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目前,我国钛白粉生产的主流工艺是硫酸法,而硫酸法在生产过程中不可避免地会产生大量的副产物七水硫酸亚铁。然而,这些副产物大部分都没有得到有效地资源化利用,不仅给钛白粉生产厂家带来沉重的负担,而且还造成严重的环境污染和资源浪费。本文基于资源化利用钛白副产物硫酸亚铁的目的,以硫酸亚铁为主要原料制备氧化铁黄和氧化铁红颜料,系统地研究制备氧化铁黄和氧化铁红的相关影响因素,以期为后续铁黄铁红颜料的产业化及工艺条件的优化,提供理论依据和指导。主要研究内容如下: (1)在晶种制备阶段,考察碱比、硫酸亚铁初始浓度、温度、空气流量和时间等因素对晶种产量、产率、颜色和粘稠性的影响。结果表明,最佳工艺条件为:反应物碱比为0.5,硫酸亚铁初始浓度为0.7mol/L,温度为35℃,空气流量为2.5L/min。所制晶种的产量和产率分别为4.00g和12.01g/h,呈棕黄色和胶体状态。FESEM和XRD表明晶种是从非晶态无定形结构成长为纳米级短棒状的粒子,但不具备良好的晶体结构。 (2)在氧化铁黄制备阶段,考察晶种浓度、pH值、硫酸亚铁初始投加量、温度、空气流量和时间等因素对氧化铁黄产量、产率、颜色和铁含量的影响。结果表明,最佳工艺条件为:pH=4.5~5.0,晶种浓度为20%,硫酸亚铁初始投加量为60g,反应温度为80℃,空气流量为2.5L/min,所制氧化铁黄产品的产量和产率分别为20.97g和8.99g/h,颜色呈黄色,铁含量为86.95%,已优于行业一级品要求的86%。通过FESEM观察,晶体的形貌为长轴约200nm、短轴约20nm的棒状颗粒;通过XRD分析,晶体的物相组成为FeOOH。 (3)在氧化铁红制备阶段,通过热重分析曲线,说明氧化铁黄脱去一分子结晶水成为氧化铁红的起止温度为175℃到285℃。考察煅烧时间与温度对氧化铁红颜色与铁含量的影响,结果表明,在500℃煅烧0.5h,氧化铁红颜色呈红色,铁含量为95.85%,优于国家A类产品标准。通过FESEM观察,晶体形貌为长轴约100nm、短轴约30nm的椭球状颗粒;通过XRD分析,晶体的物相组成为Fe2O3。 (4)通过ICP-AES测定,三种工业级硫酸亚铁的杂金属总含量较低,约为0.66%~0.71%。将三种工业级硫酸亚铁与分析纯硫酸亚铁所制的氧化铁黄与氧化铁红进行颜色、铁含量、形貌和物相组成的比较,结果表明,其中两种工业级硫酸亚铁可直接用来制备氧化铁黄与氧化铁红。