液相氧化法生产铁红和铁黄.doc

液相氧化法生产铁红和铁黄 用烧碱（或氨）中和硫酸亚铁生成氢氧化亚铁，以空气氧化氢氧化亚铁制晶种，在晶种存在下用空气氧化硫酸亚铁，反应过程中连续滴加硫酸亚铁和碱（或氨），保持一定的亚铁浓度和PH值，通过对色光进展的控制可以得到从浅色到深色一系列色相的氧化铁。该工艺生产铁红和铁黄区别在于晶种制备条件不同，酸性条件下得铁黄晶种，碱性条件下得铁红晶种。用空气液相氧化法生产吨氧化铁约需七水硫酸亚铁3.54吨，30%的烧碱吨或液氨0.45吨。 用液相氧化法生产氧化铁在我国目前还处在实验室阶段，尚未有工业生产装置。原因主要是产品质量和目前成熟的铁皮法相比还有较大差距，另外它需要消耗大量的碱或氨，生产成本也没有优势。但作为处理钛白副产硫酸亚铁的有效途径之一，这还是一套非常值得研究的生产工艺，关键在两点：一是找到控制粒子均匀成长的有效方法，提高产品质量；二是对反应的钠盐或氨盐回收利用，降低生产成本。 1.2.1氨法铁红 用氨中和硫酸亚铁至碱性（PH=8.59.5），通入空气氧化制得初生晶种-FeOOH，-FeOOH在Fe2+诱导下转化成真实晶核-Fe2O3，这实质是一个重新成核的过程。在-Fe2O3晶核和硫酸亚铁存在下，用空气氧化硫酸亚铁，生成的三氧化二铁沉积在晶核上，同时生成的硫酸用氨中和，连续滴加硫酸亚铁和氨，晶核逐渐长大而形成铁红。 化学反应式如下： 晶种制备：FeSO4+2NH3H2O=Fe(OH)2+(NH4)2SO4 2Fe(OH)2+1/2O2=2-FeOOH+H2O 晶种转化：2-FeOOH-Fe2O3+H2O 二步氧化：2FeSO4+1/2O2+2H2O=Fe2O3+2H2SO4 H2SO4+2NH3=(NH4)2SO4 1.2.2.氨法铁黄 用氨中和硫酸亚铁溶液至PH值为56，中和之后体系中仍有一定量的硫酸亚铁。通入空气在常温下氧化即制得铁黄晶种。在晶种存在下进行二步氧化，二步氧化的过程和氨法铁红相似，这里不再重复。 化学反应式如下： 晶种制备：FeSO4+2NH3H2O=Fe(OH)2+(NH4)2SO4 2Fe(OH)2+1/2O2=Fe2O3H2O+H2O 步氧化： 2FeSO4+1/2O2+3H2O=Fe2O3H2O+2H2SO4 H2SO4+2NH3=(NH4)2SO4 铁黄（氧化铁黄），色光从柠檬黄到橙黄都有。着色力几乎与铅铬黄相等。耐光、耐大气影响、耐污浊气体以及耐碱性都非常强。耐酸性较差特别是能被浓热的强酸溶解。加热时脱水变色，逐渐形成氧化铁红。-FeOOH，-FeOOH针铁矿(-FeOOH)样品的衍射峰与-FeOOH 标准图谱基本对应，在 2=21.223o,33.241o, 36.649o, 41.186o和 53.237o处的衍射峰分别对应-FeOOH 的 (110), (130), (111), (140) 和 (221) 晶面(JCPDS 29-0713)，表明样品为-FeOOH。3.1.2 -FeOOH 纳米棒的形貌和比表面图 3 为-FeOOH 的 SEM 图，从图可以看出-FeOOH 由较均匀的针状组成，分布较无序，颗粒之间有明显的空隙，短轴均小于 100 nm，长轴大部分在0.5 m 左右. 表明所测样品为-FeOOH 纳米棒，用孔隙比表面分析仪测得其比表面积为 45.7 m2/g.图 3 -FeOOH 的扫描电镜照纤铁矿(-FeOOH)和四方纤铁矿(-FeOOH)-FeOOH, PDF 75-1594， -Fe2O3, PDF 33-0664铁黄-FeOOH铁红-Fe2O3赤铁矿铁黑Fe3O4橙、棕、绿三个颜色的透明氧化铁都是混合颜料。透明铁橙由透明铁红和透明铁黄混合而成；透明铁棕由透明铁红、透明铁黄和透明铁黑