專利名稱：由含鐵工業(yè)廢渣制取高溫陶瓷著色用氧化鐵紅顏料的方法
技術領域：
本發(fā)明屬無機化學、鐵的化合物類，特別是一種高溫陶瓷著色用氧化鐵紅顏料的制造方法。
氧化鐵紅顏料的制法有兩大類，一類是濕法工藝，如混酸法、硫酸法等。另一類是干法工藝，即焙燒法。參照國際標準IS01248-1974《色漆用氧化鐵顏料》制定的我國氧化鐵顏料國家標準GB1863-89，以Fe2O3含量作為產品的最重要的指標，但對產品的熱穩(wěn)定性未做任何要求。氧化鐵紅歷來用于涂料、塑料等低溫產品著色，近些年才嘗試直接用于高溫陶瓷(尤其是陶瓷坯體)著色，因此還沒有相應的國家標準。現(xiàn)有工業(yè)氧化鐵紅絕大多數(shù)在陶瓷坯體中呈色不夠穩(wěn)定，當陶瓷色坯于高溫(約1200℃)下燒成時，硫酸法氧化鐵紅因不穩(wěn)定而易變黑，焙燒法氧化鐵紅因純度低、且不夠穩(wěn)定，而呈色很差，比較而言，混酸法氧化鐵紅的呈色穩(wěn)定性較好，但其原料成本過高，而且，其所用主要原料純鐵皮的供應日趨緊張。
我國化工等行業(yè)每年都有大量的含鐵工業(yè)廢渣(如硫鐵礦燒渣、對氨基苯酚廠廢渣、合成氨廢催化劑等)產生，堆積如山、污染環(huán)境。充分利用這些廢渣生產高穩(wěn)定性的氧化鐵紅，既可變廢為寶，降低氧化鐵紅的生產成本，又可緩解鐵皮供應的緊張，同時可滿足陶瓷工業(yè)對高穩(wěn)定性氧化鐵紅顏料的大量需求。然而，現(xiàn)有的以含鐵工業(yè)廢渣為原料制取氧化鐵紅的發(fā)明專利(CN86100780.8,CN87106376.X,CN87106377.8,CN1113479A,CN1108618A)，都是以利用含鐵工業(yè)廢渣為目的，生產色漆用氧化鐵紅為目標，產品熱穩(wěn)定性差，不能用于高溫陶瓷著色。如，發(fā)明專利CN1108618A用含F(xiàn)e2O340％以上的硫鐵礦燒渣為原料，經濃酸處理、水萃過濾、結晶提純、煅燒等工序，制得含F(xiàn)e2O394％以上的氧化鐵紅，產品滿足油漆為使用對象的國家標準的要求，但受其工藝及其條件的限制，所制成的氧化鐵紅高溫穩(wěn)定性較差，不能用于高溫陶瓷著色。
本發(fā)明的目的在于，提供一種方法，以便用工業(yè)上大量產生的含F(xiàn)e2O338％以上的工業(yè)廢渣為主要原料，制造出低成本、高穩(wěn)定性的、可用于高溫陶瓷著色的氧化鐵紅顏料。
本發(fā)明的方法以含鐵工業(yè)廢渣為原料，包括加硫酸固化反應，水萃過濾，沉淀反應，洗滌過濾，烘干，煅燒，粉碎，過篩各步驟。主要化學反應式如下(1)(2)(3)(4)(5)(6)與現(xiàn)有發(fā)明專利CN1113479A比較，本發(fā)明的特別之處在于(1)所說的工業(yè)廢渣含F(xiàn)e2O3＞38％，固體廢渣預先磨細(100目以上)，并提高硫酸與廢渣的反應溫度(210-300℃)，這樣不僅可明顯提高固體廢渣中鐵的溶出率，而且可減少硫酸的用量，從而降低顏料生產成本；(2)沉淀反應在較低的溫度(40-80℃)下進行，這樣可使沉淀晶粒較小，顏料著色力增強；(3)沉淀反應體系最終pH值控制在9以下，這樣有利于反應形成α-FeOOH沉淀，進而脫水生成α-Fe2O3顏料；(3)沉淀反應后，增加氧化老化步驟，即在反應溫度下，邊攪拌邊向體系鼓入足量空氣，氧化老化0.5小時以上，這樣既可使體系中少量的Fe(OH)2也轉化為α-FeOOH，進而脫水生成α-Fe2O3顏料，又可使沉淀結晶的更完善，從而提高最終顏料的穩(wěn)定性。
本發(fā)明與已有技術相比，具有制造成本低、制成品穩(wěn)定性高、制成品可用于高溫陶瓷著色的優(yōu)點本發(fā)明是按如下步驟實現(xiàn)的。
按反應式(1)的當量比，將工業(yè)廢渣(100-300目)與50-98％的硫酸調和固化，于210-300℃下反應0.5-2小時，將反應產物破碎，并加水進行萃取，過濾分離，除去由廢渣帶入的固體雜質，得硫酸鐵溶液，用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鈉中的一種或幾種混合物作沉淀劑，在40-80℃下進行沉淀反應，并使體系最終pH值＜9；沉淀結束后，邊攪拌邊向體系內鼓空氣氧化老化0.5-2小時；之后，洗滌過濾，濾液經濃縮干燥得副產品硫酸鹽，濾餅于100-120℃下烘干，并于600-1100℃下焙燒0.3-2小時，降溫，粉碎，過篩得高溫陶瓷著色用氧化鐵紅顏料。
因用于高溫陶瓷著色的氧化鐵紅的生產，目前尚無國家標準，本發(fā)明選用上海氧化鐵廠混酸法生產的S130及江門化工廠硫酸法生產的1021型氧化鐵紅作為對比樣品，通過測量所制紅棕色瓷磚的呈色，采用相對比較的方法來衡量所制氧化鐵紅用于高溫陶瓷坯體著色的性能。即在工業(yè)陶瓷坯料(SiO2:68-72％,Al2O3:18-22％,K2O:2-5％,Na2O:0.5-2％,Fe2O3:0.1-0.3％,CaO:0.1-2.0％,MgO:0.1-6.2％)中，添加氧化鐵紅3wt％，充分混勻，鋼模中壓成陶瓷色坯，工業(yè)輥道窯中1200℃燒成紅棕色瓷磚，用色度儀測量瓷磚的呈色，并與對比樣品比較。
為考查本發(fā)明所制氧化鐵紅在高溫陶瓷釉中的呈色，在工業(yè)透明釉中，添加7％顏料，施于白色陶瓷坯體表面，于1200℃燒成，觀察釉面呈色，并與工業(yè)混酸法氧化鐵紅(上海S130)所制對比色釉比較。
由上述實施例氧化鐵紅以及對比用工業(yè)氧化鐵紅制備的紅棕色瓷磚的呈色數(shù)據列于表1和2。
表1由不同氧化鐵紅顏料著色的紅棕色瓷磚的色品指數(shù)與亮度指數(shù)
表2由不同氧化鐵紅顏料著色的紅棕色瓷磚對可見光的反射光譜數(shù)據
(表中數(shù)據為瓷磚對不同波長光的反射率)
從表1、2中瓷磚的亮度(L)、鮮艷程度[Cg=(a2+b2)1/2]以及對700nm純紅光的反射率來看，本發(fā)明所制備的氧化鐵紅顏料在高溫陶瓷坯體中的呈色效果達到甚至略優(yōu)于上海S130混酸法氧化鐵紅，明顯優(yōu)于江門1021型硫酸法氧化鐵紅。
由上述實施例氧化鐵紅以及對比用工業(yè)氧化鐵紅制備的紅棕色色釉的呈色數(shù)據列于表3。
表3不同顏料所制色釉的呈色比較
由表3看出，本發(fā)明所制氧化鐵紅顏料可直接用于高溫陶瓷釉著色，呈色與工業(yè)混酸法氧化鐵紅相近。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，可利用面更廣量更大的含F(xiàn)e2O338％以上的工業(yè)廢渣生產出可用于高溫陶瓷著色的高質量氧化鐵紅，其穩(wěn)定性及呈色效果均達到甚至略優(yōu)于工業(yè)混酸法氧化鐵紅，明顯優(yōu)于工業(yè)硫酸法氧化鐵紅，但其成本更低。本發(fā)明，不僅減輕了工業(yè)廢渣對環(huán)境的污染，又變廢為寶，生產出高質量的可用于高溫陶瓷著色的氧化鐵紅，同時緩解了傳統(tǒng)氧化鐵紅工業(yè)所用鐵皮原料的緊張狀況。既有顯著的社會效益，又有較大的經濟效益。
權利要求
1.由含鐵工業(yè)廢渣制取高溫陶瓷著色用氧化鐵紅顏料的方法，以含F(xiàn)e2O3為主的工業(yè)廢渣為原料，包括加硫酸固化反應，水萃過濾，沉淀反應，洗滌過濾，烘干，煅燒，粉碎，過篩各步驟，其特征在于所說的工業(yè)廢渣含F(xiàn)e2O3＞38％，固化反應是在210～300℃下快速反應，沉淀反應是在40～80℃下進行，反應體系最終pH值控制在9以下，沉淀反應后的物料在洗滌過濾前增加氧化老化步驟，即在反應溫度下，邊攪拌邊向體系鼓入足量空氣，氧化老化至少0.5小時。
全文摘要
本發(fā)明的由含鐵工業(yè)廢渣制取高溫陶瓷著色用氧化鐵紅顏料的方法是以含F(xiàn)e
文檔編號C09C1/22GK1310207SQ0013192
公開日2001年8月29日 申請日期2000年10月20日 優(yōu)先權日2000年10月20日
發(fā)明者王峰云 申請人:佛山科學技術學院