本發(fā)明涉及氧化鐵黃生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生產(chǎn)氧化鐵黃的方法。
背景技術(shù)：
氧化鐵顏料是一種用途十分廣泛的無機(jī)顏料，其中氧化鐵黃的色澤鮮明，色光介于檸檬黃與橘黃之間，具有很高的顏料品質(zhì)。氧化鐵黃不僅本身是一種高品質(zhì)顏料，其在150-200℃條件下會脫水變色，變成氧化鐵紅，因此氧化鐵黃也可以作為氧化鐵紅的原料。
其最常用的生產(chǎn)方法有兩種，一種是空氣氧化法，另一種是液相法?？諝庋趸ㄉa(chǎn)氧化鐵黃主要分為兩步，一、氧化鐵晶種的制備，將硫酸亞鐵與氫氧化鈉作用制成氫氧化亞鐵。二、將制備好的氧化鐵晶種泵入氧化桶，與鐵和硫酸混合，并通入蒸汽加熱，將混合物的溫度控制在反應(yīng)溫度后，向反應(yīng)體系中通入空氣，利用空氣中的氧氣將硫酸亞鐵氧化，生成fe2o3·h2o，并以晶種為核逐漸生長，直至其顏色達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)樣品的需求。液相法的基本生產(chǎn)方法是，一、氧化鐵晶種的制備，將硫酸亞鐵與氫氧化鈉作用制成氫氧化亞鐵。二、將制備好的氧化鐵晶種泵入氧化桶，向氧化桶中通入空氣和硫酸亞鐵，并用工業(yè)純堿中和氧化過程中生成的硫酸，控制反應(yīng)的溫度和ph，直到反應(yīng)終點(diǎn)。
以上兩種方法均需要制備氧化鐵晶種，晶種的控制對氧化鐵黃的成型和顏色均有直接的影響，為了制備得到符合要求的氧化鐵黃，必須要嚴(yán)格控制晶種制備過程的溫度、ph、反應(yīng)時間和反應(yīng)產(chǎn)物的顏色等，制備得到的顏料顏色一致性難以控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)氧化鐵黃的方法，其解決了現(xiàn)有生產(chǎn)方法制備得到的氧化鐵黃顏色一致性難以控制的問題，具有制備方法簡單，顏色一致性好的效果。
本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：
一種生產(chǎn)氧化鐵黃的方法，包括如下步驟：s1：將碳酸鈣和水加入容器中，通入空氣并攪拌；s2：在容器中加入氯化亞鐵，碳酸鈣和氯化亞鐵的添加比等于或者高于兩者的化學(xué)計(jì)量比；s3：加熱至80-85℃，過程中不斷鼓入空氣，直至反應(yīng)到所需顏色，保溫30-60min，出料；s4：在出料后加入稀鹽酸溶液除去碳酸鈣；s5：經(jīng)漂洗、壓濾、烘干、粉碎、包裝成成品。
進(jìn)一步優(yōu)選為：步驟s1和s2中，碳酸鈣和氯化亞鐵的添加摩爾比為(1-1.08)：1。
進(jìn)一步優(yōu)選為：步驟s1和s2中，碳酸鈣和氯化亞鐵的添加摩爾比為1.04：1。
進(jìn)一步優(yōu)選為：步驟s3中，反應(yīng)過程中每隔2h檢測一次體系中的fe2+含量，每次取3個樣品，每兩個樣品之間時間間隔5min，若5min內(nèi)fe2+含量不下降，則補(bǔ)充碳酸鈣；補(bǔ)充的碳酸鈣的與所述步驟s2中加入的氯化亞鐵的摩爾比為0.01:1。
進(jìn)一步優(yōu)選為：步驟s4中，首先添加稀鹽酸的量為體系中相對于氯化亞鐵多出的ca2+所需消耗的氯化氫的80％，之后緩慢加入稀鹽酸溶液至不再產(chǎn)生氣泡。
進(jìn)一步優(yōu)選為：步驟s3中，空氣的流量控制在2000-3500l/min。
進(jìn)一步優(yōu)選為：步驟s4中，稀鹽酸溶液的濃度為0.1-0.3mol/l。
進(jìn)一步優(yōu)選為：空氣流量控制在2500l/min，稀鹽酸溶液的濃度為0.15mol/l，制備得到的氧化鐵黃中ca含量為4-8mg/千克氧化鐵顏料。
綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：1、本發(fā)明采用碳酸鈣來消耗亞鐵離子水解產(chǎn)生的h+，從而將水解反應(yīng)向正反應(yīng)的方向推進(jìn)，促進(jìn)氧化鐵的生成，使得反應(yīng)得以持續(xù)進(jìn)行，不需要用到昂貴的氫氧化鈉，碳酸鈣價格便宜，有利于節(jié)省成本；2、優(yōu)選了碳酸鈣與氯化亞鐵的添加比例，使得反應(yīng)時間較短，反應(yīng)速率合適，并且得到的產(chǎn)品具有較小的ca含量；3、優(yōu)選了空氣流量和后處理的稀鹽酸濃度，具有合適的反應(yīng)時間的同時得到的產(chǎn)品具有較小的ca含量；4、采用本發(fā)明申請的工藝制備得到的氧化鐵黃的顏色一致性較好，重復(fù)性好。
具體實(shí)施方式
以下對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。
實(shí)施例1：一種生產(chǎn)氧化鐵黃的方法，包括如下步驟：
s1：將碳酸鈣和水加入反應(yīng)罐中，反應(yīng)罐為體積為50m3的不銹鋼反應(yīng)釜，從反應(yīng)罐的底部通入空氣并不斷攪拌；
s2：在容器中加入氯化亞鐵，碳酸鈣和氯化亞鐵的添加摩爾比為1.04:1；
s3：將體系加熱至80℃，過程中不斷鼓入空氣，空氣流量為2500l/min；反應(yīng)過程中每隔2h檢測一次體系中的fe2+含量，每次抽取3個樣品，每兩個樣品之間時間間隔5min；若fe2+含量不下降，則向體系內(nèi)補(bǔ)充碳酸鈣后繼續(xù)反應(yīng)，碳酸鈣的每次補(bǔ)入量與步驟s2中加入的氯化亞鐵的摩爾比為0.01:1；若fe2+含量持續(xù)下降，則繼續(xù)反應(yīng)(本實(shí)施例中未補(bǔ)入碳酸鈣)；直到反應(yīng)體系的顏色接近標(biāo)樣(標(biāo)樣具有l(wèi)，a和b值，用cielab單位以飽和色測量，其中l(wèi)＝78，a＝-8，b＝85)，停止通氣，記錄反應(yīng)時間，并保溫30-60min，出料；
s4：在出料后加入0.15mol/l的稀鹽酸溶液除去碳酸鈣，首先加入與氯化亞鐵的摩爾比為0.032:1的稀鹽酸溶液，之后再緩慢滴加該稀鹽酸溶液直至不再出現(xiàn)氣泡；
s5：經(jīng)漂洗、壓濾、烘干、粉碎、包裝成成品。
制備得到的氧化鐵黃具有l(wèi)，a和b值，用cielab單位以飽和色測量，其中l(wèi)＝78.0，a＝-7.8，b＝83.9，ca含量為5.3mg/千克氧化鐵顏料。
實(shí)施例2-17：一種生產(chǎn)氧化鐵黃的方法，與實(shí)施例1的區(qū)別在于，碳酸鈣和氯化亞鐵的添加摩爾比、補(bǔ)充碳酸鈣和氯化亞鐵的摩爾比、反應(yīng)時間、空氣流量、稀鹽酸溶液的濃度不同，具體參數(shù)參見表1。
實(shí)施例18：一種生產(chǎn)氧化鐵黃的方法，包括如下步驟：
s1：將碳酸鈣和水加入反應(yīng)罐中，反應(yīng)罐為體積為50m3的不銹鋼反應(yīng)釜，從反應(yīng)罐的底部通入空氣并不斷攪拌；
s2：在容器中加入氯化亞鐵，碳酸鈣和氯化亞鐵的添加摩爾比為1.04:1；
s3：將體系加熱至85℃，過程中不斷鼓入空氣，空氣流量為3000l/min；反應(yīng)過程中每隔2h檢測一次體系中的fe2+含量，每次抽取3個樣品，每兩個樣品之間時間間隔5min；若fe2+含量不下降，則向體系內(nèi)補(bǔ)充碳酸鈣后繼續(xù)反應(yīng)，碳酸鈣的每次補(bǔ)入量與步驟s2中加入的氯化亞鐵的摩爾比為0.01:1；若fe2+含量持續(xù)下降，則繼續(xù)反應(yīng)(本實(shí)施例中未補(bǔ)入碳酸鈣)；直到反應(yīng)體系的顏色接近標(biāo)樣(標(biāo)樣具有l(wèi)，a和b值，用cielab單位以飽和色測量，其中l(wèi)＝65，a＝6，b＝77)，停止通氣，記錄反應(yīng)時間，為42h，保溫30-60min，出料；
s4：在出料后加入0.15mol/l的稀鹽酸溶液除去碳酸鈣，首先加入與氯化亞鐵的摩爾比為0.032:1的稀鹽酸溶液，之后再緩慢滴加該稀鹽酸溶液直至不再出現(xiàn)氣泡；
s5：經(jīng)漂洗、壓濾、烘干、粉碎、包裝成成品。
制備得到的氧化鐵黃具有l(wèi)，a和b值，用cielab單位以飽和色測量，其中l(wèi)＝65.1，a＝6.0，b＝76.8，ca含量為6.3mg/千克氧化鐵顏料。
表1實(shí)施例1-17的反應(yīng)條件參數(shù)表
為了體現(xiàn)實(shí)施例制備得到的氧化鐵黃的各項(xiàng)理化性質(zhì)，制備了如下對比例作為對照。
對比例1：一種生產(chǎn)氧化鐵黃的方法，與實(shí)施例1的區(qū)別在于，碳酸鈣和氯化亞鐵的添加摩爾比為1.1:1，反應(yīng)時間為69h。
表2各實(shí)施例生成的氧化鐵的理化性質(zhì)和指標(biāo)
結(jié)果分析：對比實(shí)施例1-6以及對比例1的試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)碳酸鈣與氯化亞鐵的摩爾比從1.1:1降低到1:1，所需的反應(yīng)時間呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，當(dāng)碳酸鈣與氯化亞鐵的摩爾比在1.04:1和1.03:1時，具有最少的反應(yīng)時間。根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果可知，按照實(shí)施例4的工藝進(jìn)行制備時，會出現(xiàn)需要中途補(bǔ)充碳酸鈣的可能，因此從反應(yīng)時間的角度來看，選擇1.04:1為碳酸鈣與氯化亞鐵的最佳摩爾比。隨著碳酸鈣與氯化亞鐵的摩爾比的下降，ca含量呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，當(dāng)碳酸鈣與氯化亞鐵的摩爾比在(1.02-1.04)：1時，制備得到的氧化鐵黃具有較少的ca含量，結(jié)合反應(yīng)時間以及中途補(bǔ)充碳酸鈣的情況，選定1.04:1為碳酸鈣與氯化亞鐵的最佳摩爾比。
對比實(shí)施例7-14的結(jié)果可知，隨著空氣流量的增大，反應(yīng)時間呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，下降的趨勢逐漸變緩。而反應(yīng)產(chǎn)物中的ca含量基本保持在一個較小的范圍內(nèi)，大體上呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，綜合反應(yīng)素率和壓縮空氣成本的考慮，優(yōu)選空氣流量為2500l/min。
對比實(shí)施例1、實(shí)施例15-17的結(jié)果可知，用于后處理的稀鹽酸的濃度對反應(yīng)時間沒有影響，但是影響最終產(chǎn)物中的fe2o3含量和ca含量，隨著鹽酸濃度的增加，ca含量大體上呈逐漸減少的趨勢，但是fe2o3含量有一個先增加后減小的趨勢，其原因是當(dāng)鹽酸濃度過大時，在消耗混合物中的碳酸鈣的同時，也會消耗一部分的fe2o3，另外，比較明顯的變化是，隨著鹽酸濃度增大，fe2o3的產(chǎn)量降低。優(yōu)選的鹽酸濃度是0.15mol/l。
顏色一致性測試：為了測試采用本發(fā)明申請的實(shí)施例的方法生產(chǎn)的不同批次產(chǎn)品的顏色一致性，做了對比例4作為對照。
對比例4：一種氧化鐵黃的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：
s1：氧化鐵晶種的制備:濃度為1.0mol/l-2.0mol/l的硫酸亞鐵溶液加入晶種桶中，再緩慢通入氫氧化鈉溶液，控制反應(yīng)溫度為25-30℃；并根據(jù)計(jì)量比小心控制反應(yīng)終點(diǎn)，氫氧化鈉的加入量略低于計(jì)量比，使ph不大于4.5，晶種制備完成；
s2：將晶種泵入50m3反應(yīng)釜，升溫至80℃，按化學(xué)計(jì)量比加入占反應(yīng)釜體積70％的硫酸亞鐵和1.2mol/l的氫氧化鈉混合溶液，在反應(yīng)釜的底部通入空氣；
s3：如此直到反應(yīng)體系的顏色接近標(biāo)樣(標(biāo)樣具有l(wèi)，a和b值，用cielab單位以飽和色測量，其中l(wèi)＝78，a＝-8，b＝85)，停止通氣，記錄反應(yīng)時間，為22h，保溫30-60min，出料；
s4：經(jīng)漂洗、壓濾、烘干、粉碎、包裝成成品；
將實(shí)施例1、實(shí)施例18、對比例4分別做10組平行試驗(yàn)，記錄得到的產(chǎn)品的lab值，記載在表3中。
表3實(shí)施例1、實(shí)施例18和對比例4制備得到的產(chǎn)品的lab值匯總表
測試結(jié)果分析：由顏色一致性測試結(jié)果分析可知，按照實(shí)施例1和實(shí)施例18的工藝制備的氧化鐵黃的lab值與標(biāo)樣接近，其標(biāo)準(zhǔn)差均較小，表明按照實(shí)施例1和實(shí)施例18的工藝制備出來的不同批次的氧化鐵黃的顏色一致性較好，重復(fù)性好，有利于對顏色的控制。而采用傳統(tǒng)的空氣氧化法制備得到的氧化鐵黃，其lab值的標(biāo)準(zhǔn)差較大，尤其是a值的標(biāo)準(zhǔn)差高達(dá)0.8151，表明數(shù)據(jù)分散性較大，顏色重復(fù)性較差。