專利名稱：一種制備磁性氧化鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明具體涉及一種制備磁性氧化鐵Fe2h 333O32的方法，屬于脫硫技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
本申請人一直致力于無定形羥基氧化鐵脫硫性能的研究，早在2010年發(fā)表了題為《常溫脫硫劑羥基氧化鐵的制備與性能評價》的文章(全國氣體凈化信息站2010年技術(shù)交流會論文集第68-71頁)，該文章中公開了無定形羥基氧化鐵的實驗室制備思路，而且用數(shù)據(jù)驗證了無定形羥基氧化鐵脫硫和再生的反應(yīng)機理。但是，上述研究也只是處于實驗室摸索階段，本申請人進行上述研究的最終目的還是為了實現(xiàn)在工業(yè)上大批量生產(chǎn)高純度、聞硫容的無定形輕基氧化鐵 。但是截止目前，實際應(yīng)用的無定形羥基氧化鐵脫硫劑并不常見，即使市場上銷售的所謂的無定形羥基氧化鐵脫硫劑，也因其無定形羥基氧化鐵的純度很低(低于40%)，而其它不能再生的鐵氧化物(四氧化三鐵、三氧化二鐵、其它晶態(tài)的羥基氧化鐵等)含量高，而導致這些無定形羥基氧化鐵脫硫劑不僅脫硫性能差，而且再生困難?，F(xiàn)有技術(shù)中，2006年10月第34卷第10期的《煤炭科學技術(shù)》公開了一篇名為《不同堿比制備羥基氧化鐵的脫硫活性研究》的文獻，該文獻提供了一種無定形羥基氧化鐵的制備方法，具體步驟為:在反應(yīng)器中加入一定量蒸餾水和亞鐵鹽，開啟攪拌，通入氮氣保護，待亞鐵鹽溶解后，根據(jù)堿比=1滴加入一定量的堿溶液，待滴加完畢后將氮氣切換為空氣，開始氧化反應(yīng)，當[Fe3+] / [ SFe]轉(zhuǎn)化率達100%，紙析法觀察溶液的顏色不變化時，氧化反應(yīng)結(jié)束，洗滌脫除樣品內(nèi)部含有的Na+離子，即得到無定形羥基氧化鐵濾餅。在上述操作條件下制備得到的無定形羥基氧化鐵的純度較低，在產(chǎn)品中還存在大量的鐵氧化物和其它晶態(tài)的羥基氧化鐵，從而導致其作為脫硫劑使用時存在純度低、硫容低且不能再生的問題。造成這種現(xiàn)象的原因主要在于，無定形羥基氧化鐵的制備受到PH值、溫度、加料速度等操作條件的強烈影響，不同的操作條件間細微的變化將導致無定形羥基氧化鐵、鐵氧化物、其它各個晶態(tài)的羥基氧化鐵的含量存在很大差異，因此要探索出可制備高純度、高硫容無定形羥基氧化鐵的操作條件是非常困難的。本申請人早在2008年申請的公開號為CN101585557A的專利文件中公開了無定形羥基氧化鐵用于制備磁性氧化鐵Fe21.333 032的用途，但如果利用上述文獻中所公開的無定形羥基氧化鐵制備磁性氧化鐵，一方面所述無定形羥基氧化鐵的純度不高，另一方面由于其為實驗室方法，需要氮氣保護，工藝比較復(fù)雜且制備成本較高，因此仍舊不適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決利用現(xiàn)有技術(shù)中的無定形羥基氧化鐵的制備磁性氧化鐵時，一方面所述無定形羥基氧化鐵的純度不高，另一方面由于其為實驗室方法，需要氮氣保護，工藝比較復(fù)雜且制備成本較高，因此仍舊不適用于工業(yè)化生產(chǎn)的問題，本申請人提供了一種能夠制備高純度無定形羥基氧化鐵，進而制備得到磁性氧化鐵Fe2h 333O32的新途徑。本發(fā)明中所述的制備磁性氧化鐵的技術(shù)方案為:
一種制備磁性氧化鐵Fe21.333032的方法，包括如下步驟:
(1)將固體可溶性亞鐵鹽配制成溶液待用；
(2)配制氫氧化物溶液待用，
(3)將氫氧化物溶液和亞鐵鹽溶液并流進行反應(yīng)，所述氫氧化物溶液和亞鐵鹽溶液的堿比=0.6 0.8，控制反應(yīng)溫度不超過30°C ；
(4)待步驟(3)中的反應(yīng)結(jié)束后，向溶液中通入含氧氣的氣體進行氧化，控制溶液的pH值在6-8之間，直至氧化 結(jié)束；
(5)對步驟(4)得到的物料進行過濾、水洗，干燥；
(6)將步驟(5)得到的產(chǎn)物在250-400°C焙燒即可。所述步驟(6)中的焙燒溫度為300_350°C。所述氫氧化物為第IA族或第IIA族元素的氫氧化物。所述亞鐵鹽溶液的濃度為1.3-1.8mol/L,所述氫氧化物溶液的濃度為4_6mol/L。在步驟(4)中，利用氫氧化物溶液控制溶液的pH值在6-8之間。在步驟(4)中，所述氫氧化物溶液的濃度為4-6mol/L，加料速度為10-20 ml/min。在所述步驟(3)中，控制所述亞鐵鹽溶液的加料速度為200-300ml/min，所述氫氧化物溶液的加料速度為50- 60 ml/min。步驟(3)和(4)中加入的氫氧化物溶液與所述亞鐵鹽溶液的堿比為1.05-1.25。所述步驟(5)中的干燥溫度不超過90°C。在所述步驟(4)中，在向溶液中通入氧氣進行氧化之前向所述溶液中加入水。所述步驟(4)中，氧化時間為10_15h。在步驟(4)中，所述含氧氣的氣體為空氣，所述空氣的通入量不低于700L/h。本發(fā)明中所述的制備磁性氧化鐵Fe2h 333O32的方法，通過步驟(I)- (5)可制備得到無定形羥基氧化鐵，所述無定形羥基氧化鐵的制備可以認為是分為兩步:第一步，F(xiàn)e2+沉淀生成Fe (OH)2,第二步，F(xiàn)e(OH)2經(jīng)空氣氧化生成FeOOH。經(jīng)本申請人研究發(fā)現(xiàn),氧化開始前的Fe(OH)2顆粒的粒度和生成環(huán)境會影響制備的無定型羥基氧化鐵的純度及性能，因此在第一步中，有兩個至關(guān)重要的因素:1、反應(yīng)溫度；2、加入的氫氧化物溶液和亞鐵鹽溶液的堿比值，因為堿比值的大小會直接影響到Fe(OH)2顆粒的粒度以及溶液的pH值；本發(fā)明通過無數(shù)次的實驗和研究發(fā)現(xiàn)，限定二者按照堿比=0.6-0.8加料，且控制反應(yīng)溫度不超過30°C，有利于高純度無定形羥基氧化鐵的生成。第二步氧化過中，首先是FeOOH在Fe (OH) 2顆粒表面進行成核，在成核過程中，F(xiàn)e2+會生成綠銹，綠銹的化學組成為:
權(quán)利要求
1.一種制備磁性氧化鐵Fe21.333 032的方法，包括如下步驟: (1)將固體可溶性亞鐵鹽配制成溶液待用； (2)配制氫氧化物溶液待用， (3)將氫氧化物溶液和亞鐵鹽溶液并流進行反應(yīng)，所述氫氧化物溶液和亞鐵鹽溶液的堿比=0.6 0.8，控制反應(yīng)溫度不超過30°C ； (4)待步驟(3)中的反應(yīng)結(jié)束后，向溶液中通入含氧氣的氣體進行氧化，控制溶液的pH值在6-8之間，直至氧化結(jié)束； (5)對步驟(4)得到的物料進行過濾、水洗，干燥； (6)將步驟(5)得到的產(chǎn)物在250-400°C焙燒即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備磁性氧化鐵Fe2h333O32的方法，其特征在于，所述步驟(6)中的焙燒溫度為300-350°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備磁性氧化鐵Fe21.333032的方法，其特征在于，所述氫氧化物為第IA族或第IIA族元素的氫氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備磁性氧化鐵Fe21.333032的方法，其特征在于，所述亞鐵鹽溶液的濃度為1.3-1.8mol/L，所述氫氧化物溶液的濃度為4-6mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備磁性氧化鐵Fe21.333032的方法，其特征在于，在步驟(4)中，利用氫氧化物溶液控制溶液的PH值在6-8之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備磁性氧化鐵Fe21.333032的方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述氫氧化物溶液的濃度為4-6mol/L，加料速度為10-20 ml/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或6所述的制備磁性氧化鐵Fe2h333O32的方法，其特征在于，在所述步驟(3)中，控制所述亞鐵鹽溶液的加料速度為200-300ml/min，所述氫氧化物溶液的加料速度為50- 60ml/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或6所述的制備磁性氧化鐵Fe2h333O32的方法，其特征在于，步驟(3)和(4)中加入的氫氧化物溶液與所述亞鐵鹽溶液的堿比為1.05-1.25。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或6所述的制備磁性氧化鐵Fe2h333O32的方法，其特征在于，所述步驟(5)中的干燥溫度不超過90°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備磁性氧化鐵Fe2h333O32的方法，其特征在于，在所述步驟(4)中，在向溶液中通入含氧氣的氣體進行氧化之前向所述溶液中加入水。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2或6或10所述的制備磁性氧化鐵Fe2h333O32的方法，其特征在于，所述步驟(4)中，氧化時間為10-15h。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備磁性氧化鐵Fe2h333O32的方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述含氧氣的氣體為空氣，所述空氣的通入量不低于700L/h。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備磁性氧化鐵Fe21.333O32的方法，包括(1)將固體可溶性亞鐵鹽配制成溶液待用；(2)將固體氫氧化物配制成溶液使用；(3)將氫氧化物溶液和亞鐵鹽溶液并流進行反應(yīng)，二者按照堿比=0.6加料，控制反應(yīng)溫度不超過30℃；(4)待步驟(3)中的反應(yīng)結(jié)束后，向溶液中通入氧氣進行氧化，在氧化過程中通過補加氫氧化物溶液，控制溶液的pH在6-8之間，直至氧化結(jié)束；(5)將步驟(4)得到的物料過濾，濾餅用水洗，干燥；(6)將步驟(5)得到的產(chǎn)物在250-400℃焙燒即可。
文檔編號C01G49/02GK103183388SQ201110450768
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者劉振義, 王立賢 申請人:北京三聚環(huán)保新材料股份有限公司