一种氧化铁红的制备装置及方法

本发明涉及氧化铁红制备，特别是一种氧化铁红的制备装置及方法。

背景技术：

1、氧化铁红是目前建筑中必不可少的原料，适用于各类混凝土中预制件和建筑制品材料作为颜料或着色剂，还可用于纸张、皮革的着色等，由于其具有分散性好、贮存稳定，与应用体系中其他成分相溶性好，能增强油漆的防锈、抗紫外线等性能，所以氧化铁红的制备在工业领域极其重要。但是传统制备氧化铁红的手段会消耗大量的能源，制备原料处理不当会造成环境污染，所以目前迫切需要一套完整且节能的氧化铁红的制备装置。

2、工业余烟废弃是如今实现绿色减碳迫切解决的问题，其排放到大气中会造成严重的大气污染，会形成光化学烟雾，一些物质会与臭氧层发生光化学反应，造成臭氧层空洞，引起温室效应等。另外，工业余烟中含有大量的余热，直接排放会造成能源的浪费。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述或现有技术中存在其排放到大气中会造成严重的大气污染，会形成光化学烟雾，一些物质会与臭氧层发生光化学反应，工业余烟中含有大量的余热，直接排放会造成能源的浪费的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是提供一种氧化铁红的制备装置及方法。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：余烟回收单元，包括一级回收模块和二级回收模块以及蓄热器，所述一级回收模块包括热交换通道、石英纤维滤膜、入烟口、冷凝液排泄阀，所述二级回收模块包括出烟口、注水换热管、拱形通道；

5、所述一级回收模块和二级回收模块通过拱形通道连接，所述出烟口一侧连接冷凝液排泄阀，所述石英纤维滤膜位于一级回收模块底部和入烟口顶部，所述拱形通道一端连接热交换通道另一端连接注水换热管，所述一级回收模块一端与蓄热器连接；

6、制冷单元，包括压缩机、蒸发器、膨胀阀以及冷凝器，所述压缩机分别连接蒸发器和冷凝器，所述膨胀阀的两端分别连接蒸发器和冷凝器，所述制冷单元一端连接出烟口。

7、作为本发明氧化铁红的制备装置的一种优选方案，其中：酸溶反应单元，包括酸溶腔、进料口、碎料扇、调浆室、螺旋式搅拌器、泄气阀、酸性气体罐、贴壁换热管、粗料滴孔以及手持喷粉器，所述酸溶腔一端连接冷凝器，所述泄气阀一侧连接酸溶腔另一侧连接酸性气体罐，所述碎料扇一端连接进料口，另一端连接调浆室，所述贴壁换热管围绕酸溶腔设置，所述粗料滴孔设于螺旋式搅拌器底部，所述手持喷粉器设于酸溶腔一侧。

8、作为本发明氧化铁红的制备装置的一种优选方案，其中：中和反应单元，包括中和腔、未净化滤液罐、净化滤液罐、晶种反应釜、氨水入口，所述中和腔一侧连接酸溶反应单元，所述中和腔另一侧分别连接未净化滤液罐和净化滤液罐，所述净化滤液罐一侧连接氨水入口，所述晶种反应釜顶部开设氨水入口。

9、作为本发明氧化铁红的制备装置的一种优选方案，其中：高温氧化单元，包括fe2o3高温合成箱、内嵌式硫酸皿、摇柄、旋钮、空气入口、小型鼓风机、氨气入口，所述内嵌式硫酸皿设于fe2o3高温合成箱，所述fe2o3高温合成箱一侧分别设有摇柄和氨气入口。

10、作为本发明氧化铁红的制备方法的一种优选方案，其中：在酸溶还原中，通过控制铁粉的用量、温度、ph等条件，实现铁的高效浸出；

11、在晶种制备过程中，通过调控硫酸亚铁溶液的浓度、温度、通气量等条件，得到合格晶种，为后续的氧化合成奠定了基础；

12、在高温氧化合成中，选用合格晶种，并控制温度、反应时间等参数，获得高品质氧化铁红产品。

13、作为本发明氧化铁红的制备方法的一种优选方案，其中：在酸溶还原过程中，调整浓硫酸与铁粉用量，保持温度为90℃，控制ph＝5；

14、在晶种制备过程中，调整硫酸亚铁的浓度为9g/l、温度为15℃、通气量为10l/h，以及调控定向结晶。

15、作为本发明氧化铁红的制备方法的一种优选方案，其中：对比铁粉与铁块和na2so3反应的浸出率。

16、作为本发明氧化铁红的制备方法的一种优选方案，其中：通过调控温度改变硫酸亚铁晶体的析出量。

17、作为本发明氧化铁红的制备方法的一种优选方案，其中：通过调整硫酸的用量改变铁的浸出率；

18、通过ph值升降，判断al3+浓度和fe2+浓度升降。

19、作为本发明氧化铁红的制备方法的一种优选方案，其中：通过浓硫酸调节ph值至3～4，通入空气使体系升温至85℃，再通入硫酸亚铁溶液和氨水，反应时间为60h，加入不同的晶种；当晶种比为50％时，测量铁红中fe2o3含量。

20、本发明的有益效果：过两次回收余烟中的余热，实现热量回收彻底，一级余烟回收热量存储供用户使用，二级余烟回收热量作为水源热泵的低温热源，做到能源的充分利用，低碳环保；利用废料尾渣制备工业材料氧化铁红，实现制备过程无污染，一体化综合利用，安全高效，绿色可持续。

技术特征：

1.一种氧化铁红的制备装置，其特征在于：包括，

2.氧化铁红的制备装置，其特征在于：还包括酸溶反应单元(300)，包括酸溶腔(301)、进料口(302)、碎料扇(303)、调浆室(304)、螺旋式搅拌器(305)、泄气阀(306)、酸性气体罐(307)、贴壁换热管(308)、粗料滴孔(309)以及手持喷粉器(310)，所述酸溶腔(301)一端连接冷凝器(204)，所述泄气阀(306)一侧连接酸溶腔(301)另一侧连接酸性气体罐(307)，所述碎料扇(303)一端连接进料口(302)，另一端连接调浆室(304)，所述贴壁换热管(308)围绕酸溶腔(301)设置，所述粗料滴孔(309)设于螺旋式搅拌器(305)底部，所述手持喷粉器(310)设于酸溶腔(301)一侧。

3.氧化铁红的制备装置，其特征在于：还包括中和反应单元(400)，包括中和腔(401)、未净化滤液罐(402)、净化滤液罐(403)、晶种反应釜(404)、氨水入口(405)，所述中和腔(401)一侧连接酸溶反应单元(300)，所述中和腔(401)另一侧分别连接未净化滤液罐(402)和净化滤液罐(403)，所述净化滤液罐(403)一侧连接氨水入口(405)，所述晶种反应釜(404)顶部开设氨水入口(405)。

4.氧化铁红的制备装置，其特征在于：还包括高温氧化单元(500)，包括fe2o3高温合成箱(501)、内嵌式硫酸皿(502)、摇柄(503)、旋钮(504)、空气入口(505)、小型鼓风机(506)、氨气入口(509)，所述内嵌式硫酸皿(502)设于fe2o3高温合成箱(501)，所述fe2o3高温合成箱(501)一侧分别设有摇柄(503)和氨气入口(509)。

5.一种氧化铁红的制备方法，其特征在于：包括权利要求1-4所述的氧化铁红的制备装置，以及，

6.如权利要求5所述的氧化铁红的制备方法，其特征在于：在酸溶还原过程中，调整浓硫酸与铁粉用量，保持温度为90℃，控制ph＝5；

7.如权利要求6所述的氧化铁红的制备方法，其特征在于：对比铁粉与铁块和na2so3反应的浸出率。

8.如权利要求7所述的氧化铁红的制备方法，其特征在于：通过调控温度改变硫酸亚铁晶体的析出量。

9.如权利要求8所述的氧化铁红的制备方法，其特征在于：通过调整硫酸的用量改变铁的浸出率；

10.如权利要求8或9所述的氧化铁红的制备方法，其特征在于：通过浓硫酸调节ph值至3～4，通入空气使体系升温至85℃，再通入硫酸亚铁溶液和氨水，反应时间为60h，加入不同的晶种；当晶种比为50％时，测量铁红中fe2o3含量。

技术总结
本发明涉及氧化铁红制备技术领域，特别是一种氧化铁红的制备装置及方法，该装置包括余烟回收单元、制冷单元、酸溶反应单元、中和反应单元和高温氧化单元。通过利用余烟中的余热和废料尾渣制备高品质氧化铁红，实现了能源的充分利用和绿色可持续发展，具有制备过程简单，可操作性强，环保、高效等优点。在制备方法方面，实验步骤中包括了硫酸量、还原剂选择、温度、pH值和晶种比等参数，实现了高铁的浸出率和高含铁量的铁红制备，为产业化生产提供了借鉴意义。因此，本发明最终达到工业余烟排放到大气中会造成严重的大气污染进行回收利用，减少光化学烟雾的形成，同时减少引起温室效应等。

技术研发人员：刘之恒,蒋绿林,冯陈晨
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15