Способ получения пигментного оксида железа (III) @ -модификации Советский патент 1993 года по МПК C09C1/24 

Изобретение относится к технологии получения синтетических пигментов, в частности красного железоокисного пигмента, и может быть применено в лакокрасочной, бумажной и других отраслях промышленности, использующих пигменты.

Цель изобретения - упрощение процесса и улучшение экологии.

Это достигается тем, что окисление сульфата железа (II) до основного сульфата

железа ведут в твердой фазе при 210-250°С, гидротермальную обработку последнего проводят при 140-160°С в растворе сульфата железа (II) при мольном соотношении (OH)S04 равном (0,25-1): 1, разделяют суспензию на гетит и жидкую фазу, жидкую фазу обрабатывают железной стружкой с последующим выделением сульфата железа (II), гидротермальную обработку гетита проводят при 140-160 С в

со

О

о

00

со со

со

присутствии сульфата железа (II) при мольном соотношении FeS04:FeOOH равном (0,25-1): 1, отделяют осадок пигмента, жидкую фазу используют на стадии гидротермальной обработки основной соли, пигмент промывают, сушат, при этом промывные воды с этой стадии используют на стадии гидротермальной обработки гетита.

Пример. 7,81 г гептагидрата сульфата железа (II) подвергают окислительно-дегид- ратирующей сушке при 250°С в течение 3 ч на воздухе. К продукту окисления, содержащему А г Fe(OH)S04, добавляют 40 см раствора сульфата железа (II) с массовой концентрацией FeSO-q - 72,9 г/дм3. При этом мольное отношение FeS04:Fe(OH)S04 составляет 1:1. Смесь нагревают в автоклаве до 150°С и выдерживают .в течение 2 ч. Полученную суспензию разделяют центрифугированием с получением жидкой фазы и влажного осадка, содержащего 1,8 г гетита. К осадку, содержащему гетит, добавляют 40 см3 раствора сульфата железа (II)с массовой концентрацией FeS04 - 72,3 г/дм3. При .этом мольное отношение FeS04:FeOOH составляет 1:1. Смесь нагревают в автоклаве до 160°С и выдерживают 2 ч, Полученную суспенгию разделяют центрифугированием с получением жидкой фазы и влажного осадка пигментного оксида железа (III) «-модификации, Влажный осадок, содержащий 1,6 г а-Рв20з, промывают 10 см3 воды и сушат при 110°С. Полученный продукт массой 1,6 г содержит 98,2% а -РеаОз. Жидкую фазу после отделения гетита, содержащую 47,5 г/дм3 H2S04, 18,1 г/дм3 Ре2(504)з и 89,7 г/дм3 РеЗСм, обрабатывают железной стружкой. Образующийся раствор сульфата железа (II) с массовой концентрацией - 181,4 г/дм направляют на вакуум-кристаллизационное выделение части сульфата железа (II). Вакуум-кристаллизацию ведут при 80-1 ОС и остаточном давлении 1,0-1,1 КПа. Выделенный гептагидрат сульфата железа (II) направляют в исходный процесс. Маточник с массовой концентрацией FeSCM - 91,2 г/дм направляют на синтез а-РеаОз, туда же направляют воду после промывки целевого продукта. Жидкую фазу после отделения пигмента с массовой концентрацией - 72,9 г/дм3 направляют на стадию синтеза гетита.

В таблице 1 представлены примеры синтеза пигментного оксида железа (III) а -модификации при различных условиях.

Из представленных примеров следует, что отношение FeS04:Fe(OH)S04 (0,25-1):1 и температурный интервал 140-160°С на стадии термообработки основного сульфата

железа обеспечивают высокое содержание гетита в образующемся продукте, составляющее 93-97% после сушки при 110°С до постоянной массы (табл. 1, пр. 1-5). В отсутствие сульфата железа (II) и при запредельном соотношении FeSCM:Fe(OH)S04, равном 0,1:1, содержание гетита в продукте снижается до 65,1 и 74,9% соответственно, из-за неполного гидролиза основного сульфата

железа (табл. 1, пр. 6, 7), Увеличение отношения FeSCM:Fe(OH)SCM выше заявляемого предела, например 2:1, не влияет на выход гетита, однако приводит к совместной кристаллизации гетита и сульфата железа (II),

5 что затрудняет процесс отмывки и требует дополнительного расхода воды (табл. 1, пр. 8), Снижение температуры процесса получения гетита ниже предельной, например 130°С, снижает содержание гетита до

0 58,4%, так как продукт представляет собой смесь гетита и основного сульфата железа (табл. 1, пр. 9). Снижение содержания гетита в продукте термообработки Fe(OH)S04 до 76,5% при температуре выше предельной,

5 например 170°С, связано с частичным образованием гематита (табл.1, пр. 10).

Отношение FeS04:FeOOH (0,25-1):1 и температурный интервал 140-160°С стадии получения пигментного оксида железа а-мо0 дификации обеспечивают высокое содержание основного вещества 97-98% (что соответствует требованиям МС ИСО 1248- 74) при высокой монодисперсности образующегося продукта (табл. 1, пр. 1-5).

5 При отсутствии сульфата железа (II) или запредельном отношении FeSO iFeOOH, равном 0,1:1, образующийся продукт представляет смесь гетита и пигментного оксида железа (III) а -модификации с пониженным

0 содержанием основного вещества - 92,6 и 94,4% соответственно (табл. 1, пр. 6, 7). Увеличение отношения FeS04:FeOOH выше заявляемого, например 2:1, также как и при синтезе гетита, мало влияет на состав и раз5

меры частиц получаемого пигментного оксида железа (III) а -модификации, однако приводит к совместной кристаллизации а-РеаОз и сульфата железа (II), что затрудняет процесс отмывки и требует дополнитель0 ного расхода воды (табл. 1, пр. 8). Снижение температуры процесса получения пигментного оксида железа ниже предельной, например 130°С приводит к снижению степени перекристаллизации гетита а а5 РеаОз, соответственно снижению содержания основного вещества в образующемся продукте до 90,8% и его полидисперсному составу (табл. 1, пр. 9). Проведение процесса синтеза а -Рв20з при температуре выше

предельной, например 170°С, не влияя на качество образующегося пигмента, приводит к повышению энергозатрат и усложнению аппаратурного оформления процесса (табл. 1, пр. 10).

В табл. 2 представлены сравнительные данные по свойствам известных пигментов и пигмента, получаемого по изобретению, из которых следует, что пигмент, полученный по изобретению, соответствует техническим требованиям,

Изобретение позволяет упростить процесс за счет исключения из него щелочных реагентов и сложной системы очистки их стоков, а также улучшить экологию за счет исключения выброса НзЗСм и сульфатов в окружающую среду.

Формул а изобретения 1, Способ получения пигментного окси- да железа (III) «-модификации, включающий приготовление гетита из гептагидрата сульфата железа с использованием окислительной обработки и нагревание смеси его с раствором сульфата железа (II), о т л и ч а ю- щи и с я тем, что, с целью упрощения процесса и улучшения экологии, гептагид- рат сульфата железа подвергают окислению кислородом воздуха в твердой фазе до об

0

5

0 5

0

рэзования основного сульфата железа с последующей его гидротермальной обработкой в растворе сульфата железа (II) при молярном отношении FeSCM:Fe(OH)SCM - (0,25-1):1 при 140-160°С, полученный осадок гетита смешивают с раствором сульфата железа (II) при молярном отношении FeS04:FeOOH (0,25-1):1 и гидротермально обрабатывают также при 140-160°С, из полученной суспензии выделяют осадок пигмента, промывают его и сушат, жидкую фазу после отделения осадка используют на стадии гидротермальной обработки основного сульфата железа, а жидкую фазу после отделения осадка гетита обрабатывают железной стружкой, а затем подвергают вакуум-кристаллизации с образованием гептагидрата сульфата железа, который направляют в исходный процесс, а маточник с этой стадии и промывные воды после промывки пигмента используют на стадии гидротермальной обработки гетита.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что окисление гептагидрата сульфата железа ведут при 210-250°С.

3. Способ по п.. 1.отличающийся тем, что вакуум-кристаллизацию ведут при температуре 80-100°С и остаточном давлении 1,0-1,6 КПа.

Таблица 1

Таблица 2

Использование: получение красок, бумаги. Сущность изобретения: 7,81 г. гепта- гидрата сульфата железа окисляют в твердой фазе кислородом воздуха при 210- 250°С 3 ч, добавляют 40 см3 раствора сульфата железа (II), молярное отношение FeS04:Fe(OH)S04 (0.25-1):1 и гидротермально обрабатывают при 140-160 С. К осадку гетита добавляют 40 раствора сульфата железа при молярном отношении FeSO/rFeOOH (0,25-1): 1 и гидротермально обрабатывают при той же температуре. Выделяют осадок пигмента, промывают и сушат. Жидкую фазу после отделения осадка используют на стадии гидротермальной обработки основного сульфата железа, а жидкую фазу после отделения осадка гетита обрабатывают железной стружкой, а затем подвергают вакуум-кристаллизации при 80- 100°С и остаточном давлении 1,0-1,6 КПа с образованием гептагидрата сульфата железа, направляют его в исходный процесс. Маточник с этой стадии и промывные воды после промывки пигмента используют при гидротермальной обработке гетита. Исключаются щелочные реагенты и загрязнение окружающей среды H2S04 и сульфатами.- Пигмент содержит 96,0-97 мас.% РеаОз, маслоемкость - 15-20 г/100 г пигмента, ук- рывистость - 4-6 г/м2, 2-з.п. ф-лы, 2 табл. Ј 4 С ел с

Продолжение табл.2.