[发明专利]聚硫酸铁和氧化铁黑的联合生产方法

说明书

本发明涉及聚硫酸铁和氧化铁黑的生产方法，特别是涉及聚硫酸铁和氧化铁黑的联合生产方法。

在现有技术中，一九七九年日本特许公报昭51-17516公开了一种在NaNO₂催化剂存在下，用空气将硫酸西铁直接氧气为聚硫酸铁的方法。一九八○年苏联专利U·S·S·RSU966016公开了一种利用空气和SO₂混合气体氧气二氧化钛生产中的硫酸亚铁，生产聚硫酸铁的方法。一九八六年日本特许公报昭61-163120公开了一种将三价铁含量调整至规定范围，把含二价铁盐水溶液用碱性沉淀剂进行沉淀，将此沉淀进行氧气，用简单经济的方法制得具有规定粒径和大的比表面积的等轴磁性氧化铁颜料的方法。以上文献公开的聚硫酸铁的生产方法是在硫酸亚铁水溶液中加入硫酸，把溶液的硫酸和硫酸亚铁的摩尔比调节到小于1∶2，然后用各种氧化方法把溶液中的二价铁氧化为三价铁，经水解、聚合制得聚硫酸铁产品。生产氧化铁黑的方法是在碱性或中性条件下，调节溶液中二价铁和三价铁的比例，使二价铁和三价铁进行加成反应得氧化黑铁。

可见，用硫酸亚铁生产聚硫酸铁需要较多的硫酸，而生产氧化铁黑则要用如铁黄一类的含三价铁的化合物。这就增加了原料的消耗，增加了生产成本。本发明的目的是减少硫酸的消耗，为氧化铁黑的生产提供含三价铁的化合物，以减少原料消耗和降低生产成本。

本发明的目的是这样实现的：首先配成硫酸亚铁含量为5%～45%，最好为15%～25%（重量计）的水溶液，在20℃～100℃最好为85℃～90℃的温度下鼓入空气或氧气进行氧化。随着空气或氧气的加入，溶液中的二价铁不断被氧化为三价铁，並生成三氧化二铁水化物沉淀，溶液的氧化反应式为：

随着氧化反应的进行，三氧化二铁水化物不断生成，溶液中的酸度不断增加，即游离酸增加。此即氧化预处理过程。此过程以溶液的PH值达到1.0～1.5时为止。当测定PH值达到要求时，立即滤出溶液中的三氧化二铁水化物沉淀物，备作生产氧化铁黑之用。抽样分析余下溶液的总铁、三价铁及游离酸的含量，备作生产聚硫酸铁之用。分析方法分别为：总铁和三价铁含量分析采用EDTA容量法，游离酸含量分析用中和法。总铁量应为50g/l～200g/l，最好为160～175g/l。

在余下溶液中加入硫酸，使总硫酸根与总铁的摩尔比小于1.5，在15℃-80℃温度下，在NaNO催化剂的存在下，鼓入空气进行氧化，使溶液中的二价铁氧化为三价铁，经水解、聚合即可得聚硫酸铁水溶液。

滤得的三氧化二铁水化物按分析计算，按三价铁、二价铁、烧碱的摩尔比为1∶2∶2。5加入硫酸亚铁和烧碱溶液，並调节PH值为7，把溶液加热到90℃～95℃，连续搅拌4小时以上，使之进行加成反应，经过滤干燥，即得氧化铁黑产品。

硫酸亚铁水溶液经空气或氧气氧化预处理，分离出三氧化二铁水化物后，余下溶液中硫酸根与铁的摩尔比可由原来的1∶1增加到1.17∶1～1。23∶1。若生产聚硫酸铁时加入硫酸调节溶液中硫硫酸根与铁的摩尔比为1。40∶1、比全部加入硫酸调节的方法节省硫酸42%～58%。若预氧化处理过程终时硫酸根与铁的摩尔比为1.20∶1，则生产1吨含铁为160g/l的聚硫酸铁，可节省含量98%的硫酸38公斤，同时可得三氧化铁水化物沉淀42公斤斤供氧化物黑生产用。

本发明的一个实施例是：把1000克硫酸亚铁溶入2640毫升水中，配成含硫酸亚铁15%的水溶液，把溶液加热并控制温度85℃至90℃，鼓入空气进行氧化，氧化10小时，测得溶液PH值为1.20，停止加热，停止鼓入空气，立即滤出三氧化二铁水化物沉淀，得到余下的溶染1000毫升，分析其成分为，含总铁162.81g/l，三价铁为35.2g/l，游离酸为60.7g/l，游得59.22克三氧化二铁水化物（干品计），余下溶液中按硫酸根与铁的摩尔比为1.42∶1加入98%的硫酸54.6克，按1.6克/小时的流量添加含50%亚硝酸钠的水溶液，进行空气氧化9小时，得到粘稠的褐色聚硫酸铁溶液。分析其成分为：三价铁：158.1g/l

二价铁：微量，

游离酸：113.2g/l

比重：1.46

PH值：0.78

把滤得的三氧化物按三价铁，硫酸亚铁、烧碱的摩尔比1∶2∶2.5配成含铁为15%的水溶液，（三氧化二铁水化物59.22克，硫酸亚铁372克，烧碱68克）、加热到95℃～98℃，在强烈搅拌下反应6小时，过滤干燥后得氧化铁黑产品153.8克。