采用湿法工艺生产铁系工业颜料(铁红、铁黄、铁黑、铁棕、铁绿等)的方法大致有硝酸法、硫酸法、混酸法等,但从晶种制备和二步氧化过程中所使用的中和剂的角度看,又分为以硝酸法、硫酸法、混酸法为基础的铁皮法和氨法。铁皮法是一种成熟的铁系工业颜料生产工艺,但不足在于生产过程有大量的酸性废水产生,目前尚无可靠的综合利用途径,对环境影响较大。同时,反应周期长,生产成本高。
氨法工艺是一种比较环保的铁系工业颜料生产工艺,之所以环保,是因为可以实现对所产生酸性工艺废水的综合利用,从已报道的情况看,其综合利用办法是采用蒸发、结晶的办法收得硫酸铵。但该工艺存在的不足,一是长期以来对氨法工艺的研究不充分,也缺少应有的实际工业化生产经验;二是受晶种制备、氧化工艺控制和装备性能的影响,产品质量不稳定,而且产品性能不及混酸法;三是采用蒸发、结晶的办法回收硫酸铵,能耗高,加之硫酸铵附加值低,难以获得经济效益。
我所专注于低成本、环保型高品质铁系工业颜料生产新工艺的研究。以前人研究成果为基础,经过多年的不懈努力研发出了的碱(氨)循环法生产铁系工业颜料(铁红、铁黄、铁黑、铁棕、铁绿等)及废水综合利用新技术,解决了晶种制备、晶种转化、二步氧化、产品质量控制、中和剂氨的回收与循环利用等关键技术,不仅提升和稳定了产品质量,使所得产品符合国家标准,各项质量指标优于混酸法水平,达到硝酸法水平,而且消除了由废气、废水排放对环境造成的影响,实现了氧化铁颜料生产的无害化、绿色化。
一、技术名称
碱循环法环保型氧化铁颜料生产技术
二、技术适用范围
碱循环法生产氧化铁颜料新工艺的原料适用范围十分广泛,包括:
(1)含铁矿物,如赤铁矿、镜铁矿、磁铁矿等。
(2)含铁废渣、尾矿,如硫铁矿烧渣、酸洗氧化铁、含铁电镀污泥、含铁冶炼废渣、含铁粉尘、含铁稀土冶炼废渣、粉煤灰、煤矸石、石棉尾矿、铜锌冶炼废渣、铅锌冶炼废渣、炼镍废渣、黄金冶炼废渣、铜冶炼废渣、机械加工切割渣等。
(3)含铁液体,如轧钢及电镀行业所产出的含铁废酸、含铁废水等。
(4)可溶性铁盐,如钛白副产硫酸亚铁、轧钢行业所产氯化亚铁等。
三、技术状态
先后通过基础理论研究、实验室研究,确定了优化工艺条件和工艺流程。以此为基础,进一步完成了中试研究和3000t/a级小型工业化试产验证,使工艺得到不断完善和提升,成为成熟、可靠的工业化技术。目前已实现产业化。
四、知识产权状态
已申请专利五项。
五、工艺概要
电讯或面询。
六、有益效果
(1)原料适用范围广、自动化程度高、节能、环保、铁利用率高、净化工艺成熟、可靠。
(2)可以有效去除硫酸亚铁溶液中的金属及非金属杂质,制得纯度符合氧化铁红颜料生产工艺要求的硫酸亚铁溶液,从而奠定了生产氧化铁颜料产品的基础。
(3)以硫酸亚铁溶液为原料,以氨水为中和剂,以空气为氧化剂,控制工艺条件可以制得品质优异的氧化铁红颜料晶种,尤其是能够制得浓度在40~65g/L(按硫酸亚铁计)的高浓度氧化铁红晶种。所得晶种质量稳定,能够满足生产不同型号氧化铁红颜料的技术要求。同时实现了生产过程工艺条件控制的自动化,并对反应尾气进行了有效的控制、收集与利用,消除了因含氨尾气排放对大气造成的污染。
(4)以高浓度晶种为前驱体,控制工艺条件可以制得品质优异的氧化铁红颜料,所得产品可以满足油漆、涂料、制药、日化、橡胶、塑料等行业的需要。高浓度晶种的使用,大幅度提高了设备生产能力,有效降低了能耗。工艺条件控制的自动化,有利于确保生产运行和产品质量的稳定。通过对加热及保温过程所产生废蒸汽及热水中余热的利用,大幅度提高了蒸汽的热利用效率,降低了生产过程的蒸汽消耗量。
(5)对氧化反应过程所产生的含氨蒸汽进行了控制、回收与利用,消除了因含氨尾气排放对大气造成的污染。所使用的氧化铁红颜料氧化合成专用反应器具有特殊的内部结构和性能,这种特殊的内部结构和性能克服了常规氧化反应器应用于氨中和法时所造成的反应顺序混乱等缺陷,避免了影响氧化铁红产品质量的杂相生成,提高了晶种转化及二步氧化过程色光进展的可控制性,确保了产品质量。
(6)通过对氧化铁红母液中硫酸铵的分解并回收氨水,实现了中和剂——氨水,即碱的循环使用。不仅克服了由氧化铁红母液经蒸发、浓缩、结晶回收硫酸铵工艺所存在的能耗高、处理成本高、无利可图甚至严重亏损等弊端,而且实现了中和剂氨水的系统内循环自给,大幅度地降低了生产成本,消除了由废水排放给环境造成的污染,由此实现了氧化铁红颜料生产的无害化。由此使对氧化铁红母液的综合利用成为一项既能达到环保目的,又能创造经济效益的生产活动。
综上,碱循环法工艺是由氨法工艺发展而来的一种具有颠覆性意义的氧化铁颜料生产新工艺。其突出特征是产品质量优异、工艺条件稳定、生产过程能耗低、中和剂可以回收并循环利用,生产过程无三废排放,尤其是实现了工艺废水(氧化铁母液)的零排放,环保无害等。与目前国内氧化铁颜料行业所采用的混酸法工艺相比具有明显的技术进步。
注:采用该工艺,还能生产出氧化铁黄、氧化铁黑、氧化铁棕、氧化铁绿等氧化铁颜料产品。
七、技术服务方式
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