亞鐵氧化氨法制備氧化鐵黑的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氧化鐵黑的生產(chǎn)方法。具體地說(shuō)，是亞鐵氧化氨法制備氧化鐵黑的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有技術(shù)中，氧化鐵黑的制備方法包括兩大類(lèi):加成法和亞鐵氧化法。加成法需要使用氧化鐵紅或氧化鐵黃作原料，成本高，用水量大，耐熱性差，競(jìng)爭(zhēng)力不高。而亞鐵氧化法又分鈉法和氨法。由于鈉法成本遠(yuǎn)高于氨法，回收硫酸鈉又得不償失，所以，該法也將逐漸淡出人們的視線。
[0003]取代鈉法的亞鐵氧化氨法工藝已經(jīng)存在多年，亞鐵氧化氨法的實(shí)質(zhì)是用氧把二價(jià)的亞鐵氧化為三價(jià)，再與亞鐵結(jié)合、脫水形成四氧化三鐵即氧化鐵黑。盡管各類(lèi)文獻(xiàn)也羅列了大量的氨法優(yōu)于鈉法的數(shù)據(jù)，但是，多年來(lái)，氨法真正在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用卻非常少，其原因除了本發(fā)明人在先的專利ZL201410000046.3所解決的技術(shù)問(wèn)題外，生產(chǎn)過(guò)程中的氨氣和水汽的逸出導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)境的嚴(yán)重污染，也是非常重要的原因之一。這是由于在現(xiàn)有技術(shù)中，該反應(yīng)過(guò)程是通過(guò)使用壓縮空氣在反應(yīng)液中鼓泡，從而利用空氣中的氧作氧化劑來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而且，由于反應(yīng)中需要控制PH為8—10 (在此范圍內(nèi)，pH值越高越好)、溫度控制在90-95? (在此范圍內(nèi)溫度越高越好)，這種堿性和近沸的高溫使得在常溫、中性、靜止?fàn)顟B(tài)下就會(huì)有游離的氨氣逸出的溶液有更大量的氨氣逸出；對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境造成嚴(yán)重污染，使得操作工人難以忍受，當(dāng)然，環(huán)保部門(mén)更不能容忍。并且，因?yàn)榘钡囊莩?，降低了溶液的pH，為了維持反應(yīng)液的pH值，尚需隨時(shí)補(bǔ)充氨水，從而，也增加了生產(chǎn)成本。因此，多年以來(lái)，該方法幾乎沒(méi)有投入到現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種亞鐵氧化氨法制備氧化鐵黑的生產(chǎn)方法，以解決工作環(huán)境差以及環(huán)境污染問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的生產(chǎn)方法是這樣實(shí)現(xiàn)的:
亞鐵氧化氨法制備氧化鐵黑的生產(chǎn)方法，包括使硫酸亞鐵在反應(yīng)容器內(nèi)氧化制得氧化鐵黑的生產(chǎn)步驟，其特征在于，所述反應(yīng)容器為密閉容器，且在反應(yīng)容器外設(shè)置有向反應(yīng)容器內(nèi)供氧的液氧罐，所述液氧罐與所述反應(yīng)容器流體連通的管路上設(shè)置有汽化器和減壓閥，使進(jìn)入反應(yīng)容器前的氧壓力減至l.0Mpa以下；反應(yīng)過(guò)程中，所述反應(yīng)容器內(nèi)的氣壓維持在 0.05—1.0Mpa0
[0006]所述氧壓力優(yōu)選減至0.l-0.5Mpa，所述反應(yīng)容器內(nèi)的氣壓優(yōu)選維持在0.1—0.5Mpa。
[0007]所述氧壓力優(yōu)選減至0.l-0.3Mpa，所述反應(yīng)容器內(nèi)的氣壓優(yōu)選維持在0.1—0.3Mpa ο
[0008]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的生產(chǎn)方法，直接使用液態(tài)純氧作為氧化劑，由于摒棄了多余成份氮?dú)?，因此，反?yīng)體系的整體體積基本恒定，由此，整個(gè)反應(yīng)體系可以在密閉狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)，如此可徹底解決環(huán)境污染問(wèn)題。另一方面，由于生產(chǎn)在密閉體系內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)過(guò)程中的熱量散失大大減少，氨氣(本體系中最貴的生產(chǎn)原料)不再逃逸，整個(gè)合成過(guò)程始終恒定，并且不再使用空壓機(jī)，其節(jié)省的成本除可以抵消以液態(tài)純氧作為反應(yīng)原料所帶來(lái)的成本的增加外，尚有顯著剩余。本發(fā)明的技術(shù)方案看似簡(jiǎn)單，卻解決了多年來(lái)亞鐵氧化氨法無(wú)法形成工業(yè)化生產(chǎn)的一個(gè)生產(chǎn)難題，同時(shí)解決了環(huán)境問(wèn)題和生產(chǎn)問(wèn)題，既具有社會(huì)效益又具有經(jīng)濟(jì)效益。
[0009]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的生產(chǎn)方法生產(chǎn)過(guò)程平穩(wěn)，所得產(chǎn)品性能好，既沒(méi)有引入雜質(zhì)降低產(chǎn)品品質(zhì)，也沒(méi)有使反應(yīng)速度過(guò)快不能控制進(jìn)而使得顏料性不足而沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。盡管理論上其他氧化劑也可以達(dá)到氧化的目的，但是或者成本很高，或者引入雜質(zhì)降低產(chǎn)品品質(zhì)，或者反應(yīng)速度不能控制使得顏料性不足而沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。因此，選用液氧為原料，在使用時(shí)使液氧自行氣化得到氧氣，這無(wú)論從生產(chǎn)成本、環(huán)境保護(hù)還是從產(chǎn)品質(zhì)量上來(lái)說(shuō)，均優(yōu)于其它氧化劑。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明的亞鐵氧化氨法制備氧化鐵黑的生產(chǎn)方法，基本與現(xiàn)有技術(shù)中的制備方法相同，包括使硫酸亞鐵在反應(yīng)容器內(nèi)氧化制得氧化鐵黑的生產(chǎn)步驟，主要區(qū)別在于，本發(fā)明中所使用的反應(yīng)容器為密閉容器，且在反應(yīng)容器外設(shè)置有向反應(yīng)容器內(nèi)供氧的液氧罐，所述液氧罐與所述反應(yīng)容器流體連通的管路上設(shè)置有使液態(tài)氧自行轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氧的汽化器和使進(jìn)入反應(yīng)容器前的氧壓力降低至1.0Mpa以下的減壓閥。反應(yīng)過(guò)程中，所述反應(yīng)容器內(nèi)的氣壓維持在0.1—1.0Mpa均可得到符合GB/T 1863-2008規(guī)定的A級(jí)氧化鐵黑。而且，隨著氧壓加大，反應(yīng)加快。為了減少設(shè)備投資和考慮到壓力越高越不安全以及滿足顏料性要求，一般控制在0.5MPa以下。
[0011]本發(fā)明可以使用工業(yè)級(jí)硫酸亞鐵為原料，但本發(fā)明實(shí)施時(shí)，還可以采用鈦白粉工廠副產(chǎn)的硫酸亞鐵，經(jīng)除雜后作為原料，其在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，可以顯著降低生產(chǎn)成本，這也是本發(fā)明優(yōu)勢(shì)所在。下面實(shí)施例中均以除雜后的鈦白粉工廠副產(chǎn)的硫酸亞鐵為原料。
[0012]所有實(shí)施例按GB/T 1863-2008的“基本要求”檢驗(yàn)氧化鐵黑樣品含量，符合總鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以Fe2O3表示，在105 0C干燥后測(cè)定)多95%的規(guī)定。
[0013]實(shí)施例1
a.選擇試驗(yàn)壓力IMPa，工作壓力0.5MPa的密閉反應(yīng)容器，并在反應(yīng)容器外設(shè)置有向反應(yīng)容器內(nèi)供氧的液氧罐，所述液氧罐與所述反應(yīng)容器流體連通的管路上設(shè)置汽化器和減壓閥，使液氧汽化并使進(jìn)入反應(yīng)容器前的氧壓力減至0.5Mpa ;
b.將除雜后的濃度為1.5mol的硫酸亞鐵溶液，泵入此反應(yīng)容器內(nèi)，升溫至95°C ;
c.攪拌下加入體積濃度為20%的氨水，調(diào)節(jié)pH值至8— 10 ;
d.再次升溫至95°C；
e.打開(kāi)氧閥門(mén)，使液氧罐向反應(yīng)容器供氧，在不斷攪拌下發(fā)生反應(yīng)，通過(guò)調(diào)整氧壓力來(lái)維持反應(yīng)容器內(nèi)壓力為0.5Mpa，溫度95±2°C ；
f.至反應(yīng)終點(diǎn)(和空氣鼓泡法的掌握程度相同)，用硫酸(濃度40wt%)調(diào)反應(yīng)液pH至5— 6，壓濾，洗滌得氧化鐵黑。
[0014]所得氧化鐵黑樣品，按GB/T 1863-2008檢驗(yàn)含量，為99.0%,符合A級(jí)關(guān)于總鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以Fe2O3表示，在105 0C干燥后測(cè)定)多95%的規(guī)定。
[0015]實(shí)施例2
a.選擇試驗(yàn)壓力IMPa，工作壓力0.5MPa的密閉反應(yīng)容器，并在反應(yīng)容器外設(shè)置有向反應(yīng)容器內(nèi)供氧的液氧罐，所述液氧罐與所述反應(yīng)容器流體連通的管路上設(shè)置汽化器和減壓閥，