低含锰人造金红石母液制备氧化铁红的研究

邓科，唐勇，缑可贞

(宜宾天原集团股份有限公司，四川 宜宾 644004)



【产 品】

低含锰人造金红石母液制备氧化铁红的研究

邓科*，唐勇，缑可贞

(宜宾天原集团股份有限公司，四川 宜宾 644004)

人造金红石；母液；氯化亚铁；氧化铁红

通过一系列除杂过程，从人造金红石母液中提取出纯度较高的氯化亚铁晶体，并采用双水解的方法制得了氧化铁红；对制得的氧化铁红的形貌及其中金属元素含量进行了分析。结果表明:采用该方法制得的氧化铁红的杂质金属元素含量少，颗粒均匀规整，色泽鲜明；对氧化铁红进行包膜处理，可解决其颗粒局部团聚的问题。

目前，人造金红石母液主要有石灰中和与鲁斯纳炉热解两种处理方式[1]。虽然这两种方式都能有效地解决环保问题，但其副产品的附加值都比较低，因此，这两种处理方式的技术经济性不高。

笔者对人造金红石母液提取高纯氯化亚铁进行了系统的分析和研究，通过一系列除杂过程，获得了纯度较高的氯化亚铁晶体，为后续对人造金红石母液铁质元素的资源化利用奠定了基础。对于锰含量较高的人造金红石母液，因其提纯出来的氯化亚铁中仍含有较高的锰元素，可将其用于制备终端产品中需要锰元素的产品如锰锌铁氧体；而对于低锰钛精矿生产人造金红石副产的人造金红石母液，其后续产品的选择更为宽泛。在本试验中，笔者利用其纯化后得到的氯化亚铁，采用双水解的方式制备氧化铁红。

1 试验部分

1.1 原料、仪器及其来源

试验用原料如下：人造金红石母液，宜宾海丰和锐有限公司人造金红石厂；二甲胺，分析纯，成都市科龙试剂厂；磷酸三钠，分析纯，成都市科龙试剂厂；甲醛，分析纯，成都市科龙试剂厂；活性炭，成都市科龙试剂厂；聚丙烯酰胺，分析纯，成都市科龙试剂厂；碳酸钠，宜宾海丰和锐有限公司；氟化钠，分析纯，成都市科龙试剂厂。

主要试验用仪器如下：天平，XP12002M，梅特勒托利多仪器有限公司；pH计，PB-21，赛多利斯股份公司；恒温加热磁力搅拌器，DF-101S，河南省予华仪器有限责任公司；马弗炉，SDTGA100，湖南三德科技发展有限公司；辅助器材包括烧瓶、锥形瓶、温度计，等等。

1.2 试验过程

首先对人造金红石母液进行氯化亚铁的纯化处理，分离人造金红石母液中的水合二氧化钛胶体，并通过精确控制逐步分离出铝、钙及镁等，得到了高纯氯化亚铁溶液。在烧杯内加入定量的一定浓度的氯化亚铁溶液，将一定质量的Na2CO3匀速地加入烧瓶内，并维持体系温度在50 ℃左右，机械搅拌2 h直至水解结束，控制滴定终点的pH值在7左右；水解所得滤饼用蒸馏水洗涤两次，将所得滤饼在80 ℃的干燥箱中干燥3 h，取出后研磨成粉，在500 ℃的马弗炉中煅烧2 h，最终得到鲜红色的氧化铁红。

试验流程如图1所示。

图1 人造金红石母液提取高纯氯化亚铁 制备氧化铁红的工艺流程示意图Fig.1 Process flow of extracting high-purity ferrous chloride from synthetic rutile mother liquor and subseqnently preparing iron oxide red

2 试验结果与分析

2.1 氧化铁红的粒度分析

氧化铁红的激光粒度分析如图2所示。从图2可以看到：以人造金红石母液纯化提取的氯化亚铁制备的氧化铁红的粒子粒径集中在0.3～5 μm的范围内，在这一粒度区间的颗粒超过80%，且分布相对集中。因此颗粒的均匀性比较好。

图2 氧化铁红的激光粒度分析图Fig.2 Laser particle size analysis of iron oxide red

2.2 氧化铁红的EDX分析

能量色散X射线光谱仪(EDX)分析是借助分析试样发出的元素特征X射线波长和强度测定元素的相对含量，对目标样微观区域的元素分布进行定性定量分析。氧化铁红的EDX分析图如图3、图4所示，未研磨的氧化铁红实物照片如图5、图6所示。

图3 低锰人造金红石母液制备的氧化铁红的EDX分析图Fig.3 EDX pattern of iron oxide red prepared from low-manganese synthetic rutile mother liquor

图4 高锰人造金红石母液制备的氧化铁红的EDX分析图Fig.4 EDX pattern of iron oxide red prepared from high-manganese synthetic rutile mother liquor

图5 低锰人造金红石母液制备的氧化铁红Fig.5 Iron oxide red prepared from low-manganese synthetic rutile mother liquor

图6 高锰人造金红石母液制备的氧化铁红Fig.6 Iron oxide red prepared from high-manganese synthetic rutile mother liquor

由图3～图6分析结果显示：高锰人造金红石母液制备的氧化铁红样表现出强烈的锰元素特征峰，其样品色泽灰暗；采用低锰人造金红石母液纯化提取氯化亚铁制备的氧化铁红色泽鲜亮。可见，对以氧化铁红为终端产品而言，控制其中的锰含量对产品的性能有重要的意义，锰离子含量的高低直接决定了氧化铁红的色泽及性能。这也是针对低含锰人造金红石母液选择氧化铁红为下游产品的主要原因。氧化铁红的金属元素含量如表1所示。

通过对氧化铁红的金属元素含量与氧化铁红标样的分析结果对比可以看出：对低含锰人造金红石母液纯化提取氯化亚铁制备氧化铁红的各种金属杂质含量大部分低于氧化铁红标样，且铁含量高于铁红标样。可见以低含锰人造金红石母液制备氧化铁红具有技术可行性。对于高含锰人造金红石母液，要分离除去金属锰离子杂质比较困难，建议将其用于制备对锰元素不敏感甚至是含有锰元素的一些铁基产品。

2.3 氧化铁红的SEM分析

扫描电子显微镜(SEM)是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观察仪器，可直接利用样品表面的物理性能进行微观成像。从氧化铁红的SEM分析图(见图7)可以看出：粒子形貌较好，大部分呈球形状，且粒子大小比较均匀。

表1 氧化铁红中金属元素含量的分析结果Table 1 Analysis results of metal element content of iron oxide red

注:1#样品为低锰人造金红石母液制备的氧化铁红；2#样品为高锰人造金红石母液制备的氧化铁红。

图7 氧化铁红的SEM图Fig.7 SEM image of iron oxide red

氧化铁红的SEM图片还显示出其粒子发生了局部团聚，出现这种现象的原因有可能是在其中存在有部分纳米级的氧化铁红微粒。经过研磨后，这些纳米级的粒子存在晶体缺陷，导致粒子的表面活性点数目增加，使得这些具有活性表面的粒子通过界面发生相互作用而团聚。

为解决氧化铁红粒子的局部团聚，在后处理过程对其进行包膜，通过表面活性剂吸附在氧化铁红粒子表面形成微胞状态。由于活性剂的存在而产生了粒子间的排斥力，使得氧化铁红微粒彼此无法团聚。

3 结语

低含锰人造金红石母液纯化提取氯化亚铁制备氧化铁红具有技术可行性。得到的氧化铁红杂质金属元素含量少，颗粒均匀规整，色泽鲜明。对氧化铁红进行包膜处理可解决其颗粒局部团聚的问题，进一步提升氧化铁红产品的品质和性能。

[1] 邓科，唐勇，孙永贵，等.人造金红石的生产技术与发展前景[J].氯碱工业，2016，52(8)：31-37.

[编辑：董红果]

Preparation of iron oxide red from low-manganese synthetic rutile mother liquor

DENGKe,TANGYong,GOUKezhen

(Yibin Tianyuan Group Co., Ltd., Yibin 644004, China)

synthetic rutile; mother liquor; ferrous chloride; iron oxide red

Through a series of process for impurity removal, higher-purity ferrous chloride crystal was extracted from synthetic rutile mother liquor, and iron oxide red was prepared by double hydrolysis. The morphology and metal element content of the prepared iron oxide red was analyzed. The results showed that the impurity metal element content of the iron oxide red prepared by this method was low; particles were uniform and regular, and had bright color; iron oxide red was coated, thus solving the problem of local agglomeration of particle.

邓科(1977—)，男，硕士，化工工艺高级工程师，从事化工新材料和工艺过程的开发与应用，现任宜宾天原集团股份有限公司海丰和锐有限公司人造金红石厂厂长。

2017-03-08

TQ134.11

A

1008-133X(2017)05-0030-04