粉碎即得氧化铁黑。
上述技术方案中，使用氯酸钠为氧化剂，使反应终点易于判断，产品质量更好，且能耗及生产成本比空气氧化法更低。制得的氧化铁黑晶粒细，粒径均匀，具有饱和蓝墨光黑色，着色力高、遮盖力强，适用于建筑行业、涂料行业的着色。其次本发明提供的方法可充分利用工业废料生产出合格的氧化铁黑产品，减少对环境的污染，增加企业的经济效益。
在本发明中，将铁片加入到氟钛母液中，能够中和母液中的游离酸，将Fe3+还原为Fe2+，Ti4+还原为Ti3+并水解生成Ti(OH)3沉淀，过滤得到符合生产要求的氯化亚铁溶液，化学反应如下：
2FeCl3+Fe＝3FeCl2；
2HCl+Fe＝FeCl2+H2↑；
2TiCl4+Fe＝2TiCl3+FeCl2；
TiCl3+3H2O＝Ti(OH)3↓+3HCl。
在本发明的实施例中，铁片与氟钛母液的反应温度为50～80℃，反应终点为氯化亚铁溶液的PH≥4.0。
在本发明的实施例中，将上述过滤得到的氯化亚铁溶液的浓度进行调整，调整后氯化亚铁的浓度为50～80g/L(以Fe表示)。在其他实施例中，调整方法为加水用于调整氯化亚铁浓度。
得到氯化亚铁溶液后加入氨水中和，生成氢氧化亚铁溶液，化学反应如下：
FeCl2+2NH3+2H2O＝Fe(OH)2↓+2(NH4)Cl。
在本发明的实施例中，氨为氨的水溶液或液态氨。
在本发明的实施例中，中和终点为所述氢氧化亚铁凝胶的PH值为8～10。
得到氢氧化亚铁凝胶加热并加入氯酸钠氧化，得到氧化铁黑浆料，化学反应如下：
6Fe(OH)2+NaClO3+3H2O＝6Fe(OH)3+NaCl；
Fe(OH)2+2Fe(OH)3＝Fe(OH)2·2Fe(OH)3＝Fe3O4+4H2O。
在本发明的实施例中，氯酸钠配制成水溶液加入到所述氢氧化亚铁凝胶中。
得到氧化铁黑浆料后，对其过滤、水洗、干燥、粉碎得到氧化铁黑。
在本发明的实施例中，水洗终点为洗涤水的导电率小于1000μs/cm，水洗的目的是为了洗涤浆料中的水溶性盐，使氧化铁黑浆料中的水溶物指标达到标准。
本发明提供的技术方案也适用于其他行业产生的氯化亚铁用来生产氧化铁黑颜料，特别适用于钢铁酸洗行业产生的酸洗废液用来生产氧化铁黑颜料。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的用氟钛母液生产氧化铁黑的方法进行详细描述。
实施例1
取约4000ml氟钛母液于5L的烧杯中，加入过量的小铁片，加热至50～60℃，反应至溶液PH＝4.0，抽滤，滤掉沉淀Ti(OH)3，并分析滤液中氯化亚铁浓度(以Fe表示)为86g/L；取氯化亚铁溶液2090ml于5L烧杯中，加入水910ml调整氯化亚铁浓度，搅拌均匀，加入浓度15％氨水中和，调节至PH＝10；加热至90℃，慢慢滴加浓度为10％的氯酸钠溶液380ml，氧化过程中保持PH值在8.5～9.0范围内，温度90～95℃。氯酸钠加完后反应结束，浆料抽滤，用水洗涤滤饼至洗水电导率小于1000μs/cm，之后在烘箱烘干，得到氧化铁黑。
实施例2
取约4000ml氟钛母液于5L的烧杯中，加入过量的小铁片，加热至60～70℃，反应至溶液PH＝4.5，抽滤，滤掉沉淀Ti(OH)3，并分析滤液中氯化亚铁浓度(以Fe表示)为89.2g/L；取氯化亚铁溶液2180ml于5L烧杯中，加入水820ml调整氯化亚铁的浓度，搅拌均匀，加入浓度15％氨水中和，调节至PH＝9；加热至93℃，慢慢滴加浓度为10％的氯酸钠溶液410ml，氧化过程中保持PH值在7.5～8.5范围内，温度93～95℃。氯酸钠加完后反应结束，浆料抽滤，用水洗涤滤饼至洗水电导率小于1000μs/cm，之后在烘箱烘干，得到氧化铁黑。
实施例3
取约4000ml氟钛母液于5L的烧杯中，加入过量的小铁片，加热至70～80℃，反应至溶液PH＝4.5，抽滤，滤掉沉淀Ti(OH)3，并分析滤液中氯化亚铁浓度(以Fe表示)为88.5g/L；取氯化亚铁溶液1865ml于5L烧杯中，加入水1135ml调整滤液浓度，搅拌均匀，加入浓度15％氨水中和，调节至PH＝8.5；加热至95℃，慢慢滴加浓度为10％的氯酸钠溶液350ml，氧化过程中保持PH值在7.0～8.0范围内，温度95～100℃。氯酸钠加完后反应结束，浆料抽滤，用水洗涤滤饼至洗水电导率小于1000μs/cm，之后在烘箱烘干，得到氧化铁黑。
将实施例1～3制得的氧化铁黑参照国标GB/T1863-2008分析，并采用市场上销售的757氧化铁黑作为检测的标准样品，检测结果见表1。
由上述结果可以看出，本发明提供的方法生产的氧化铁黑，各项检测指标达到了国标GB/T1863-2008的标准。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。