Способ получения пигментного оксида железа (iii) модификации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК АЗ о) и ) 5)5 С 09 С 1 ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ЕНТНОЕ ИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ К ПАТЕНТ(71) Институт коллоидной химии и химииводы им. А.В,Думанского(73) Институт коллоидной химии и химииводы им. А,В.Думанского АН Украины(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТНОГООКСИДА ЖЕЛЕЗА (1 И) а-МОДИФИКАЦИИ(57) Использование: получение красок, бумаги. Сущность изобретения: 7,81 г. гептагидрата сульфата железа окисляют втвердой фазе кислородом воздуха при 210 -250 С 3 ч, добавляют 40 см раствора сульфата железа (1), молярное отношение Изобретение относится к технологииполучения синтетических пигментов, в частности красного железоокисного пигмента, иможет быть применено в лакокрасочной, бумажной и других отраслях промышленности, использующих пигменты.Цель изобретения - упрощение процесса и улучшение экологии,Это достигается тем,сульфата железа (П) до осно Ее 504:Ее(ОН)304 = (0,25-1):1 и гидротермально обрабатывают при 140 - 160 С, К осадку гетита добавляют 40 см раствора сульфата железа при молярном отношении ЕеЯ 04:ЕеООН = (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 КПэ с образованием гептагидрата сульфата железа, направляют его в исходный процесс, Маточник с этой стадии и промывные водыБ после промывки пигмента используют при гидротермальной обработке гетита. Исключаются щелочные реагенты и загрязнение окружающей среды Нг 304 и сульфатамиПигмент содержит 96,0 - 97 мас, ЕегОЗ, Б маслоемкость - 15 - 20 г/100 г пигмента, укрывистость - 4 - 6 г/м, 2 э.п. ф-лы, 2 табл,г железа ведут в твердой фазе при 210-250 С, гидротермальную обработку последнего проводят при 140 - 160 С в растворе сульфата железа (1) при мольном соотношении Ее 504:Ее(ОН)504 равном (0,25-1):1, разделяют суспензию на гетит и жидкую фазу, жидкую фазу обрабатывают железной стружкой с последующим выделением сульфата железа (11), гидротермэльную обработку гетита проводят при 140 - 160 С вприс;тствии сульфата железа (И) при мольном соотношении ГеЯ 04;ГеООН равном(0,25 - 1):1, отделяют осадок пигмента, жидкую фазу используют на стадии гидротермальной обработки основной соли, пигмент 5промывают, сушат, при этом промывные воды с этой стадии используют на стадии гидротермальной обработки гетита,П р и м е р, 7,81 г гептагидрата сульфатажелеза (И) подвергают окислительно-дегид- "0ратирующей сушке при 250 ОС в течение 3 чна воздухе. К продукту окисления, содержащему 4 г Ге(ОН)ЯО 4, добавляют 40 см раствора сульфата железа (1) с массовойконцентрацией ГеЯО - 72,9 г/дм . При 15этом мольное отношение ЕеЯО 4:Ге(ОН)ЯОсоставляет 1;1, Смесь нагревают в автоклаве до 150 С и выдерживают.в течение 2 ч.Полученную суспензию разделяют центрифугированием с получением жидкой фазы и 20влажного осадка, содержащего 1,8 г гетита,К осадку, содержащему гетит, добавляют 40см раствора сульфата железа (И) с массовойконцентрацией ГеЯ 04 - 72,3 г/дм, При.этом мольное отношение ГеЯО 4:ГеООН составляет 1;1, Смесь нагревают в автоклаведо 160" С и выдерживают 2 ч, Полученнуюсуспен: ию разделяют центрифугированиемс получением жидкой фазы и влажного осадка пигментного оксида железа(И 1) а-модификации, Влажный осадок, содержащий 1,6г а-Ге 20 з, промывают 10 см воды и сушатпри 110 С. Полученный продукт массой 1,6г содержит 98,2% а -Ге 20 з, Жидкую фазупосле отделения гетита, содержащую 47,5 35г/дм Н 2 ЯО 4, 18,1 г/дм Гег(ЯО 4)з и 89,7г/дм ЕеЯО 4, обрабатывают железнойстружкой, Образующийся раствор сульфатажелеза (11 с массовой концентрацией -181,4 г/дм направляют на вакуум-кристаллизационное выделение части сульфата железа (11). Вакуум-кристаллизацию ведут при80 - 10 ОС и остаточном давлении 1,0-1,1 КПа,Выделенный гептагидрат сульфата железа(И) направляют в исходный процесс, Маточник с массовой концентрацией ГеЯО 4 - 91,2г/дм направляют на синтез а-Ге 203, тудазже направляют воду после промывки целевого продукта. Жидкую фазу после отделения пигмента с массовой концентрациейЕеЯО 4 - 72,9 г/дм направляют на стадиюзсинтеза гетита,В таблице 1 представлены примерысинтеза пигментного оксида железа (1 И)О -модификации при различных условиях.Из представленных примеров следует,что отношение ЕеЯО 4:Ге(ОН)ЯО 4 (0,25-1):1 итемпературный интервал 140-160" С на стадии термообработки основного сульфата железа обеспечивают высокое содержание гетита в образующемся продукте, составляющее 93-97 после сушки при 110 С до постоянной массы (табл. 1, пр. 1-5), В отсутствие сульфата железа (И) и при запредельном собтношении ГеЯОа:Ге(ОН)ЯО 4, 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 ГеЯО 4:Ге(ОН)ЯО 4 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 Ее(ОН)ЯО 4 до 76,5 опри температуре выше предельной, например 170 С, связано с частичным образованием гематита (табл,1, пр.10).Отношение ГеЯО 4:ГеООН (0,25 - 1):1 и температурный интервал 140-160 С стадии получения пигментного оксида железа а-модификации обеспечивают высокое содержание основного вещества 97 - 987 ь (что соответствует требованиям МС ИСО 1248- 74) при высокой монодисперсности образующегося продукта (табл. 1, пр. 1 - 5).При отсутствии сульфата железа (И) или запредельном отношении ЕеЯО 4;ГеООН, равном 0,1:1, образующийся продукт представляет смесь гетита и пигментного оксида железа (1 И) а -модификации с пониженным содержанием основного вещества - 92,6 и 94,4 соответственно(табл. 1, пр, 6, 7). Увеличение отношения ЕеЯО;ГеООН выше заявляемого, например 2:1, также как и при синтезе гетита, мало влияет на состав и размеры частиц получаемого пигментного оксида железа (1 И) а -модификации, однако приводит к совместной кристаллизации а-Ге 20 з и сульфата железа (1 1), 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 аГегОз, соответственно снижению содержания основного вещества в образующемся продукте до 90,8 ои его полидисперсному составу (табл. 1. пр. 9), Проведение процесса синтеза а -Ее 20 з при температуре выше1809833 Таблица 1 Массовая Температура гидро- термальной Опыт Моля рное Массовая Температу- Молярное соотношера гидротермальнойдоля ние ЕеЯ 04: Ре(ОН)ЯО 4 ние РеЯО 4; РеООНном при 110 С про дукте о 0,50; 1 0,50, 1 0,50: 1 0,25: 1 1,00, 1 Без добавки0,10: 1 2.00; 10,50: 1 0.50: 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 140 150 160 150 150 150 150 93,0 968 0,50: 1 0,50: 10,50: 1 0,25: 1 1,00; 1 Без добавки0,10; 1 2,00; 1 0,50: 1 0,50: 1 140 150 160 150 150 150 150 150 130 170 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 97,0 130 170 58,4 76,5 предельной, например 170 С, 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 Н 2 ЯО и сульфатов в окружающую среду,Формула изобретения 1, Способ получения пигментного оксида железа () а-модификации, вкл ючающий приготовление гетита из гептагидрата сульфата железа с использованием окислительной обработки и нагревание смеси его с раствором сульфата железа , о т л и ч а ющ и й с я 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 железапри молярном отношении ГеЯ 04:Ге(ОН)ЯО = 5 (0,25 - 1):1 при 140 - 160 С, полученный осадок гетита смешивают с раствором сульфата железапри молярном отношении ГеЯО 4:ГеООН = 0,25-1):1 и гидротермально обрабатывают также при 140 - 160 С, из пол 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 отде 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 п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что окисление гептагидрата сульфата 25 железа ведут при 210 - 250 С,3. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что вакуум-кристаллизацию ведут при температуре 80 - 100 С и остаточном давлении 1,0-1,6 КПа.30масть, колво вкраплений сите с сеткой 0045,Технические требоваНе менее 40 Не допуск. 0,5 0,02 2,0 ния Херсонский целлюлозно-бумажный завод ТУ 6-10-602-860,3Отс,0,50.02 69,8 1,88 Отс. Отс. 58,3-62,7 0,01 - 0,014 1,47-1,98 Отс. Продолжение табл,2. ставитель А,Миль ред М.Моргентал Со нерктор В.Трубченко Тех Корректор Л,Филь Заказ 1296 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина Пигмент фирмы БайерПигмент, полученныйпо изоб етению Массовая доля веществ растворимых вводе, ф ность 0,5 ной суспензии.