Способ получения пигментного оксида железа (iii) @ - модификации

 

Использование: получение красок, бумаги . Сущность изобретения: 7,81 г. гептагидрата 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, укрывистость - 4-6 г/м2, 2-з.п. ф-лы, 2 табл. Ј 4 С ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ю()5 С 09 С 1/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4835018/26 (22) 05,06,90 (46) 15,04.93, Бюл. ¹ 14 (71) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В.Думанского (72) А.К.Запольский, А.А,Мильнер, E.8.Këèменко, Н.Н.Кий и В.В,Путивльский (73) Институт коллоидной химии и химии воды им. А,В.Думанского АН Украины (56) Заявка Великобритании ¹ 1221434, кл.

С 01 G 49/06, 1971.

Патент США ¹ 4140539, кл, С 09 С 1/24, С 04 Р 35/26, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 77406, кл. С 09 С 1/24. 1948, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТНОГО

ОКСИДА ЖЕЛЕЗА (1И) а-МОДИФИКАЦИИ (57) Использование: получение красок, бумаги. Сущность изобретения: 7,81 г. remaгидрата сульфата железа окисляют в твердой фазе кислородом воздуха при 210—

250 С 3 ч, добавляют 40 см раствора сульфата железа (П), молярное отношение

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

Ь0. 1809833 А3

FeSO4:Fe(OH)SO4 = (0,25-1):1 и гидротермально обрабатывают при 140-160 С, К осадку гетита добавляют 40 см раствора сульфата железа при молярном отношении

FeSO4:FåOOÍ = (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- I.6 КПэ 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 Нг304 и сульфатами..

Пигмент содержит 96,0-97 мас. ЕегОЗ, маслоемкость — 15 — 20 г/100 rпигмента,,укрывистость — 4 — 6 r/м, 2 з.п. ф-лы, 2 табл, г

Од 6д 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

FeSO4:Fe(OH)SO4 равном (0,25-1):1, разделяют суспензию на гетит и жидкую фазу, жидкую фазу обрабатывают железной стружкой с последующим выделением суль- г фата железа (II), гидротермэльную обработку гетита проводят при 140 — 160 С в

1809833 прис;тствии 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 (И) подвергают окислительно-дегидратирующей сушке при 250ОC в течение 3 ч на воздухе. К продукту окисления, содержащему 4 r Fe(ÎH)S04, добавляют 40 см раствора сульфата железа (II) с массовой концентрацией FeSO< — 72,9 г/дм . При этом мольное отношение FeSO4:Fe(OH)SO< 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 20 влажного осадка, содержащего 1,8 г гетита, К осадку, содержащему гетит, добавляют 40 см раствора сульфата железа (И) с массовой концентрацией FeS04 — 72,3 г/дм . При .этом мольное отношение FeS04:FeOOH со- 25 ставляет 1;1, Смесь нагревают в автоклаве до 160" С и выдерживают 2 ч, Полученную суспен: ию разделяют центрифугированием с получением жидкой фазы и влажного осадка пигментного оксида железа (lit) а-моди- 30 фикации, Влажный осадок, содержащий 1,6 г а-FezOz, промывают 10 см воды и сушат при 110 С. Полученный продукт массой 1,6

r содержит 98,2% а -Ее20з, Жидкую фазу после отделения гетита, содержащую 47,5 35 г/дм Н2$04, 18,1 г/дм Fez($04)g и 89,7 г/дм FeS04, обрабатывают железной стружкой. Образующийся ра ство р сул ь фата железа (II(с массовой концентрацией—

181,4 г/дм направляют на вакуум-кристал- 40 лизационное выделение части сульфата железа (tt). Вакуум-кристаллизацию ведут при

80 — 10 С и остаточном давлении 1,0-1,1 КПа.

Выделенный гептагидрат сульфата железа (II) направляют в исходный процесс, Маточ- 45 ник с массовой концентрацией FeS04 — 91,2 г/дм направляют на синтез а-Ее Оз, туда з же направляют воду после промывки целевого продукта. Жидкую фазу после отделения пигмента с массовой концентрацией

FeSO4 — 72,9 г/дм направляют на стадию з синтеза гетита.

В таблице 1 представлены примеры синтеза пигментного оксида железа (111)

Q-модификации при различных условиях.

Из представленных примеров следует, что отношение FeSO<:Fe(ÎH)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 110ОС до постоянной массы (табл. 1, пр. 1-5), В отсутствие сульфата железа (It) и при запредельном соотношении FeS04: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 FeS04:Fe(OH)S04 выше заявляемого предела, например 2;1, не влияет на выход гетита, однако приводит к совместной кристаллизации гетита и сульфата железа (И), 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

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)$0< до

76,5 при температуре выше предельной, например 170 С, связано с частичным образованием гематита (табл,1, пр.10).

Отношение Fe$04;FeOOH (0,25 — 1):1 и температурный интервал 140-160 С стадии получения пигментного оксида железа а-модификации обеспечивают высокое содержание основного вещества 97 — 987ь (что соответствует требованиям МС ИСО 124874) при высокой монодисперсности образующегося продукта (табл. 1, пр. 1 — 5).

При отсутствии сульфата железа (И) или запредельном отношении FeS04;FeOOH, равном 0,1:1, образующийся продукт представляет смесь гетита и пигментного оксида железа (1И) а -модификации с пониженным содержанием основного вещества — 92,6 и

94,4 соответственно (табл. 1, пр. 6, 7). Увеличение отношения FeSO<;FeOOH выше заявляемого, например 2:1, также как и при синтезе гетита, мало влияет на состав и размеры частиц получаемого пигментного оксида железа (III) а -модификации, однако приводит к совместной кристаллизации а-Ее20з и сульфата железа (1I), что затрудняет процесс отмывки и требует дополнительного расхода воды (табл. 1, пр. 8). Снижение температуры процесса получения пигментного оксида железа ниже предельной, например 130 С, приводит к снижению степени перекристаллизации гетита в аЕегОз, соответственно снижению содержания основного вещества в образующемся продукте до 90,8 u его полидисперсному составу (табл. 1. пр. 9), Проведение процесса синтеза а -Ее20з при температуре выше

1809833

Таблица 1

Массовая

Температура гидро-термальной

Опыт

Молярное Массовая

Темпе рату- Моля рное соотношера гидротермальной отношедоля

FeOOH в доля ние Fe$04, Fe(OH) S04 ние Fe$04;

FeOOH а-FezOa в . высушенобработки ОС обработки, ОС высушеном при 110 С продукте, ном при

110 С продукте о

0,50; 1

0,50, 1

0,50: 1

0,25: 1

1,00, 1

Без добавки

0,10: 1

2.00; 1

0.50: 1

0.50: 1

2

4

6

8

10

150

93,0

96Я

0,50: 1

0,50: 1

0,50: 1

0,25: 1

1,00; 1

Без добавки

0,10; 1

2,00; 1

0,50: 1

0,50: 1

170

97,5

98,5

98,2

98,0

98,8

92,6

94,4

98.8

90,8

98.3

96,8

95,4

97,0

65,1

74,9

150

97,0

170

58,4

76,5 предельной, например 170ОС, не влияя на качество образующегося пигмента, приводит к повышению энергозатрат и усложнению аппаратурного оформления процесса (табл. 1, и р. 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 HgSO< и сульфатов в окружающую среду, Формула изобретения

1, Способ получения пигментного оксида enema (III) а-модификации, включающий приготовление гетита из гептагидрата сульфата железа с использованием окислительной обработки и нагревание смеси его с раствором сульфата железа (ll), o т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения процесса и улучшения экологии, гептагидрат сульфата железа подвергают окислению кислородом воздуха в твердой фазе до образования основного сульфата железа с последующей его гидротермальной обработкой в растворе сульфата железа (fl) при молярном отношении Ре$04:Ге(ОН)$0 =5 (0,25 — 1):1 при 140 — 160 С, полученный осадок гетита смешивают с раствором сульфата железа (II) при молярном отношении

Fe$04:FeOOH = (0,25-1):1 и гидротермально обрабатываюттакже при 140 — 160 С, из пол l0 ученной 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 отде15 ления осадка гетита обрабатывают железной стружкой, а затем подвергают вакуум-кристаллизации с образованием гептагидрата сульфата железа, который направляют в исходный процесс, а маточник с

20 этой стадии и промывные воды после промывки пигмента используют на стадии гидротермальной обработки гетита.

2, Способ по п1, отл и ч а ю щи йс я тем, что окисление гептагидрата сульфата

25 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.

1809833

Таблица 2

Диспергируе- СтабильВлажность, Показатель качества ность 0,5 масть, кол во вкрапле- ной сусний пензии. сите с сеткой

0045, Технические требоваНе допуск. Не менее 40

0,5

0,02

2,0 ния

Херсонский целлюлозно-бумажный завод

ТУ 6-10-602-86

0,3

Отс, 0,5

0,02

69,8. 1,88

Отс.

Отс.

58,3-62,7

0,01 — 0,014

1,47-1,98

Отс.

Продолжение табл.2; юV

Составитель А,Мильнер

Редактор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор Л,Филь

Заказ 1296 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Пигмент фирмы Байер

Пигмент, полученный по изоб етению

Массовая доля остатка на

Массовая доля веществ растворимых в воде,