[发明专利]以炼钢烟道灰为原料生产磁性氧化铁黑的方法

说明书

本发明属于生产无机铁系颜料，磁性氧化铁棕，磁性氧化铁黑的方法。现有技术中生产氧化铁黑的方法，一般以废铁皮，铁屑为原料经过酸洗、晶种、氧化等多道工序后，先制成氧化铁红，然后再经过加成反应等多道工序最后制成氧化铁黑。如果要制备磁性氧化铁棕磁性氧化铁黑还需要再经过高温锻烧最终才能制得。

这种传统的生产方法，不仅生产工艺复杂，流程很长，还需要耗费大量的工业酸碱和大量的能源成本高，对环境造成污染。一九八三年印度曾有人提出过用转炉飞灰，蓝灰经过酸洗等工序，再用硫酸亚铁化学合成颜料级氧化铁红的实验室方法（见化学文摘99：1415173）。由于这种方法是以转炉飞灰，蓝灰为原料，制备成较低级氧化铁红，制备工艺比较复杂。一九八五年杨文林工程师及天津建新化工厂，天津钢厂研制成以天津钢厂平炉粉尘灰为原料经过水洗、酸洗，再加硫酸亚铁合成氧化铁黑的方法。这种方法工艺仍然复杂同时有对环境造成二次污染的问题。已知文献Usup4378252是用磁选的方法分离改进氧化铁颜色的纯度。上述工艺仍然是用传统的方法为原料经过若干步工艺制备成氧化铁红，进而合成氧化铁黑。最后用磁选的方法来提纯氧化铁黑。工艺路线长，能源消耗大，成本高污染严重。已知文献EP202567提到从含铁废水中提制铁黑再通过空气氧化或加入Fe⁺²盐调整制备氧化铁黑。上述对比文献与本工艺直接从炼钢烟道灰中制备磁性氧化铁棕（红），进而通过加成反应制备氧化铁黑有本质的区别。本工艺消除了炼钢烟道灰对环境的污染节约能源，生产成本低70%以上，生产周期缩短2/3。用本发明制备的磁性氧化铁棕（红），颜料的各项技术指标均达到了干法氧化铁红颜料的水平。同现有技术比本发明具有突出的实质性特点和显著进步。为综合利用，变废为宝的理想途径。以及明显的社会效益，环境效益，经济效益。

本发明在对炼钢烟道灰大量的物理、化学性质研究的基础上，提出了一条最经济、合理、方便对环境又无污染的新方法。

以天津钢厂为例，平炉烟道灰（即红龙粉尘）主要含三氧化二铁59%，转炉烟道灰（即黄龙粉尘）主要含四氧化三铁56%。它们都具有作为颜料来说极好的物理化学性质。同时还具有我国现有生产方式所制得的无机铁系颜料所设有的一个特性即磁性。本发明就是，利用它的这一特性，通过磁选来制备高纯度氧化铁棕，氧化铁黑。

本发明对消除炼钢烟道对环境污染有重要的作用，是变废为宝，开展资源综合利用的理想途径之一。所制得的产品有极大的经济价值。

以吹氧炼钢平炉，转炉烟道灰为原料生产氧化铁棕，氧化铁黑的工艺流程如图所示，它包括以下七个工艺过程。

一、水洗：将平炉静电除尘烟道灰或转炉静电除尘污泥，放入水洗槽内加热水洗。用热水在搅拌情况下洗三遍，去掉溶于水的氧化钙等。

二、磁选：将水洗后的物料打入磁选槽中，在固液相旋浮的情况下磁选。然后去磁，将纯净的氧化铁棕（三氧化二铁），或是纯净的氧化铁黑（四氧化三铁），放入另一个槽中。此过程可根据产品的用途反复进行，磁选的次数愈多，得到的产品愈纯。

三、过滤：将磁选后的物料根据不同用途过200至300目筛。

四、脱水干燥：用离心机脱水，或其它方式均可。将脱水后的成品放入干燥室中干燥，烘干后即成品。平炉烟道灰得产品磁性氧化铁棕，转炉烟道灰得磁性氧化铁黑，上述两个成品为中间粗成品，为了得到纯度更高的氧化铁黑还需经过下述几道工序。

五、加成反应：将水洗、磁选、过滤、脱水后的物料，不需干燥，加入反应釜中再加入适量的水升温到100℃用氢氧化钠控制pH在7～8之间，然后分三次加入硫酸亚铁。反应时间约3小时。硫酸亚铁与烟道灰的重量比为1∶1.2左右为好。

六、过滤水洗：根据对氧化铁黑产品的不同要求，用适当目数的罗进行过滤。再用水对过滤后的物料进行清洗，以去掉其中的硫酸根离子，并用BaCe进行检验。

七、脱水干燥：将经过水洗后的物料放入储缸中静置分层，并排出其中的水。将物料脱水干燥后，将得到纯度比较高的最终成品磁性氧化铁黑。

上述工艺比传统工艺大为简化，可节约大量的工业酸碱和能源，不会对环境造成二次污染，所产生出来的磁性氧化铁黑具有耐高温和耐酸碱腐蚀的优点，而且可以有效地消除烟道灰对环境的污染。上述工艺比杨文林等八五年研制的工艺更为合理、方便、经济、产品纯度高，成本低，是综合利用理想途径之一。