高纯氧化铁红的快速制备

邸万山

摘 要：用过氧化氢将Fe2+离子氧化为Fe3+离子。在酸性溶液中用甲基异丁基甲酮（MIBK）为萃取剂萃取铁Fe3+，杂質离子留在水相中，铁离子得到净化。在反萃后的溶液中，用二乙基二硫代氨基甲酸铵沉淀Fe3+离子。在氨水作用下二乙基二硫代氨基甲酸铁转化为氢氧化铁沉淀，煅烧后生成为氧化铁红。同时，萃取剂甲基异丁基甲酮和二乙基二硫代氨基甲酸铵回收循环利用。

关键词：二乙基二硫代氨基甲酸铵  甲基异丁基甲酮  氧化铁红

中图分类号：TQ138.1           文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0113-02

氧化铁红在工业中可用作为防锈颜料、铁红色的着色颜料、涂饰粉刷着色剂;制造铁氧体元件的重要原料以及塑料、石棉、漆布、人造革、皮革涂饰剂等用作着色剂和填充剂。是一种用途广泛的化工原料[1]。合成产品已占总产量的80%以上。氧化铁红是仅次于钛白的第二大无机颜料，也是第一大彩色无机颜料[3]。制备氧化铁红的方法很多，按照反应物料的状态分类，可以分为干法和湿法两大类。传统氧化铁红的制备反应时间长、带入杂质，锻烧后的氧化铁红纯度不高，只能作为低档产品使用。

该试验探讨使用以甲基异丁基甲酮为萃取剂净化硫酸亚铁。以二乙基二硫代氨基甲酸铵为Fe3+沉淀剂制备二乙基二硫代氨基甲酸铁。二乙基二硫代氨基甲酸铁在氨水和硫酸铵作用下制备氢氧化铁，煅烧分解为高纯氧化铁红。这种氧化铁红的制备方法较其他方法具有反应时间短、产品纯度高、操作简单等特点。制备的氧化铁红产品达到国家一级品的标准。工艺流程如图1所示。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

原料：工业七水硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）。

试剂：所用化学试剂均为分析纯试剂。

1.2 仪器与设备

反应容器、搅拌器、加热器、酸度计、过滤装置、分液漏斗等。

1.3 试验方法

1.3.1 铁（Ⅱ）氧化铁（Ш）

取一定量的工业七水硫酸亚铁试样置于4 mol/L的盐酸溶液中搅拌溶解，加入适量的H2O2，Fe2+全部氧化成Fe3+。化学反应方程式如下：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

1.3.2 净化试样

萃取：在加入氧化剂的后溶液中加入一定量的萃取剂甲基异丁基甲酮（MIBK），剧烈搅拌溶液，静止分层。水相中的Fe3+被甲基异丁基甲酮（MIBK）萃取转移至有机相中，反复萃取3次。合并有机相溶液。

反萃：将萃取后的甲基异丁基甲酮（MIBK）溶液置于高纯水中进行反萃取。由于酸度降低，Fe3+又转移水相中。通过高纯水多次反萃取，甲基异丁基甲酮的Fe3+进行入水相中。

1.3.3 制备二乙基二硫代氨基甲酸铁

将反萃取后得到的含Fe3+溶液置于容器中，用氨水调节溶液的pH=1～2。加入一定量的二乙基二硫代氨基甲酸铵溶液，产生褐色二乙基二硫代氨基甲酸铁沉淀，至Fe3+沉淀完全，过滤二乙基二硫代氨基甲酸铁沉淀。化学反应方程式如下：

3DDTC-NH4+Fe3+=（DDTC）3-Fe↓+3NH4+

1.3.4 制备氧化铁红

将二硫代氨基甲酸铁沉淀置于容器中，加入一定量的氨水，加热90℃～95℃至褐色二乙基二硫代氨基甲酸铁全部消失，同时生成红色氢氧化铁沉淀，过滤氢氧化铁沉淀。将氢氧化铁沉淀置于610℃高温炉锻烧1h，得到氧化铁红。化学反应方程式如下：

（DDTC）3-Fe+3NH3·H2O=3DDTC-NH4+Fe（OH）3↓

2Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O

2 结果与讨论

2.1 氧化铁红纯度的测定

称取一定量的氧化铁红试样置于250 mL烧杯中，加入（1+1）硫酸10 mL、蒸馏水150 mL缓慢加热，使试样全部溶解。将溶液转移至250 mL容量瓶中加水定容。移取25.00 mL试液置于250 mL锥形瓶中加热至微沸。滴加5%二氯化锡溶液至溶液呈淡黄色。加水至体积100 mL左右，1 mL加25%钨酸钠溶液，加15%三氯化钛溶液至溶液刚出现蓝色，用重铬酸钾标准溶液滴定至溶液至无色（不计取读数）。立即加10 mL硫酸-磷酸混合溶液，再加4滴0.2%二苯胺磺酸钠指示剂溶液，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫蓝色为终点。同时，作空白试验。实验数据见表1。

2.2 不同溶液酸度对产率的影响

当试样质量、加入沉淀剂体积一定时，不同溶液酸度对产率的影响，结果见表2。

由表2可以看出，沉淀沉淀Fe3+时不同溶液酸度产率不同。溶液的酸度越高，加入同量的沉淀剂产率越低;若溶液酸度过低，Fe3+水解。应控制溶液pH为3～4次为宜。

3 结语

采用有机沉淀剂沉淀铁离子制备氧化铁红，不需要制备晶种，反应速度快，产品纯度高，回收率高。有机萃取剂、有机沉淀剂可回收循环利用，生产成本低。

参考文献

[1] 余宗华，范剑琴，毛建军，等.用硫酸亚铁全液相合成颜料铁红的研究[J].矿冶工程，1998（4）：44-47.

[2] 林东升.全绿矾湿法制备氧化铁红工艺研究[J].广东化工，2011（8）：43-45.

[3] 夏举佩，阳超琴，李国斌，等.钛白粉副产物绿矾氧化焙烧法生产铁红及硫回收工艺研究[J].云南化工，2005（3）：28-30.

[4] 刘丹，文书明，尤腾胜.钛白副产绿矾的资源综合利用研究[J].矿冶，2009（4）：38-40.

[5] 纪宏达.游少鸿.马丽丽.钛白厂副产硫酸亚铁的综合利用[J].科技信息，2008（35）：824，841.