本發明涉及無機顏料領域，尤其涉及一種用氟鈦母液生產氧化鐵黑的方法。
背景技術：
氟鈦酸鉀系無色單斜片狀晶體或白色粉末，主要作為鈦合金的冶金助劑。目前氟鈦酸鉀的主要生產工藝為鈦鐵礦溶于氫氟酸生成氟鈦酸亞鐵溶液，過濾后濾液再和氯化鉀溶液反應得到氟鈦酸鉀。但在生產氟鈦酸鉀過程中會產生氟鈦母液，氟鈦母液主要成分為氯化亞鐵、氯化鐵。
目前，還未有任何行之有效的方法對氟鈦母液再利用，通常處理氟鈦母液的方法為將這些廢液中和暴氣后，壓濾成廢渣堆存，但這樣既對環境造成污染，又浪費鐵資源。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明的目的是提供一種用氟鈦母液生產氧化鐵黑的方法，能夠對氟鈦母液再利用，減少對環境的污染。
為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種用氟鈦母液生產氧化鐵黑的方法，包括以下步驟：
a)將鐵片加入到氟鈦母液中，反應得到氯化亞鐵溶液；
b)用氨中和步驟a)得到的所述氯化亞鐵溶液，生成氫氧化亞鐵凝膠；
c)將步驟b)得到的所述氫氧化亞鐵凝膠加熱并加入氯酸鈉氧化，得到氧化鐵黑漿料；
d)將步驟c)得到的所述氧化鐵黑漿料過濾、水洗、干燥、粉碎即得氧化鐵黑。
優選地，步驟a)中所述反應的溫度為50～80℃，反應終點為所述氯化亞鐵溶液的PH≥4.0。
優選地，步驟a)之后還包括對所述氯化亞鐵溶液的濃度進行調整，使得調整后的所述氯化亞鐵溶液的濃度為50～80g/L(以Fe表示)。
優選地，所述氨為氨的水溶液或液態氨。
優選地，步驟b)中所述中和的終點為所述氫氧化亞鐵凝膠的PH值為8～10。
優選地，所述氯酸鈉配制成水溶液加入到所述氫氧化亞鐵凝膠中。
優選地，步驟c)中所述氫氧化亞鐵凝膠加熱至90～100℃，整個氧化過程的PH值保持在7～9，氧化溫度保持在90～100℃。
優選地，步驟d)中所述水洗終點為洗滌水的導電率小于1000μs/cm。
本發明提供的一種用氟鈦母液生產氧化鐵黑的方法，使用氯酸鈉為氧化劑，使反應終點易于判斷，產品質量更好，且能耗及生產成本比空氣氧化法更低。相比于傳統的空氣氧化法，本發明具有如下幾個優點：1)氧化反應速度非常快，可大幅度提高設備的生產能力，降低能耗及生產成本；2)所得到的氧化鐵黑藍相值遠高于傳統的鐵黑產品，在內、外墻涂料的應用上有更好的使用效果；3)傳統的空氣氧化法在生產過程中會產生大量的高溫含氨尾氣，尾氣處理系統復雜，而本發明幾乎沒有尾氣產生。其次本發明提供的方法可充分利用工業廢料生產出合格的氧化鐵黑產品，減少對環境的污染，增加企業的經濟效益。
具體實施方式
本發明公開了一種用氟鈦母液生產氧化鐵黑的方法，本領域技術人員可以借鑒本文內容，適當改進工藝參數實現。特別需要指出的是，所述類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發明。本發明的方法及引用已經通過較佳實施例進行了描述，相關人員明顯能在不脫離本發明內容、精神和范圍內對本文所述的方法和應用進行改動或適當變更與組合，來實現和應用本發明技術。
本發明提供的一種用氟鈦母液生產氧化鐵黑的方法，包括以下步驟：
a)將鐵片加入到氟鈦母液中，反應得到氯化亞鐵溶液；
b)用氨中和步驟a)得到的氯化亞鐵溶液，生成氫氧化亞鐵凝膠；
c)將步驟b)得到的氫氧化亞鐵凝膠加熱并加入氯酸鈉氧化，得到氧化鐵黑漿料；
d)將步驟c)得到的氧化鐵黑漿料過濾、水洗、干燥、粉碎即得氧化鐵黑。
上述技術方案中，使用氯酸鈉為氧化劑，使反應終點易于判斷，產品質量更好，且能耗及生產成本比空氣氧化法更低。制得的氧化鐵黑晶粒細，粒徑均勻，具有飽和藍墨光黑色，著色力高、遮蓋力強，適用于建筑行業、涂料行業的著色。其次本發明提供的方法可充分利用工業廢料生產出合格的氧化鐵黑產品，減少對環境的污染，增加企業的經濟效益。
在本發明中，將鐵片加入到氟鈦母液中，能夠中和母液中的游離酸，將Fe3+還原為Fe2+，Ti4+還原為Ti3+并水解生成Ti(OH)3沉淀，過濾得到符合生產要求的氯化亞鐵溶液，化學反應如下：
2FeCl3+Fe＝3FeCl2；
2HCl+Fe＝FeCl2+H2↑；
2TiCl4+Fe＝2TiCl3+FeCl2；
TiCl3+3H2O＝Ti(OH)3↓+3HCl。
在本發明的實施例中，鐵片與氟鈦母液的反應溫度為50～80℃，反應終點為氯化亞鐵溶液的PH≥4.0。
在本發明的實施例中，將上述過濾得到的氯化亞鐵溶液的濃度進行調整，調整后氯化亞鐵的濃度為50～80g/L(以Fe表示)。在其他實施例中，調整方法為加水用于調整氯化亞鐵濃度。
得到氯化亞鐵溶液后加入氨水中和，生成氫氧化亞鐵溶液，化學反應如下：
FeCl2+2NH3+2H2O＝Fe(OH)2↓+2(NH4)Cl。
在本發明的實施例中，氨為氨的水溶液或液態氨。
在本發明的實施例中，中和終點為所述氫氧化亞鐵凝膠的PH值為8～10。
得到氫氧化亞鐵凝膠加熱并加入氯酸鈉氧化，得到氧化鐵黑漿料，化學反應如下：
6Fe(OH)2+NaClO3+3H2O＝6Fe(OH)3+NaCl；
Fe(OH)2+2Fe(OH)3＝Fe(OH)2·2Fe(OH)3＝Fe3O4+4H2O。
在本發明的實施例中，氯酸鈉配制成水溶液加入到所述氫氧化亞鐵凝膠中。
得到氧化鐵黑漿料后，對其過濾、水洗、干燥、粉碎得到氧化鐵黑。
在本發明的實施例中，水洗終點為洗滌水的導電率小于1000μs/cm，水洗的目的是為了洗滌漿料中的水溶性鹽，使氧化鐵黑漿料中的水溶物指標達到標準。
本發明提供的技術方案也適用于其他行業產生的氯化亞鐵用來生產氧化鐵黑顏料，特別適用于鋼鐵酸洗行業產生的酸洗廢液用來生產氧化鐵黑顏料。
為了進一步說明本發明，下面結合實施例對本發明提供的用氟鈦母液生產氧化鐵黑的方法進行詳細描述。
實施例1
取約4000ml氟鈦母液于5L的燒杯中，加入過量的小鐵片，加熱至50～60℃，反應至溶液PH＝4.0，抽濾，濾掉沉淀Ti(OH)3，并分析濾液中氯化亞鐵濃度(以Fe表示)為86g/L；取氯化亞鐵溶液2090ml于5L燒杯中，加入水910ml調整氯化亞鐵濃度，攪拌均勻，加入濃度15％氨水中和，調節至PH＝10；加熱至90℃，慢慢滴加濃度為10％的氯酸鈉溶液380ml，氧化過程中保持PH值在8.5～9.0范圍內，溫度90～95℃。氯酸鈉加完后反應結束，漿料抽濾，用水洗滌濾餅至洗水電導率小于1000μs/cm，之后在烘箱烘干，得到氧化鐵黑。
實施例2
取約4000ml氟鈦母液于5L的燒杯中，加入過量的小鐵片，加熱至60～70℃，反應至溶液PH＝4.5，抽濾，濾掉沉淀Ti(OH)3，并分析濾液中氯化亞鐵濃度(以Fe表示)為89.2g/L；取氯化亞鐵溶液2180ml于5L燒杯中，加入水820ml調整氯化亞鐵的濃度，攪拌均勻，加入濃度15％氨水中和，調節至PH＝9；加熱至93℃，慢慢滴加濃度為10％的氯酸鈉溶液410ml，氧化過程中保持PH值在7.5～8.5范圍內，溫度93～95℃。氯酸鈉加完后反應結束，漿料抽濾，用水洗滌濾餅至洗水電導率小于1000μs/cm，之后在烘箱烘干，得到氧化鐵黑。
實施例3
取約4000ml氟鈦母液于5L的燒杯中，加入過量的小鐵片，加熱至70～80℃，反應至溶液PH＝4.5，抽濾，濾掉沉淀Ti(OH)3，并分析濾液中氯化亞鐵濃度(以Fe表示)為88.5g/L；取氯化亞鐵溶液1865ml于5L燒杯中，加入水1135ml調整濾液濃度，攪拌均勻，加入濃度15％氨水中和，調節至PH＝8.5；加熱至95℃，慢慢滴加濃度為10％的氯酸鈉溶液350ml，氧化過程中保持PH值在7.0～8.0范圍內，溫度95～100℃。氯酸鈉加完后反應結束，漿料抽濾，用水洗滌濾餅至洗水電導率小于1000μs/cm，之后在烘箱烘干，得到氧化鐵黑。
將實施例1～3制得的氧化鐵黑參照國標GB/T1863-2008分析，并采用市場上銷售的757氧化鐵黑作為檢測的標準樣品，檢測結果見表1。
由上述結果可以看出，本發明提供的方法生產的氧化鐵黑，各項檢測指標達到了國標GB/T1863-2008的標準。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎性特點相一致的最寬的范圍。