專利名稱：制備四氧化三鐵黑顏料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備氧化鐵黑顏料的方法。
背景技術(shù)：
氧化鐵黑的分子式為Fe3O4。廣泛應(yīng)用于混凝土、涂料、橡塑、油墨、陶瓷等領(lǐng)域。較為傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝為采用鐵紅、鐵黃的生產(chǎn)的廢水回收料與制備好的氫氧化鐵凝膠高溫加成反應(yīng)而制得。但是所制得的產(chǎn)品著色力較低，色相難于調(diào)整，所制得產(chǎn)品顏色穩(wěn)定性差，往往需要進(jìn)行大量的后期物理拼色工藝，耗能、耗時(shí)。同時(shí)隨著資源的不斷緊張，此法的原料也越來越少，鐵紅鐵黃生產(chǎn)廠家不斷努力降低單耗。很多專利出于綜合利用的角度，如中國專利93119424.5所述，但是所得產(chǎn)品品種單一，分散性差，著色力也不理想。又如中國專利200510075112.4所述方法，雖然是很好的方法，但是只能生產(chǎn)高強(qiáng)度籃相鐵黑。色譜較窄，不能滿足有關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開一種制備四氧化三鐵黑顏料的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本發(fā)明的方法包括如下步驟(1)硫酸亞鐵溶液的制備在亞鐵離子的濃度為70～100g/L的硫酸亞鐵水溶液中，加入硫酸亞鐵重量1～5％的還原鐵粉或/和還原鐵皮，在70～95℃反應(yīng)至溶液中的三價(jià)鐵還原完全，過程中補(bǔ)入酸，使PH維持在3～4，反應(yīng)結(jié)束后，加入水調(diào)整亞鐵離子濃度為70～100g/L，加入溶液重量0.001～0.05％的絮凝劑，過濾，收集濾液，即為硫酸亞鐵鹽溶液，殘留物回收集中處理達(dá)標(biāo)排放；鋼鐵、冶金行業(yè)的硫酸亞鐵以溶液形式存在，而鈦白行業(yè)以結(jié)晶體形式存在，對鋼鐵、冶金行業(yè)的硫酸亞鐵溶液，要求其生產(chǎn)過程中將亞鐵離子的濃度控制在70～100g/L，對鈦白廢副硫亞可將硫酸亞鐵加入2～3重量倍的水溶解；其中，用于調(diào)整PH的酸選自硫酸、鹽酸或工業(yè)廢酸中的一種；所說的絮凝劑選自改性聚丙烯酰胺或聚合硫酸鋁，其用量根據(jù)亞鐵的情況做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以剛好澄清的用量為最佳，不得過量，否則將影響產(chǎn)品的質(zhì)量；(2)氫氧化亞鐵的制備將制備好的硫酸亞鐵溶液中加入水，使硫酸亞鐵溶液中，亞鐵離子濃度控制在20～100g/L，濃度越高所制得的產(chǎn)品著色力越高，將氨或重量濃度為5～30％的氫氧化鈉溶液加入步驟(1)的硫酸亞鐵鹽溶液中和至采用鐵氰化鉀檢測溶液中無亞鐵離子，即全部的亞鐵離子以氫氧化亞鐵凝膠形式存在，PH值在6～10范圍內(nèi)，獲得氫氧化亞鐵溶液；(3)四氧化三鐵的制備將氧化劑加入步驟(2)的氫氧化亞鐵溶液，氧化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為40～90℃，PH為6～8，反應(yīng)至溶液中無氫氧化亞鐵存在，收集沉淀的黑色顆粒，即為粗產(chǎn)品，然后采用常規(guī)的方法水洗、烘干、粉碎，獲得產(chǎn)品；所說的氧化劑選自空氣或硝酸銨；硝酸銨的加入量以氫氧化亞鐵溶液中氫氧化亞鐵的重量計(jì)，為0.1～0.15公斤/公斤氫氧化亞鐵；發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于本發(fā)明采用的原料是來源于黃金冶煉、鋼鐵行業(yè)或鈦白行業(yè)的亞鐵，其中含有有害金屬離子，如Ti+4、Cu+2以及重金屬等離子，固體雜質(zhì)，應(yīng)當(dāng)除去，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量，因此硫酸亞鐵的溶液的制備是十分重要的。
此外，通過控制Fe+3的含量可以控制氧化鐵黑顏料的色調(diào)，如欲得到籃相色光的產(chǎn)品必須徹底除去，如欲得到紅相或黃相鐵黑就要適當(dāng)控制Fe+3的含量在總鐵比例的2％以上。
其他條件相同的情況下，采用氨較液堿中和得到的產(chǎn)品偏籃相，著色強(qiáng)度低；硝酸銨做為氧化劑較空氣作為氧化劑制得的產(chǎn)品偏籃相，著色強(qiáng)度偏低；空氣作為氧化劑的情況下，通入空氣的起始溫度越高產(chǎn)品偏籃相強(qiáng)度較高，反之偏紅黃色調(diào)；亞鐵中的三價(jià)鐵的含量越高，產(chǎn)品宜偏紅黃色調(diào)。
本發(fā)明的產(chǎn)品，采用YP/TD/S-01進(jìn)行檢測，其結(jié)果表明，完全達(dá)到指標(biāo)。
與傳統(tǒng)的氧化鐵黑顏料的生產(chǎn)方法相比，本發(fā)明的方法，生產(chǎn)周期短，對原料的限制較小，可以采用源于黃金冶煉、鋼鐵行業(yè)或鈦白行業(yè)的亞鐵，生產(chǎn)成本大大降低。本方法最大特點(diǎn)可以對鋼鐵除銹、黃金冶煉硫化鐵剝離包括鈦白生產(chǎn)中的各類費(fèi)副亞鐵鹽溶液進(jìn)行澄清處理后，主要通過氧化劑的變化、亞鐵中和前的濃度和溫度的變化，可以得到色譜較寬的系列氧化鐵黑產(chǎn)品，包括高著色力、低著色力、籃色相、紅色相、黃色相等等。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1(1)硫酸亞鐵溶液的制備將12000公斤硫酸亞鐵加入2重量倍的水溶解，然后加360公斤鐵皮，在80℃反應(yīng)至溶液中的三價(jià)鐵還原完全，過程中補(bǔ)入硫酸，使PH維持在3.5，反應(yīng)結(jié)束后，加入水調(diào)整硫酸亞鐵離子濃度為100g/L，加入溶液6公斤絮凝劑聚合硫酸鋁，過濾，收集濾液，即為硫酸亞鐵鹽溶液，殘留物回收集中處理達(dá)標(biāo)排放；(2)氫氧化亞鐵的制備在步驟(1)的硫酸亞鐵鹽溶液中加入水，使亞鐵離子濃度控制在100g/L，然后加入重量濃度為30％的氫氧化鈉溶液中和至采用鐵氰化鉀檢測溶液中無硫酸亞鐵離子，PH值為8，獲得氫氧化亞鐵溶液；(3)四氧化三鐵的制備將空氣通入步驟(2)的氫氧化亞鐵溶液，氧化反應(yīng)，起始反應(yīng)溫度為40℃，并持續(xù)升溫至90℃維持該溫度直至結(jié)束，PH為8，反應(yīng)至溶液中無氫氧化亞鐵存在，收集沉淀的黑色顆粒，即為粗產(chǎn)品，然后采用常規(guī)的方法水洗、烘干、粉碎，獲得產(chǎn)品。
采用YP/TD/S-01標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，其結(jié)果如下

實(shí)施例2(1)硫酸亞鐵溶液的制備將12000公斤硫酸亞鐵加入3重量倍的水溶解，然后加入360公斤還原鐵粉，在90℃反應(yīng)至溶液中的三價(jià)鐵還原完全，過程中補(bǔ)入硫酸，使PH維持在3.5，反應(yīng)結(jié)束后，加入水調(diào)整硫酸亞鐵離子濃度為70g/L，加入6公斤絮凝劑改性聚丙烯酰胺，過濾，收集濾液，即為硫酸亞鐵鹽溶液，殘留物回收集中處理達(dá)標(biāo)排放；(2)氫氧化亞鐵的制備將氨加入步驟(1)的硫酸亞鐵鹽溶液中和至采用鐵氰化鉀檢測溶液中無硫酸亞鐵離子，PH值為6，獲得氫氧化亞鐵溶液，亞鐵離子濃度中和前加水控制在70g/L(3)四氧化三鐵的制備將1500公斤硝酸銨加入步驟(2)的氫氧化亞鐵溶液，氧化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為85℃，PH為6，反應(yīng)至溶液中無氫氧化亞鐵存在，收集沉淀的黑色顆粒，即為粗產(chǎn)品，然后采用常規(guī)的方法水洗、烘干、粉碎，獲得產(chǎn)品。
采用YP/TD/S-01標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，其結(jié)果如下

。
權(quán)利要求
1.制備四氧化三鐵黑顏料的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)硫酸亞鐵溶液的制備在亞鐵離子的濃度為70～100g/L的硫酸亞鐵水溶液中，加入還原鐵粉或/和還原鐵皮，在70～95℃反應(yīng)至溶液中的三價(jià)鐵還原完全，過程中補(bǔ)入酸，使PH維持在3～4，反應(yīng)結(jié)束后，加入水調(diào)整硫酸亞鐵離子濃度為70～100g/L，加入溶液重量0.001～0.05％的絮凝劑，過濾，收集濾液，即為硫酸亞鐵鹽溶液；(2)氫氧化亞鐵的制備將氨或氫氧化鈉溶液加入步驟(1)的硫酸亞鐵鹽溶液中和至采用鐵氰化鉀檢測溶液中無硫酸亞鐵離子，PH值在6～10范圍內(nèi)，獲得氫氧化亞鐵溶液；(3)四氧化三鐵的制備將氧化劑加入步驟(2)的氫氧化亞鐵溶液，氧化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為40～90℃，PH為6～8，反應(yīng)至溶液中無氫氧化亞鐵存在，收集沉淀的黑色顆粒，然后采用常規(guī)的方法水洗、烘干、粉碎，獲得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用于調(diào)整PH的酸選自硫酸鹽酸或工業(yè)廢酸中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說的絮凝劑選自改性聚丙烯酰胺或聚合硫酸鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將重量濃度為5～30％的氫氧化鈉溶液加入步驟(1)的硫酸亞鐵鹽溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說的氧化劑選自空氣或硝酸銨。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，硝酸銨的加入量以氫氧化亞鐵溶液中氫氧化亞鐵的重量計(jì)，為0.1～0.15公斤/公斤氫氧化亞鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(2)中，在制備好的硫酸亞鐵溶液中加入水，使硫酸亞鐵溶液中，亞鐵離子濃度控制在20～100g/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備四氧化三鐵黑顏料的方法。包括如下步驟(1)硫酸亞鐵溶液的制備，(2)氫氧化亞鐵的制備和(3)四氧化三鐵的制備。本發(fā)明的產(chǎn)品，采YP/TD/S－01(上海一品顏料公司顏料顏色的測試方法，儀器采用美國datacolor測色儀，國際照明協(xié)會CIE標(biāo)準(zhǔn)，D65標(biāo)準(zhǔn)光源)進(jìn)行檢測，其結(jié)果表明，完全達(dá)到指標(biāo)。與傳統(tǒng)的氧化鐵黑顏料的生產(chǎn)方法相比，本發(fā)明的方法，生產(chǎn)周期短，對原料的限制較小，制得的產(chǎn)品色譜范圍較寬，能夠滿足市場對顏色的多樣化需求，可以采用源于黃金冶煉、鋼鐵行業(yè)或鈦白行業(yè)的亞鐵，生產(chǎn)成本大大降低。
文檔編號C09C1/24GK1807262SQ20061002384
公開日2006年7月26日 申請日期2006年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月13日
發(fā)明者顧加強(qiáng) 申請人:上海一品顏料有限公司