[发明专利]生产四氧化三铁黑的工艺方法

说明书

本发明涉及一种从炼钢转炉铁泥中直接提取四氧化三铁黑的工艺方法。

转炉炼钢过程中要产生大量的烟尘，其主要成份是三氧化二铁、氧化亚铁、四氧化三铁、碳酸钙以及氧化锰等非铁金属氧化物。为了消除烟尘对环境的污染，转炉炼钢厂常采用文氏管湿法除尘。经文氏管湿法除尘后，转炉烟尘变成了主要含四氧化三铁的铁泥，但对周围环境仍然有一定的污染。这种炼钢转炉铁泥中含有大量的铁，并且具有很好的物理化学性能，如能以此为原料生产无机铁系颜料，则不仅可以变废为宝，而且可有效地消除铁泥对环境的污染。中国专利CN86103443B和CN86106586A分别公开了一种以炼钢炉烟道灰为原料生产氧化铁黑和磁性氧化铁黑的工艺方法，从本质上来说，这两个工艺方法都利用了氧化铁红（Fe₂O₃）的加成反应来生产四氧化三铁黑，只不过两者获得氧化铁红的工艺有所不同。前者采用化学方法，即利用氧化铁红对稀酸的稳定性，采用适当浓度的稀酸对炼钢炉烟道灰进行酸浸，非铁金属氧化物和一部分氧化亚铁与稀酸反应生成可溶性盐进入液相，然后用水漂洗以剔除这些可溶性盐而得到氧化铁红。后一种工艺方法是物理方法，即利用四氧化三铁的磁性、采用磁选而获得磁性氧化铁。由于这两种工艺方法都采用了加成反应这一工艺步骤，故整个生产工艺仍然比较复杂，对环境不存在二次污染，磁选法还需要复杂的磁选机。此外前一种工艺主要适用于含三氧化二铁较多的平炉烟道灰，对于含四氧化三铁较多的转炉铁泥则不适用。

本发明的目的是获得一种从炼钢转炉铁泥中直接提取四氧化三铁黑的工艺方法。

为了实现上述目的。本发明利用四氧化三铁对一定浓度酸的稳定性，采用适当浓度的酸对炼钢转炉铁泥进行酸处理，转炉铁泥中所含有的碳酸钙以及氧化锰等非铁金属氧化物与一定浓度的酸反应生成可溶性盐而进入液相，经充分沉淀后弃去上清液即得四氧化三铁沉淀物，再经干燥和粉碎即得四氧化三铁黑成品。以下结合具体实施例对本发明的技术特征进一步的详细说明。

附图1为本发明生产四氧化三铁黑的工艺流程图。

参考附图1，本发明生产四氧化三铁黑的工艺方法至少包括分散、除杂、沉淀、干燥和粉碎五道工序，即首先用匀化器将炼钢转炉铁泥微粉化并使之成为均匀的浆糊状，然后用酸进行处理并将经过酸处理后的铁泥混合液加以沉淀，弃去上清液并调整pH值，最后将沉淀物干燥、粉碎即得四氧化三铁黑成品。

所谓分散工序是采用匀化器将炼钢转炉铁泥微粉化，使其粒度小于或等于320目;并加入水使铁泥呈均匀的浆糊状，固体铁泥与水的重量比为1∶3～20，最佳重量比为1∶8～10。

所谓除杂工序是用浓度为30～38%的浓盐酸（HCl），或用浓度为40～45%的浓硝酸（HNO₃），或用浓度为30～38%的浓盐酸、浓度为40～45%的浓硝酸和浓度为40～45%的氢氟酸（HF）按1∶0.1∶0.1的重量比配制而成的混合酸对经过分散工序后的铁泥进行酸处理。酸处理的温度为20～80℃，最佳温度为50～60℃;酸处理过程中保持铁泥混合液的pH值为1～6，最佳pH值为3～4。

所谓沉淀工序是将经过酸处理后的铁泥混合液充分沉淀后，弃去上清液，再用清水清洗沉淀物并用氨水（NH₃）调整混合液的pH值为5～7。

干燥和粉碎工序为常见的操作。

实施例1：取铁泥100克，加水100克，在匀化器中研磨30分钟;倒入带有搅拌机的容器内（搅拌机的转速为50～200转/分）并加入混合酸（用浓度为30～38%的浓盐酸、浓度为40～45%的浓硝酸和浓度为40～45%的氢氟酸按1∶0.1∶0.1的重量比配制而成）搅拌反应一小时，保持pH值为3～4，反应温度为60±5℃;沉淀一小时后弃去上清液，再加清水100克并搅拌，再沉淀一小时后弃去1/2的上清液，加氨水调整pH值为6～7;出料到另一容器中充分沉淀并弃去上清液，在100～150℃的温度下将沉淀物烘干，经粉碎后即得四氧化三铁黑成品，其四氧化三铁含量可达95.5%。

实施例2：取铁泥100克，加水100克，在匀化器中研磨30分钟后倒入带有搅拌机的容器中（搅拌机转速为50～200转/分）;逐渐加入浓度为30～31%的浓盐酸20～40ml，搅拌反应一小时，保持pH值为3～4，反应温度为60±5℃;沉淀一小时后弃去上清液，再加清水100克，搅拌20分钟，沉淀一小时后弃去1/2的上清液，加氨水调整pH值为6～7;出料到另一容器中充分沉淀，弃去上清液，在100～150℃的温度下烘干沉淀物，经粉碎后即得四氧化三铁黑成品，其四氧化三铁含量可达95.5%。

本发明工艺简单、污染小，所生产的四氧化三铁黑产品可达到国家一级品（含四氧化三铁95%）标准。因此，本发明具有良好的经济效益和社会效益，可以广泛用于以炼钢转炉铁泥为原料生产四氧化三铁黑无机铁系颜料。