專(zhuān)利名稱(chēng)：利用軋鋼油泥生產(chǎn)氧化鐵黑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用軋鋼油泥生產(chǎn)氧化鐵黑的方法，屬于化工原料的生產(chǎn)方法。
氧化鐵黑是一種常用的化工原料，廣泛地應(yīng)用于油墨、油漆、顏料和建筑等行業(yè)。氧化鐵黑的化學(xué)成份為Fe3O4，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法一般分為干法和濕法兩種，濕法是用酸液將鐵屑溶解制成鐵鹽，在鐵鹽中加入純堿用水蒸汽加熱產(chǎn)生Fe3O4，經(jīng)干燥粉碎后制成產(chǎn)品。干法生產(chǎn)是用氧化鐵皮在高溫下通氫氣還原制成產(chǎn)品。這些方法共同的缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本很高，另外，用濕法生產(chǎn)的鐵黑中還有一些殘留的酸根離子，在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。
軋鋼油泥是熱軋軋鋼過(guò)程中產(chǎn)生的一種含油水的廢棄物，軋鋼油泥在鋼鐵企業(yè)中每年排放量很大，如武鋼每年就排放6000余噸。但是，這種廢渣中約含有63%的全鐵，如不加以利用，顯然是一種較大的資源浪費(fèi)，但目前尚無(wú)較好的方法利用這種含油廢渣，多數(shù)廠家只是將其長(zhǎng)期堆放，這樣不僅要侵占大量的堆置場(chǎng)地而且也會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。為了利用這一資源，有的廠家對(duì)這種廢料只經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的脫水篩分等處理后作為燒結(jié)礦的原料，但這樣的利用價(jià)值很低。
本發(fā)明的目的是利用軋鋼油泥來(lái)生產(chǎn)氧化鐵黑，以降低生產(chǎn)成本。
為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種利用軋鋼油泥生產(chǎn)氧化鐵黑的方法。采用這種方法不用酸堿等化工原料，其主要特點(diǎn)是首先將油泥放入烘干爐內(nèi)烘干除油并使含鐵廢渣氧化，然后送入回轉(zhuǎn)窯，利用物料中的油在高溫下裂解產(chǎn)生氫氣作還原劑使物料中的鐵氧化合物都還原成Fe3O4。
這種方法的生產(chǎn)成本很低，只有傳統(tǒng)生產(chǎn)方法成本的一半左右，所以這種方法的經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，因而，在市場(chǎng)上有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。而且本發(fā)明的實(shí)施可以廢物利用，改善環(huán)境，具有良好的推廣前景。
以下對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
氧化鐵黑的分子式是Fe3O4，F(xiàn)e3O4是由一個(gè)FeO和一個(gè)Fe2O3分子組成的化合物，可以寫(xiě)成FeO·Fe2O3。經(jīng)計(jì)算可知，F(xiàn)e3O4的分子量為231.55，F(xiàn)eO的分子量為71.85，F(xiàn)e2O3的分子量為159.7，可見(jiàn)，F(xiàn)e3O4中FeO約占31%。因此，質(zhì)量良好的氧化鐵黑中，F(xiàn)eO應(yīng)占總量的30-32%，這時(shí)產(chǎn)品外觀呈純黑色。如果產(chǎn)品中FeO的含量大于30-32%，說(shuō)明產(chǎn)品中除了Fe304外，還有過(guò)剩的FeO，產(chǎn)品呈過(guò)分還原狀態(tài)，外觀為烏黑色，即黑中帶灰。如果產(chǎn)品中FeO的含量小于30-32%，說(shuō)明存在過(guò)剩的Fe2O3，產(chǎn)品呈不完全還原的過(guò)氧化狀態(tài)，外觀呈暗紅色，即黑中帶紅，不完全還原或過(guò)分還原都會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量。
軋鋼油泥外觀呈灰黑色，含油量約為4-7%，其主要成份為鐵氧化含物，少量的鐵粉及其它雜質(zhì)，分析結(jié)果如下(%)TFe FeO Fe2O3CaO SiO2Al2O3C 其它52/55 37/40 45/49 0.5/0.8 0.2/0.4 0.2/0.3 2/5 余量油泥中鐵氧化合物有FeO、Fe3O4、Fe2O3，大多數(shù)是以Fe3O4的形態(tài)存在，所以用軋鋼油泥生產(chǎn)氧化鐵黑只需要除去油泥中的油，保留原有的Fe3O4，并使FeO，F(xiàn)e2O3，以及鐵粉都轉(zhuǎn)變成Fe3O4。具體的工藝可分為兩個(gè)步驟，首先對(duì)經(jīng)過(guò)脫水干燥后的油泥進(jìn)行加熱，加熱溫度為300-500℃，氣氛為弱氧化性，這時(shí)油泥中的油被分餾汽化，油汽經(jīng)冷卻后回收。油泥中的Fe、FeO發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe3O4和Fe2O3，加熱后物料中除了Fe3O4外，還有過(guò)剩的Fe2O3和未分餾的油，因此，物料必須進(jìn)行還原處理，還原過(guò)程是使物料在還原氣氛下加熱，加熱溫度逐漸升高，在300-800℃之間剩余的油繼續(xù)被分餾，分餾的油同樣可以回收，在高溫段，油會(huì)全部裂解，產(chǎn)生氫氣等還原劑，物料中的Fe2O3在還原劑的作用下還原成Fe3O4，油泥經(jīng)過(guò)以上兩次加熱發(fā)生一系列氧化還原變化即形成了以Fe3O4形態(tài)存在的產(chǎn)物，但這種產(chǎn)物粒度較大，作為氧化鐵黑重要物理指標(biāo)之一的吸油量達(dá)不到要求，此外，以上產(chǎn)物中雖然已不含油，但仍含有一部分碳粉和可溶性鹽等雜質(zhì)，所以，上述產(chǎn)物必須經(jīng)過(guò)超細(xì)研磨，用水漂洗掉碳粉和可溶性鹽，再經(jīng)噴霧干燥，使Fe3O4的粒度達(dá)到＞45μ粒子的數(shù)量小于0.1%的要求。使氧化鐵黑吸油量大于15%。這樣的氧化鐵黑才是合格的產(chǎn)品。
在實(shí)際的生產(chǎn)中，軋鋼油泥先進(jìn)行自然干燥。然后運(yùn)至烘房進(jìn)一步脫水，油泥脫水后呈散粒狀。將脫水后的物料送到烘干機(jī)，烘干機(jī)實(shí)際上是一個(gè)封閉的連續(xù)式加熱爐，烘干機(jī)用電加熱，物料在鏈板上向前輸送。機(jī)內(nèi)氣氛控制為弱氧化性，加熱溫度一般為300-500℃，最好控制在300-400℃。油泥在機(jī)內(nèi)輸送的過(guò)程中完成了油的分餾和Fe及FeO的氧化，分餾的油汽通過(guò)冷凝裝置回收。油泥經(jīng)過(guò)這個(gè)工序后，油被脫除50%，物料中的鐵氧體變成Fe3O4和Fe2O3，其Fe3O4的含量約占90%，物料呈黑偏紅色的粉粒狀，這種物料由振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，以除去物料中的大塊雜物如石塊、粘土塊、木頭、鐵塊等。篩下料通過(guò)輸送機(jī)運(yùn)至回轉(zhuǎn)窯的進(jìn)料斗。回轉(zhuǎn)窯采用電加熱，窯內(nèi)保持還原氣氛，窯分五組進(jìn)行加熱，從進(jìn)料口到出料口溫度逐漸升高。低溫區(qū)占二組，溫度為300-450℃，物料經(jīng)過(guò)這一區(qū)域使其中的油進(jìn)一步被分餾，分餾的油汽經(jīng)過(guò)冷凝裝置回收。中溫區(qū)占二組，溫度為450-650℃，物料經(jīng)過(guò)這一區(qū)域時(shí)其中未分餾的油便開(kāi)始裂解，產(chǎn)生以H2為主的還原劑，使物料中的Fe2O3還原為Fe3O4。高溫區(qū)占一組，溫度為650-800℃，物料經(jīng)過(guò)這段區(qū)域時(shí)，其中的油全部被裂解，裂解產(chǎn)生的還原劑使過(guò)剩的Fe2O3全部還原為Fe3O4。隨之物料經(jīng)過(guò)冷卻段，在窯內(nèi)冷卻到100℃以下出窯，物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的通過(guò)時(shí)間為70-90分鐘，在低溫段約20分鐘，在中溫段約20分鐘，在高溫段約10分鐘。上述時(shí)間、溫度等參數(shù)主要根據(jù)人窯物料的含油量及過(guò)氧化程度來(lái)確定。含油量越高，過(guò)氧化程度越大，則處理物料所需的時(shí)間越長(zhǎng)，溫度也越高。在原料和烘干機(jī)產(chǎn)物成份穩(wěn)定的情況下，還原工藝可以比較穩(wěn)。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況回轉(zhuǎn)窯內(nèi)各區(qū)段最佳溫度范圍是300-400℃、450-600℃和650-700℃。還原反應(yīng)時(shí)間可以通過(guò)調(diào)整回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速、傾斜度和給料量等來(lái)控制。
通過(guò)回轉(zhuǎn)窯出來(lái)的物料中含油量為零，F(xiàn)e3O4的含量大于90%，外觀呈黑色粉粒狀。為了達(dá)到吸油量的要求，必須將粉粒狀物料送至砂磨機(jī)加水濕磨，控制料漿濃度在60-65%之間，磨料時(shí)間2-2.5小時(shí)，出料粒度為＞45μ粒子量小于0.1%。將磨好的物料送入帶有攪拌機(jī)的漂洗池加水進(jìn)行洗滌，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)大于300轉(zhuǎn)/分。經(jīng)漂洗，可以去除碳粉和可溶性鹽。漂洗后，物料經(jīng)自然沉降，等料漿濃度達(dá)50%左右時(shí)，即可泵至離心式噴霧干燥器中進(jìn)行干燥，熱空氣溫度為350-400℃，最終產(chǎn)物中水份小于1.5%，F(xiàn)e3O4含量大于93%，水溶物小于0.1%，檢驗(yàn)合格后即包裝入庫(kù)。
權(quán)利要求
1.一種利用軋鋼油泥生產(chǎn)氧化鐵黑的方法，其特征在于首先將油泥放入烘干爐內(nèi)除去部份油分，并使含鐵廢渣氧化，然后送入回轉(zhuǎn)窯，利用物料中的油在高溫下裂解生成的氫氣作還原劑使物料中的鐵氧化合物全部還原成Fe3O4。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于烘干溫度為300-500℃。
3.如權(quán)利要求1、2所述的方法，其特征在于最佳烘干溫度為300-400℃。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度分三段控制，低溫段為300-450℃，中溫段為450-650℃，高溫段為650-800℃。
5.如權(quán)利要求1、4所述的方法，其特征在于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)最佳溫度控制范圍是低溫段為300-400℃，中溫段為450-600℃，高溫段為650-700℃。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于經(jīng)還原處理后生成的物料中Fe3O4的含量大于90%。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于經(jīng)還原處理的產(chǎn)物要進(jìn)行超細(xì)研磨，最終產(chǎn)物的粒度為＞45μ粒子的數(shù)量小于0.1%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用軋鋼油泥生產(chǎn)氧化鐵黑的方法，這種方法的主要特點(diǎn)是首先將油泥放入烘干爐內(nèi)除去部分油分，并使含鐵廢渣氧化，然后送入回轉(zhuǎn)窯利用物料中的油在高溫下裂解產(chǎn)生的氫氣作還原劑，使物料中的鐵氧化含物全部還原成Fe
文檔編號(hào)C01G49/08GK1102167SQ9311942
公開(kāi)日1995年5月3日 申請(qǐng)日期1993年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月28日
發(fā)明者萬(wàn)小平, 黃盛煜 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司