氧化鐵顏料的生產工藝
氧化鐵顏料的生產工藝有哪些
氧化鐵顏料是一類最常見的彩色無機顏料,市面上所銷售的氧化鐵顏料基本上都是通過化學合成方法制備的,稱之為合成氧化鐵顏料,目前有多種工藝可用于生產高品質的彩色和黑色氧化鐵顏料,如:
紅色、黑色和棕色氧化鐵顏料的固相反應(焙燒工藝法);
黃色、紅色、橙色和黑色氧化鐵顏料的沉淀反應(彭尼曼-佐夫Penniman-Zoph法);
用于黑色、紅色和黃色氧化鐵顏料的苯胺法(Laux法);
在所有情況下,均以七水硫酸鐵(FeSO4·7H2O,綠礬)為起始原料,在焙燒過程中,氧化煅燒生成α-Fe2O3(不含部分反應的簡易方程):
6 FeSO4·H2O+11/2O2→3α - Fe2O3+6SO3+6H2O
6 FeSO4·H2O+11/2O2→3α - Fe2O3+6SO3+6H2O
由此產生的氧化鐵(III)可用作紅色顏料,或者可以通過在還原條件下進行額外的熱處理而轉化為黑色Fe3O4。 彭尼曼-佐夫Penniman-Zoph法工藝從FeSO4溶液開始,在存在α-FeOOH晶種懸浮液的情況下,該溶液與鐵屑反應形成顏料 α-FeOOH(沒有部分反應的總結方程):
FeSO4+Fe+1/2O2+3H2O→2α - FeOOH+H2SO4+2H2
FeSO4+Fe+1/2O2+3H2O→2α - FeOOH+H2SO4+2H2
用這種方法得到的氧化鐵黃可以通過在500℃以上的空氣中煅燒轉化為氧化鐵紅:
2α - FeOOH→α - Fe2O3+H2O
2α - FeOOH→α - Fe2O3+H2O
在還原氣氛中,如在氫氣或含氫氣體中,對α-Fe2O3進行熱處理,可用于生產黑色Fe3O4顏料:
3α-Fe2O3+H2→2Fe3O4+H2O
3α-Fe2O3+H2→2Fe3O4+H2O
在Laux工藝中,芳香族硝基化合物在AlCl3存在下與鐵屑反應生成α-FeOOH和苯胺:
2Fe+C6H5NO2+2H2O→2α-FeOOH+C6H5NH2
2Fe+C6H5NO2+2H2O→2α-FeOOH+C6H5NH2
在這種情況下,α-FeOOH的合成還可以通過進一步反應得到α-Fe2O3和Fe3O4,后者是除炭黑以外最重要的黑色顏料,也可用作磁性顏料,在Laux工藝中使用氯化鐵代替氯化鋁,可直接得到著色力極高的Fe3O4顏料。
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