控制氧化鐵黑鐵含量的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種控制氧化鐵黑鐵含量的方法，包括如下步驟：(1)將重量濃度為30～50％的硫酸亞鐵溶液加入反應(yīng)釜，通入空氣，(2)然后加入重量濃度為28～32％的氫氧化鈉溶液至反應(yīng)體系的PH為6.5～7.0，加熱反應(yīng)；總的反應(yīng)時(shí)間為28～36小時(shí)，在反應(yīng)4～8小時(shí)期間，反應(yīng)溫度為92～94℃，PH為7～8，在反應(yīng)8小時(shí)至反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)溫度大于94℃，PH為7～8。由于本發(fā)明對(duì)反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)和工藝條件進(jìn)行了全面的優(yōu)化，反應(yīng)過(guò)程的選擇性得到了很大的提高，獲得的產(chǎn)品，F(xiàn)e3O4的質(zhì)量含量可達(dá)到96％以上，能夠滿(mǎn)足食品領(lǐng)域應(yīng)用的需要，且降低了能耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】控制氧化鐵黑鐵含量的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及氧化鐵黑的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]氧化鐵黑是一種重要的無(wú)機(jī)顏料，在眾多的領(lǐng)域均有十分廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前，常規(guī)方法制備的氧化鐵黑，按干燥品計(jì)算，F(xiàn)e3O4的質(zhì)量含量為94%左右，該含量不能滿(mǎn)足食品領(lǐng)域Fe3O4不得少于96.0 %的需要。
[0004]為了達(dá)到上述的要求，許多專(zhuān)利公開(kāi)了各自的技術(shù)，如CN1069246A報(bào)道了一種制備氧化鐵黑的方法，但是，該方法存在無(wú)法同時(shí)控制氧化鐵黑顏料“色光、強(qiáng)度和鐵含量”的缺陷，產(chǎn)品達(dá)不到食品領(lǐng)域的要求。
[0005]目前，氧化鐵黑均以硫酸亞鐵為原料，通入空氣，在水溶液中進(jìn)行反應(yīng)而獲得的，采用的設(shè)備均為一般的攪拌反應(yīng)釜，但是，以硫酸亞鐵為原料，通入空氣，在水溶液中進(jìn)行反應(yīng)的過(guò)程，為一種氣液固的三相反應(yīng)，盡管對(duì)工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，常規(guī)的攪拌反應(yīng)釜也難以獲得高含量的Fe304。
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種控制氧化鐵黑鐵含量的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，滿(mǎn)足相關(guān)領(lǐng)域的需要。
[0007]本發(fā)明的方法，包括如下步驟:
[0008](I)將重量濃度為30?50%的硫酸亞鐵溶液加入反應(yīng)釜，通入空氣，(2)然后加入重量濃度為28?32%的氫氧化鈉溶液至反應(yīng)體系的PH為6.5?7.0，加熱反應(yīng)；
[0009]重量濃度為30?50%的硫酸亞鐵溶液:重量濃度為28?32%的氫氧化鈉溶液= 1:2;
[0010]總的反應(yīng)時(shí)間為28?36小時(shí)；
[0011]在反應(yīng)4?8小時(shí)期間，反應(yīng)溫度為92?94°C，PH為7?8 ;
[0012]在反應(yīng)8小時(shí)至反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)溫度大于94°C，PH為7?8 ;
[0013]反應(yīng)期間,可依反應(yīng)的進(jìn)行程度,補(bǔ)加重量濃度為30?50%的硫酸亞鐵溶液和重量濃度為28?32%的氫氧化鈉溶液；
[0014]術(shù)語(yǔ)“進(jìn)行程度”指的是反應(yīng)過(guò)程的氧化程度、脫水程度等；
[0015]優(yōu)選的，當(dāng)溫度升到92°C開(kāi)始計(jì)保溫時(shí)間，反應(yīng)8小時(shí)后，補(bǔ)加重量濃度為30?50%的硫酸亞鐵溶液和重量濃度為28?32%的氫氧化鈉溶液，將PH值調(diào)到7 ；
[0016]之后每保溫4小時(shí)，按第二次補(bǔ)加量進(jìn)行補(bǔ)加；
[0017]可進(jìn)行多次補(bǔ)加，補(bǔ)加的次數(shù)為5?6次；
[0018]重量濃度為30?50%的硫酸亞鐵溶液:重量濃度為28?32%的氫氧化鈉溶液= 1:2;
[0019]補(bǔ)加的重量濃度為30?50%的硫酸亞鐵溶液的重量，為步驟(I)的10?50%，以此類(lèi)推；
[0020]所述反應(yīng)是一種具有雙層攪拌槳葉的反應(yīng)釜，參見(jiàn)圖1，所述的反應(yīng)釜為一種具有雙層攪拌槳葉的三相反應(yīng)釜，包括:
[0021]設(shè)有物料入口的圓形容器20和軸向安裝在所述圓形容器中的攪拌裝置30，所述攪拌裝置30包括:
[0022]攪拌軸40 ；
[0023]位于所述圓形容器中部且固定在所述攪拌軸40上的上層寬葉攪拌槳I ;
[0024]所述上層寬葉攪拌槳I為通過(guò)輪轂傾斜安裝在所述攪拌軸40上的平板，平板外緣與所述圓形容器之間的間距δ為5?10mm，平板的長(zhǎng)度LI與寬度L2之比為:L1: L2 =10: 0.1?0.5，優(yōu)選10: 0.3?0.4;平板與攪拌軸40之間的夾角α為20?30°，平板的數(shù)量為4?6片，均勻分布；
[0025]位于所述圓形容器下部且固定在所述攪拌軸40上的下層窄葉攪拌槳2，所述下層窄葉攪拌槳2為通過(guò)輪轂傾斜安裝在所述攪拌軸40上的平板，平板外緣與所述圓形容器之間的間距δ為5?10mm，平板的長(zhǎng)度與寬度之比為10: 0.05?0.08，平板與攪拌軸40之間的夾角α為20?30°，平板的數(shù)量為4?6片，均勻分布；
[0026]位于下層窄葉攪拌槳2的上方的空氣入口裝置；
[0027]所述空氣入口裝置，所述空氣入口裝置包括與空氣入口 201相連通的總管5和具有向下開(kāi)口的I?2mm小孔的氣體分布器6,氣體分布器成弧形圍繞在下層攪拌槳上方；
[0028]攪拌裝置的轉(zhuǎn)速為50?70轉(zhuǎn)/分鐘；
[0029]顯然，上層寬葉攪拌槳I的寬度LI大于下層窄葉攪拌槳2，上層寬葉攪拌槳I由于采用了寬葉槳，分散性能強(qiáng)，而下層窄葉攪拌槳2采用了窄葉槳，循環(huán)性能好，有利于將底部的物料的懸浮。
[0030]上述結(jié)構(gòu)的攪拌裝置，采用長(zhǎng)槳葉、低轉(zhuǎn)速的方法，以確保分散性能，同時(shí)也能夠確保反應(yīng)體系不至于激烈的湍動(dòng)而導(dǎo)致反應(yīng)過(guò)分激烈而使反應(yīng)速度加快，是反應(yīng)的選擇性降低，導(dǎo)致Fe3O4的質(zhì)量含量降低，無(wú)法達(dá)標(biāo)。
[0031]氧化鐵黑是一種二價(jià)鐵和三價(jià)鐵混合價(jià)態(tài)氧化物，氧化數(shù)要根據(jù)分子的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷，二價(jià)鐵和三價(jià)鐵的比例直接影響了產(chǎn)物的總鐵含量，F(xiàn)e2O3部分含量多，則總鐵含量低；FeO部分含量多，則總鐵含量高。
[0032]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了獲得總鐵含量高的產(chǎn)品，需要采用特定結(jié)構(gòu)的反應(yīng)釜和特定的工藝條件，以控制Fe2O3部分的生成。
[0033]由于本發(fā)明對(duì)反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)和工藝條件進(jìn)行了全面的優(yōu)化，反應(yīng)過(guò)程的選擇性得到了很大的提高，獲得的產(chǎn)品，F(xiàn)e3O4的質(zhì)量含量可達(dá)到96%以上，能夠滿(mǎn)足食品領(lǐng)域應(yīng)用的需要，且降低了能耗。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為反應(yīng)爸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖2為上、下層寬葉攪拌槳結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖3為圖2的左視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0037]實(shí)施例1
[0038]采用圖1?3的反應(yīng)器。結(jié)構(gòu)參數(shù)如下:
[0039]上層寬葉攪拌槳外緣與所述圓形容器之間的間距δ為5mm，平板的長(zhǎng)度LI與寬度L2之比為:L1: L2 = 10: 0.3 ;平板與攪拌軸40之間的夾角α為20°，平板的數(shù)量為4片，均勻分布；
[0040]下層窄葉攪拌槳外緣與所述圓形容器之間的間距δ為5_，平板的長(zhǎng)度與寬度之比為10: 0.05，平板與攪拌軸40之間的夾角α為20。，平板的數(shù)量為4片，均勻分布；向下開(kāi)口的小孔的直徑為Imm;
[0041]在50噸反應(yīng)釜中，加入重量濃度40%的硫酸亞鐵溶液10000千克，30%液堿約3000千克，調(diào)節(jié)PH至7。
[0042]攪拌槳60轉(zhuǎn)每分鐘，空氣流量200升每分鐘。溫度升到92°C開(kāi)始計(jì)保溫時(shí)間，反應(yīng)8小時(shí)后，補(bǔ)加硫亞5000千克，液堿1500千克，將PH值調(diào)到7，并控制溫度為94.5°C ；
[0043]4小時(shí)后，進(jìn)行第二次補(bǔ)加，補(bǔ)加硫亞2500千克，液堿750千克，將PH值調(diào)到7。
[0044]之后每保溫4小時(shí)，按第二次補(bǔ)加量進(jìn)行補(bǔ)加，補(bǔ)加6次后，保溫4小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)。
[0045]采用《中華人民共和國(guó)藥典》(2010年版)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行含量檢測(cè)，F(xiàn)e3O4的質(zhì)量含量^ 96.3% ;顏色強(qiáng)度測(cè)定，絕對(duì)值為:L*56.17個(gè)CIELAB單位、a*-1.01個(gè)CIELAB單位、b*-4.12個(gè)CIELAB單位，其中L值代表明暗度；a值代表紅藍(lán)相；b值代表黃綠相；著色強(qiáng)度為99.36%，能夠滿(mǎn)足食品領(lǐng)域應(yīng)用的需要。
[0046]實(shí)施例2
[0047]采用圖1?3的反應(yīng)器。結(jié)構(gòu)參數(shù)如下:
[0048]上層寬葉攪拌槳外緣與所述圓形容器之間的間距δ為10mm，平板的長(zhǎng)度LI與寬度L2之比為:L1: L2 = 10: 0.4 ;平板與攪拌軸40之間的夾角α為30°，平板的數(shù)量為6片，均勻分布；
[0049]下層窄葉攪拌槳外緣與所述圓形容器之間的間距δ為10mm，平板的長(zhǎng)度與寬度之比為10: 0.08，平板與攪拌軸40之間的夾角α為30°，平板的數(shù)量為6片，均勻分布；
[0050]位于下層窄葉攪拌槳2的上方的空氣入口裝置；
[0051]所述空氣入口裝置，所述空氣入口裝置包括與空氣入口 201相連通的總管5和具有向下開(kāi)口的小孔的直徑為2mm ；
[0052]在50噸反應(yīng)釜中，加入重量濃度40 %的硫酸亞鐵溶液10000千克，30 %液堿約3000千克，調(diào)節(jié)PH至7。攪拌槳70轉(zhuǎn)每分鐘，空氣流量100升每分鐘。
[0053]溫度升到94°C開(kāi)始計(jì)保溫時(shí)間，反應(yīng)8小時(shí)后，補(bǔ)加硫亞5000千克，液堿1500千克，將PH值調(diào)到7，并控制溫度為96°C ；
[0054]4小時(shí)后，進(jìn)行第二次補(bǔ)加，補(bǔ)加硫亞2500千克，液堿750千克，將PH值調(diào)到7。
[0055]之后每保溫4小時(shí)，按第二次補(bǔ)加量進(jìn)行補(bǔ)加，補(bǔ)加5次后，保溫4小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)。
[0056]采用《中華人民共和國(guó)藥典》(2010年版)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行含量檢測(cè)，F(xiàn)e3O4的質(zhì)量含量^ 96.8% ;顏色強(qiáng)度測(cè)定，絕對(duì)值為:L*56.17個(gè)CIELAB單位、a*_0.91個(gè)CIELAB單位、b*-4.46個(gè)CIELAB單位，其中L值代表明暗度；a值代表紅藍(lán)相；b值代表黃綠相；著色強(qiáng)度為100.47%，能夠滿(mǎn)足食品領(lǐng)域應(yīng)用的需要。
【權(quán)利要求】
1.控制氧化鐵黑鐵含量的方法，其特征在于，包括如下步驟:(1)將重量濃度為30?50%的硫酸亞鐵溶液加入反應(yīng)釜，通入空氣，(2)然后加入重量濃度為28?32%的氫氧化鈉溶液至反應(yīng)體系的PH為6.5?7.0，加熱反應(yīng)； 總的反應(yīng)時(shí)間為28?36小時(shí)，在反應(yīng)4?8小時(shí)期間，反應(yīng)溫度為92?94°C，PH為7?8，在反應(yīng)8小時(shí)至反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)溫度大于94°C，PH為7?8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，重量濃度為30?50%的硫酸亞鐵溶液:重量濃度為28?32%的氫氧化鈉溶液=I: 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，反應(yīng)期間，補(bǔ)加重量濃度為30?50%的硫酸亞鐵溶液和重量濃度為28?32%的氫氧化鈉溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，當(dāng)溫度升到92°C開(kāi)始計(jì)保溫時(shí)間，反應(yīng)8小時(shí)后，補(bǔ)加重量濃度為30?50%的硫酸亞鐵溶液和重量濃度為28?32%的氫氧化鈉溶液，將PH值調(diào)到7，之后每保溫4小時(shí)，按第二次補(bǔ)加量進(jìn)行補(bǔ)加。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，補(bǔ)加的次數(shù)為5?6次。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，補(bǔ)加時(shí)，重量濃度為30?50%的硫酸亞鐵溶液:重量濃度為28?32%的氫氧化鈉溶液=I: 2。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，補(bǔ)加的重量濃度為30?50%的硫酸亞鐵溶液的重量為步驟(I)的10?50%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述的反應(yīng)釜包括: 設(shè)有物料入口的圓形容器和軸向安裝在所述圓形容器中的攪拌裝置，所述攪拌裝置包括: 攪拌軸； 位于所述圓形容器中部且固定在所述攪拌軸上的上層寬葉攪拌槳； 所述上層寬葉攪拌槳為通過(guò)輪轂傾斜安裝在所述攪拌軸上的平板，平板外緣與所述圓形容器之間的間距δ為5?10mm，平板的長(zhǎng)度LI與寬度L2之比為:L1: L2 = 10: 0.1?0.5，平板與攪拌軸之間的夾角α為20?30°，平板的數(shù)量為4?6片，均勻分布； 位于所述圓形容器下部且固定在所述攪拌軸上的下層窄葉攪拌槳，所述下層窄葉攪拌槳為通過(guò)輪轂傾斜安裝在所述攪拌軸上的平板，平板外緣與所述圓形容器之間的間距S為5?10mm，平板的長(zhǎng)度與寬度之比為10: 0.05?0.08，平板與攪拌軸40之間的夾角α為20?30°，平板的數(shù)量為4?6片，均勻分布； 位于下層窄葉攪拌槳的上方的空氣入口裝置； 所述空氣入口裝置，所述空氣入口裝置包括與空氣入口相連通的總管和具有向下開(kāi)口的I?2mm小孔的氣體分布器,氣體分布器成弧形圍繞在下層攪拌槳上方。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，攪拌裝置的轉(zhuǎn)速為50?70轉(zhuǎn)/分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，上層寬葉攪拌槳的寬度LI大于下層窄葉攪拌槳。
【文檔編號(hào)】B01J19/18GK104261486SQ201410483529
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】王丹英, 丁亮, 李怡璞, 夏謹(jǐn) 申請(qǐng)人:上海一品顏料有限公司