[发明专利]一种颜料级氧化铁红的绿色合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种颜料级氧化铁红的绿色合成方法，属于无机颜料制备技术领域。

背景技术

氧化铁红作为一种传统氧化铁系工业产品，在我国已经有大约五十年的发展历史。由于其具有较高的化学和物理稳定性，以及颜色的多样性、高遮盖力和无毒性等良好的性能，被广泛用于橡胶、油漆、人造大理石的着色剂，以及陶瓷、造纸、油墨和美术颜料等行业中。我国生产的颜料级氧化铁红产品占世界总产量的60％-70％，其中50％出口。因此，对氧化铁红颜料生产工艺进行不断的研究和改进，更有利于促进我国氧化铁红颜料产业健康、稳定、持久地发展。现有技术中，氧化铁红颜料的制备方法分为干法和湿法(The IronOxides，Wiley-VCH，Weinheim 2003，525-531)，其中采用湿法获得氧化铁红产品的质量要明显好于干法制备，因此工业生产上一般采用湿法制备氧化铁红颜料。其反应过程如下：首先制备出铁红晶种，然后将此晶种置于反应釜中，加入铁屑、水和一定量的二价铁盐，在90℃下通空气氧化，当产物颜色达到所需要的标准时，反应结束。根据铁红晶种的不同制备方法和补加二价铁盐的种类，湿法制备氧化铁红技术分为硝酸法、硫酸法和混酸法：(1)硝酸法：铁红晶种的制备采用铁屑、水和一定浓度的硝酸在85℃的温度下反应获得，二步氧化过程中补加硝酸亚铁(无机盐工业，1997，6，5-6)；(2)硫酸法：铁红晶种的制备采用FeSO₄溶液在pH值为9-11下通入空气氧化获得，二步氧化过程中补加硫酸亚铁(无机盐工业，2006，38(4)，49-50)；(3)混酸法：铁红晶种的制备采用硝酸法获得的晶种，二步氧化过程中补加硫酸亚铁(AIChE，2008，27(2)，263-268)。上述三种制备方法所得到的氧化铁红产品，以硝酸法所得产品的颜料性能为最佳。但是在采用硝酸法的过程中不仅会产生大量的NO_x气体，而且在二步氧化过程中，还会产生大量的氨氮废液，如不进行处理，直接排放，势必造成空气和水的污染。对硝酸法产生的废气、废水进行环保处理(AIChE，2008，27(2)，263-268)，在很大程度上会增加企业的生产成本。为了避免这些问题，一些企业采用硫酸法和混酸法生产工艺(无机盐工业，2006，38(4)，49-50)。其中，硫酸法虽然污染小，成本低，但是获得的产品质量远不如硝酸法，产品色泽暗淡，颜料性能相对较差。混酸法获得的氧化铁红颜料质量性能相对较好，但是需要采用硝酸晶种，会造成一定程度的NO_x气体污染。以上这些不利因素大大阻碍了许多氧化铁红颜料生产企业的正常发展。为此，研究获得颜色性能良好、且成本低廉又无污染的氧化铁红颜料生产方法，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种颜料级氧化铁红的绿色合成方法，解决了现有技术硝酸法和混酸法生产氧化铁红颜料过程中产生的NO_x气体和氨氮废液对环境造成污染的问题。

本发明采取的技术方案是这样的。一种颜料级氧化铁红的绿色合成方法一，包括以下步骤：

(1)以三价铁盐溶液为原料，加入氢氧化钠溶液调节pH为7，在室温下制得不定形水合氧化铁晶种；

(2)将步骤(1)制得的不定形水合氧化铁晶种加入到反应釜中，控制温度90～95℃，使晶种浓度为0.125mol/L，按照加入的Fe²⁺离子在反应体系中的摩尔数与反应体系中晶种所含Fe³⁺离子的摩尔数之比为0.05∶1加入Fe²⁺离子催化剂，反应0.5h，再加入30g废铁皮，通入空气，反应过程中补加生产钛白粉的副产物硫酸亚铁或钢铁酸洗废液，以维持反应体系亚铁离子的浓度为0.16～0.20mol/L，反应48～72h，产物经过滤、水洗、烘干，得到颜料级氧化铁红粉体。

本发明还可以采取以下技术方案：一种颜料级氧化铁红的绿色合成方法二，包括以下步骤：

(1)以硫酸亚铁溶液为原料，加入氢氧化钠溶液调节pH为9，在室温下加入双氧水，制得不定形δ-FeOOH晶种；