我国氧化铁红生产工艺简介

我国氧化铁红生产工艺简介氧化铁颜料是一种非常重要的无机彩色颜料，具有良好的颜料品质，应用领域十分广阔。生产氧化铁红的方法分为干法和湿法两种，其中干法主要包括绿矾（即七水硫酸亚铁）煅烧法、铁黄煅烧法、铁黑煅烧法，此外还有以赤铁矿为原料的天然氧化铁矿物超细粉碎法等。湿法工艺主要包括硫酸盐（即硫酸亚铁或含有硫酸亚铁的溶液）法、硝酸盐（即硝酸铁、硝酸亚铁或含有硝酸铁盐的溶液）法、混酸法；湿法工艺按照二步氧化过程所使用的中和剂不同，又可分为铁皮法和氨法。1、关于干法工艺：干法工艺是我国传统、原始的氧化铁红生产工艺，其优点是生产工艺简单、流程短，设备投资相对较少。缺点是产品质量稍差，而且煅烧过程有有害气体产生，对环境有明显影响。如铁矾煅烧法，煅烧过程有大量的含硫气体产生。近年来，基于对含铁废弃物的综合利用，我国又出现了硫酸烧渣法、铁矿粉酸化焙烧法等干法工艺，其优点是工艺简单、投资少，缺点是所产产品质量层次较低，只能应用于低端领域。2、关于湿法工艺：湿法工艺是以硫酸亚铁或硝酸亚铁、硫酸铁、硝酸铁为原料，采用先制备晶种，后氧化制备铁红的氧化铁红生产方法。所用原料既可以是硫酸亚铁、硝酸亚铁固体原料，也可以是含有硫酸亚铁、硝酸亚铁、硫酸铁、硝酸铁的水溶液。所使用的中和剂既可以是铁皮、铁屑，也可以是碱或氨。近几年来，基于对工业废弃物的综合利用，又产生了以钛白副产硫酸亚铁或硫酸铁溶液、以钢厂酸洗废酸或废水为原料制备氧化铁红工业颜料的方法，但都归属于湿法工艺范畴。所使用的中和剂仍然为铁皮、铁屑、碱或氨。湿法工艺的优点在于所得产品质量性能优异，可以制备出不同型号的系列化氧化铁红产品。缺点在于工艺流程较长，生产过程能耗高，有大量的酸性废水产生，目前缺少有效地酸性废水综合利用途径等。（1）硫酸法工艺：以七水硫酸亚铁或硫酸铁，或含有水硫酸亚铁、硫酸铁的废酸、水溶液为原料，首先对铁盐或铁盐溶液进行净化处理以去除其中的杂质，然后严格控制工艺条件以氢氧化钠或氨为中和剂制备晶种。再将所制得的晶种转入二步氧化合成反应器，在加温的条件下严格控制工艺条件，投入氢氧化钠或氨调整体系pH值，再通入空气进行氧化制得晶种。将所制得的合格晶种转入氧化合成反应器，调整pH值和温度条件，投入铁皮或铁屑以中和氧化过程所产生的酸，通入空气进行氧化反应，氧化过程连续不断的加入铁盐溶液，当反应体系的色光达到目标色光标准时，停止反应经过滤分离出氧化铁红产品。分离所产生的母液为含有硫酸钠（以氨为中和剂时含有硫酸铵）的酸性废水。该工艺的最明显缺点在于有大量的酸性废水产生，没有可靠的控制与循环利用方法。（2）硝酸法工艺：基本原理同硫酸法工艺，所不同的是所使用的铁盐为铁的硝酸盐。其优点在于所得产品质量优于硫酸法，缺点是生产成本高，生产过程有有害气体（一氧化氮）产生，有大量的酸性废水产生。酸性废水中含有大量硝酸盐，目前无可靠综合利用途径。（3）混酸法工艺：混酸法是首先制备硫酸亚铁溶液和硝酸亚铁溶液，然后以硝酸亚铁溶液为原料，以碱或氨为中和剂制备晶种。然后将晶种转入氧化合成反应器，调整温度和pH值，投入铁皮或铁屑作为中和剂，通风氧化。氧化过程加入硫酸亚铁和硝酸亚铁溶液（根据所制备目标产品的需要随机调整二者滴加比例和速度）进行氧化反应，当反应体系的色光达到目标色光标准时，停止反应经过滤分离出氧化铁红产品。分离所产生的母液为含有硫酸盐和硝酸盐的酸性废水。该工艺的优点是产品质量好，可以达到硝酸法产品质量标准，但缺点在于有大量的酸性废水产生，没有可靠的控制与循环利用方法。（4）氨法工艺：氨法工艺所产生的酸性工艺废水所含的主要成份为硫酸铵，在以氯化铁或氯化亚铁为原料时则为氯化铵。由于对废水处理后可以回收硫酸铵或氯化铵产品，因此无废水排放。也因此被视为发展前景十分看好的氧化铁红工业颜料无害化、环保型生产工艺。但由于对该工艺研究较少，晶种制备工艺条件不完善，由此给产品质量造成了影响，导致产品质量不稳定，此应用受到限制。氨法生产氧化铁红可以使用的原料有七水硫酸亚铁、硝酸铁、氯化亚铁、硫酸铁、氯化铁晶体，也可以是含有上述铁盐的废酸、废水，也可以是含铁工业固体废弃物等。工艺过程为：以硫酸亚铁为原料为例：首先将硫酸亚铁溶解并做净化处理，然后将硫酸亚铁溶液定量的投入到晶种制备反应器中，加水稀释。再向其中加氨水调整溶液的pH值，然后严格控制反应温度，通入空气进行氧化制得晶种。将晶种转入铁红氧化合成反应器，调整溶液的pH值，加热，在以空气为氧化剂进行氧化，氧化过程以并流方式同步加入硫酸亚铁溶液和氨水，当反应体系的色光接近目标产品色光时，停止反应，经过滤、洗涤、干燥、包装制得氧化铁红工业颜料。过滤过程所产生的氧化铁红母液主要成份为硫酸铵，经蒸发、结晶、分离收得副产品硫酸铵。该工艺的优点是产品质量好，生产成本低，对环境无明显影响。缺点是产品质量欠稳定，在回收硫酸铵的过程需要消耗大量的热能，硫酸铵附加值较低。（5）改进型的氨法铁红工艺：针对氨法铁红工艺存在的不足，南阳东方应用化工研究所于2009年开发出了改进型的氨法铁红生产新工艺。新工艺解决了晶种制备、二步氧化及工艺废水低成本化综合利用等关键技术，消除了氨法工艺所存在的产品质量不稳定等不足，实现了对工艺废水的全封闭低成本循环利用，使之成为一种真正的环保型氧化铁红生产技术。工艺过程：以硫酸亚铁为原料为例：首先将硫酸亚铁溶解并做净化处理，然后将硫酸亚铁溶液定量的投入到集约式氧化铁红反应器中，加水稀释。再向其中加氨水调整溶液的pH值，然后严格控制反应温度，通入空气进行氧化制得晶种。晶种制备完成后，加水对晶种进行稀释，然后调整体系的pH值，加热，再以空气为氧化剂进行氧化，氧化过程以并流方式同步加入硫酸亚铁溶液和氨水，当反应体系的色光接近目标产品色光时，停止反应，经过滤、洗涤、干燥、包装制得氧化铁红工业颜料。过滤过程所产生的氧化铁红母液主要成份为硫酸铵，将母液送母液综合利用系统，经处理收得氨水，氨水返回氧化工序循环使用，分解铵后所得铵解残液不含有害物质，返回配料及洗涤工序循环使用。新工艺还解决了在复杂工况条件下生产氧化铁红、氧化铁黄和氧化铁黑的工艺难题，原料适应范围广，产品质量稳定，而且能够生产出多种铁系（铁红、铁黄、铁黑）工业颜料产品。本工艺由南阳东方应用化工研究所开发，并成功实现产业化。南阳东方应用化工研究所可以提供以下技术服务：①技术服务方式技术转让。对优质投资商，我方可考虑以部分技术使用权入股。②技术服务范围负责工艺方案的优化、工艺流程设计、标准设备配套设计、非标设备制作设计、设备平面布置设计、设备安装设计、管网仪表安装设计、设备安装指导、设备调试、生产调试、生产工程师、工艺工程师培训、分析工培训、主操工培训。负责项目建议书、可行性研究报告、工艺操作规程、原料与产品分析方法、中间控制分析方法的编制。组织和主持建设项目的设备调试和试车工作，确保收率、质量、环保三达标。根据建设方需要，可承揽交钥匙工程。项目建成投产后，在技术转让合同约定的技术和产品范围内，提供为期2-5年的免费后续技术服务，从技术角度确保建设项目的正常运行。（6）碱式碳酸铁盐焙烧法首先溶解硫酸亚铁，配置硫酸亚铁溶液，然后进行还原、净化制得纯净的硫酸亚铁溶液。然后再加入碳化氨水并通风氧化，使生成碱式碳酸铁和某种硫酸盐。然后经分离、洗涤、脱水制得碱式碳酸铁滤饼。将碱式碳酸铁滤饼进行热处理，制得高纯度氧化铁红，产物纯度在99%以上。将分离氧化铁红后的母液送综合利用工序，经处理收得氨水和硫酸钙。氨水吸收碱式碳酸铁热处理过程所生成的二氧化碳转化为碳化氨水，用于循环配料，硫酸钙作为副产物出售。工艺过程无“三废”排放。本工艺由南阳东方应用化工研究所开发，并成功实现产业化。其明显优势在于工艺过程简单，设备投资少，生产过程无污染，产品纯度高，附加值高，经济效益显著。