魯氏法副產(chǎn)氧化鐵紅相轉(zhuǎn)化及表面處理研究.pdf

1、氧化鐵產(chǎn)業(yè)作為我國精細化工的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，初級氧化鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)和工藝水平與國外的差距并不大。然而在氧化鐵產(chǎn)品的深加工技術(shù)方面跟國外有相當大的差距，這就造成了價低利薄的氧化鐵初級產(chǎn)品的大量出口，中高檔產(chǎn)品卻要依靠大量的進口。由于氧化鐵的產(chǎn)品被廣泛應用在實際生產(chǎn)及生活的多個領域，在國內(nèi)外具有廣闊市場及開發(fā)前景，氧化鐵的制備成為科研工作者和生產(chǎn)企業(yè)研究的熱點之一。
　　 為提高鋼材質(zhì)量，鋼材在冷軋之前，都要經(jīng)過除鱗酸洗，酸洗后產(chǎn)生大量

2、酸洗廢液。鋼鐵企業(yè)廢酸液回收過程中，會有大量的氧化鐵紅副產(chǎn)品，這部分鐵紅大部分用作顏料，但由于其顏料性能較差，只能用于要求不高的低檔產(chǎn)品中。所以我們考慮能否將其轉(zhuǎn)化成可用作磁性材料的γ-Fe2O3。用鐵的有機化合物進行熱解可以直接得到γ-Fe2O3，但是在較低的溫度條件下煅燒，有機物燃燒不完全，產(chǎn)物容易團聚；而在較高的溫度條件下煅燒，γ-Fe2O3 一定會向晶型結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定的α-Fe2O3 轉(zhuǎn)變，致使產(chǎn)品的純度不高。當前從鐵的有機化合物

3、制備γ-Fe2O3的文獻屢見報道，而直接從α-Fe2O3 出發(fā)向γ-Fe2O3 轉(zhuǎn)化的研究卻鮮見報道。當然也有采用氫氣、一氧化碳等強還原劑，在氮氣保護下制備γ-Fe2O3的方法，但這些方法條件較為苛刻，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
　　 本論文結(jié)合溶膠-凝膠法和干法制備技術(shù)，從鋼廠副產(chǎn)魯氏α-Fe2O3 出發(fā)，用有機羧酸將其還原為Fe3O4，然后在空氣中直接氧化成γ-Fe2O3，利用Na2CO3 有加強γ-Fe2O3 熱穩(wěn)定性的特性，最終

4、用凝膠一步法制得純相的γ-Fe2O3。該方法與氫氣等強還原劑制備γ-Fe2O3的方法相比，工藝條件更易控制；與鐵的有機化合物熱解法比，原料更易得廉價。為工業(yè)化生產(chǎn)提供了依據(jù)。另外，本文吸收本所前人的研究，采用液相催化相轉(zhuǎn)化的方法，以鋼鐵企業(yè)的副產(chǎn)魯氏鐵紅為核，在其表面形成一層液相法制備的α-Fe2O3，改善了α-Fe2O3的吸油量、pH值、純度等顏料性能。
　　 本論文的主要研究內(nèi)容包括：
　　 (1)通過實驗證實了溶膠

5、-凝膠-步法能夠得到純相的γ-Fe2O3。并且對有機羧酸的選擇做了探討，用檸檬酸水溶液制備凝膠，煅燒后得到了純相的γ-Fe2O3；用硬脂酸熔融法制備凝膠，煅燒后很難得到純相的γ-Fe2O3。制備凝膠的方式影響包覆效果，而包覆效果又影響煅燒后產(chǎn)物組成。根據(jù)有機羧酸熱解燃燒的溫度及氧化鐵相轉(zhuǎn)化的溫度，選擇了450℃作為煅燒的溫度；討論了制備凝膠時的pH值對有機羧酸實際用量的影響，當pH≥7時，可節(jié)省有機羧酸的用量；相轉(zhuǎn)化所需有機羧酸理論量是

6、n(檸檬酸):n(α-Fe2O3)=0.33:1.00。而實際用量n(檸檬酸):n(α-Fe2O3)＜1.8:1.0時，得不到純相的γ-Fe2O3，證明了有機羧酸熱解燃燒生成的Na2CO3 只是其中的一部分起到了穩(wěn)定作用；找出450℃時Na2CO3 穩(wěn)定全部γ-Fe2O3的最小用量為n(Na2CO3):n(γ-Fe2O3)≥0.56:1.00；最終得到在提前加入Na2CO3，450℃煅燒后制備純相γ-Fe2O3 所需有機羧酸的最小用量是