[发明专利]一种制备氧化铁黄的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机颜料生产技术领域，尤其涉及一种制备氧化铁黄的装置及方法。

背景技术

氧化铁黄的主要成分是三氧化二铁，主要作为颜料来使用，由于其具有无毒、耐磨、价廉、着色力强、遮盖力高等优点，能够作为橡胶、塑料、油漆、油墨、水磨石地面、铺路砖、墙面粉饰的着色剂，此外还可作为生产铁红、铁黑、磁性氧化铁和工业催化剂的原料。

制备氧化铁黄的方法包括彭尼曼-佐夫法、空气氧化法和一氧化氮（NO）催化法等，这些制备氧化铁黄的方法中，较常使用的方法是彭尼曼-佐夫法和空气氧化法。

彭尼曼-佐夫法以铁皮为原料通过晶种制作和氧化两个步骤制备得到氧化铁黄，但是铁皮的价格昂贵、供应紧张，采用这种方法制备氧化铁黄的成本较高。

空气氧化法以硫酸亚铁为原料制备氧化铁黄，硫酸亚铁的来源广泛、价格低廉。我国生产钛白颜料主要是以硫酸法为主，在其生产过程中，副产物硫酸亚铁的产量远远超过钛白本身的产量；同时，钢铁及其制品在加工过程中，通常会用无机酸酸洗其表面氧化层，因此会得到大量含硫酸亚铁的废液。空气氧化法能够以生产钛白和钢铁加工的副产物硫酸亚铁为原料制备氧化铁黄，降低了生产成本，因此这种方法越来越受到人们的青睐。

空气氧化法制备氧化铁黄的主要工艺过程包括晶种制作和氧化两个步骤，其中氧化阶段的主要反应方程式如下：

Fe₂SO₄+O₂+2H₂O=2FeOOH+H₂SO₄；

H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；

从上述反应方程式可以看出，空气氧化法在氧化阶段需要碱性中和剂来调节反应溶液的pH值，较常使用的碱性中和剂有烧碱、纯碱和氨等碱性物质。比如，现有技术公开了一种以钛白粉副产物硫酸亚铁为原料，通过原料纯化、分步用氨水中和、分步控制氧化的常温合成工艺路线制备得到氧化铁黄的技术方案（刘金鹏，魏雨.以钛白粉厂副产硫酸亚铁为原料生产氧化铁黄.河北化工.1991,1:8-11.）；申请号为201010253386.9的中国专利公开了一种采用尿素作为中和剂、使用钛白副产物硫酸亚铁制备氧化铁黄颜料的方法，制备得到的氧化铁黄颜料颗粒均匀、色相好。虽然现有技术能够制备得到质量较好的氧化铁黄产品，但是在制备过程中使用的碱性中和剂价钱较高，增加了氧化铁黄的生产成本。同时，从上述氧化阶段的反应方程式可以看出，空气氧化法制备氧化铁黄的过程会产生大量的无机盐废液，如Na₂SO₄溶液，废液的产生不仅增加了处理废液的费用，同时对环境造成了巨大的压力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种制备氧化铁黄的装置及方法，采用本发明提供的装置及方法制备氧化铁黄，能够有效地降低生产氧化铁黄的成本，同时有效地处理了制备氧化铁黄过程中产生的无机盐废液。

本发明提供了一种制备氧化铁黄的装置，包括：

第一进样装置、第二进样装置、进气装置；

进口与所述第一进样装置出口、所述第二进样装置出口和所述进气装置出口相连的反应容器；

对所述反应容器加热的加热装置；

调节所述反应容器中反应溶液pH值的pH值调节装置；

碱室出口与所述第二进样装置进口相连的双极膜电渗析装置。

优选的，所述双极膜电渗析装置包括：

膜堆、阴电极、阳电极、夹紧装置、第一电解液进样装置、第二电解液进样装置、盐溶液进样装置、酸溶液进样装置、电源；

所述阴电极与所述电源的负极相连；

所述阳电极与所述电源的正极相连；

所述阴电极和所述阳电极分别设置于所述膜堆的两边；

所述夹紧装置用于固定所述阴电极、阳电极和膜堆；

所述双极膜电渗析装置内部形成阴极室、阳极室、盐室、酸室和碱室五个隔室；

所述第一电解液进样装置的出口与所述阴极室进料口相连；所述第一电解液进样装置的进口与所述阴极室出料口相连；

所述第二电解液进样装置的出口与所述阳极室进料口相连；所述第二电解液进样装置的进口与所述阳极室出料口相连；

所述盐溶液进样装置的出口与所述盐室进口相连；所述盐溶液进样装置的进口与所述盐室出口相连；