[go: up one dir, main page]

RU2740752C1 - Method of producing brick-red iron oxide pigment - Google Patents

Method of producing brick-red iron oxide pigment Download PDF

Info

Publication number
RU2740752C1
RU2740752C1 RU2020111797A RU2020111797A RU2740752C1 RU 2740752 C1 RU2740752 C1 RU 2740752C1 RU 2020111797 A RU2020111797 A RU 2020111797A RU 2020111797 A RU2020111797 A RU 2020111797A RU 2740752 C1 RU2740752 C1 RU 2740752C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
hours
reactor
temperature
iron
Prior art date
Application number
RU2020111797A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Андреевич Рузавин
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)"
Priority to RU2020111797A priority Critical patent/RU2740752C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2740752C1 publication Critical patent/RU2740752C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00Compounds of iron
    • C01G49/02Oxides; Hydroxides
    • C01G49/06Ferric oxide [Fe2O3]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/22Compounds of iron
    • C09C1/24Oxides of iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • C22B3/06Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic acid solutions, e.g. with acids generated in situ; in inorganic salt solutions other than ammonium salt solutions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • C22B3/06Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic acid solutions, e.g. with acids generated in situ; in inorganic salt solutions other than ammonium salt solutions
    • C22B3/08Sulfuric acid, other sulfurated acids or salts thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention can be used in production of decorative varieties of concrete, ceramics and paint materials. To obtain iron oxide pigment from steel-smelting slag of converter production method, slag is ground and mixed with 35 % acetic acid solution in reactor equipped with mixer at rate of 100 rpm. Adding sodium hydroxide to the obtained solution to pH 8–9 with increasing temperature to 59 ± 1.5°C, settling for 4 hours. Solution of calcium, sodium, magnesium acetate is removed. Precipitate is washed at least 6–7 times with water in the reactor itself to pH 6. Solution from washing is connected to a solution of acetates. Method then includes adding to sludge 25 % sulphuric acid, turning mixer and increasing temperature to 80 °C is held for 24 hours for passage of reactions. Iron (II) sulphate solution which is stable for 4 hours is removed from the reactor. Obtained residue is washed 5–6 times with water in a reactor and drained in the form of pulp from the reactor. Solution from washing is added to a solution of iron (II) sulphate. Resulting solution is placed for 24 hours into muffle furnace at temperature of 180–200 °C. Then temperature is increased with rate of 10 °C/min to 650 °C is isothermally held for 2–3 hours. Obtained mass is milled in ball mill for 2–3 minutes, washed, dried at 80–100 °C and ground into powdered pigment.
EFFECT: invention makes it possible to carry out waste-free recycling of steel-smelting slag to obtain iron-oxide pigment of brick-red colour with content of α-Fe2O3 93–95 %.
1 cl, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии неорганических пигментов и может быть использовано для производства декоративных разновидностей бетонов и растворов, а также керамики, лакокрасочных материалов и пр. Железооксидный пигмент кирпично-красного цвета обладает сферической формой частиц сверхмалого размера, что определяет его желтовато-красный глубокий оттенок (yellow-red shade) близкий к кирпичному (соответствует оттенку пигмента Bayferrox 110).The invention relates to the technology of inorganic pigments and can be used for the production of decorative varieties of concretes and mortars, as well as ceramics, paints and varnishes, etc. The brick-red iron oxide pigment has a spherical shape of ultra-small particles, which determines its yellowish-red deep shade (yellow -red shade) close to brick (corresponds to the shade of Bayferrox 110 pigment).

Известен общераспространенный базовый способ получения железооксидного пигмента, состоящий в термическом разложении химически чистого семиводного сульфата железа (II):Known common basic method for producing iron oxide pigment, consisting in the thermal decomposition of chemically pure heptahydrate iron (II) sulfate:

Figure 00000001
Figure 00000001

Известен способ получения железооксидных пигментов по принципу Пеннимана-Зопфа (Pennimman - Zoph) с применением чистых материалов (Penniman Jr. R.S., US 1327061 А, 1917). Однако недостатками данного способа помимо использования чистых материалов являются сложность и длительность процессов.A known method of producing iron oxide pigments according to the Pennimman-Zopf principle using pure materials (Penniman Jr. R.S., US 1327061 A, 1917). However, the disadvantages of this method, in addition to the use of pure materials, are the complexity and duration of the processes.

Известен способ получения железооксидного пигмента из сталеплавильного шлака, состоящий из термообработки тонкомолотого шлака с угольным порошком (soft coal) при температуре 500-800°С (Cui Yuyuan et al. Advanced Materials Research, 2013, 595-598 pp.). Недостатками способа являются применение в качестве сырья только магнитной части шлака, трудность контролирования процесса перехода шлака в пигмент, низкая красящая способность пигмента - 56 г/м2.A known method of producing iron oxide pigment from steelmaking slag, consisting of heat treatment of finely ground slag with coal powder (soft coal) at a temperature of 500-800 ° C (Cui Yuyuan et al. Advanced Materials Research, 2013, 595-598 pp.). The disadvantages of this method are the use of only the magnetic part of the slag as raw material, the difficulty of controlling the process of the transition of the slag into the pigment, the low coloring power of the pigment - 56 g / m 2 .

Известен способ получения пигментов из шлаков цветной металлургии путем смешивания порошковидных шлаков с карбонатом кальция и оксидом цинка при температуре 1000-1100°С (Marian Schwarz et al. Chemical papers, 2012, 248-258 pp.) Недостатком способа являются высокие температуры образования пигментов, повышенное и опасное содержание свинца в пигментах, отсутствие данных о красящей способности последних.A known method of obtaining pigments from non-ferrous metallurgy slags by mixing powdered slags with calcium carbonate and zinc oxide at a temperature of 1000-1100 ° C (Marian Schwarz et al. Chemical papers, 2012, 248-258 pp.) The disadvantage of this method is the high temperatures of formation of pigments, high and dangerous content of lead in pigments, lack of data on the coloring ability of the latter.

Известен способ получения железооксидного пигмента на основе металлолома и микрокремнезема в качестве затравок роста кристаллов (Лейдерман Л.П., RU 2036177, 2003). Недостатками способа являются сложность технологии, применение большого количества дополнительного железа для питания процессов синтеза, не приведена возможность реализации предложенного способа при использовании шлаков в качестве основного сырья.A known method for producing iron oxide pigment based on scrap metal and microsilica as seeds for crystal growth (Leiderman L.P., RU 2036177, 2003). The disadvantages of this method are the complexity of the technology, the use of a large amount of additional iron to feed the synthesis processes, the possibility of implementing the proposed method when using slags as the main raw material is not given.

Наиболее близким к предложенному способу является способ получения железооксидного пигмента из сталеплавильного шлака с использованием уксусной кислоты для извлечения кальция и последующей гидротермальной обработкой железистого осадка (Camille Crouzet et al., Frontier in Earth Science, 2017, 15 p.). Недостатками данного способа являются: достаточно высокий расход уксусной кислоты (500 г кислоты 10 г шлака), использование автоклава с высокими давлением в 300 бар и температурой 300-500°С, применение сложного способа утилизации побочного продукта (ацетата кальция) в кальцит, отсутствие оценки красящих свойств пигмента.The closest to the proposed method is a method for producing iron oxide pigment from steelmaking slag using acetic acid to extract calcium and subsequent hydrothermal treatment of ferruginous sediment (Camille Crouzet et al., Frontier in Earth Science, 2017, 15 p.). The disadvantages of this method are: a fairly high consumption of acetic acid (500 g of acid 10 g of slag), the use of an autoclave with a high pressure of 300 bar and a temperature of 300-500 ° C, the use of a complex method for the disposal of a by-product (calcium acetate) into calcite, no assessment coloring properties of the pigment.

Задача данного изобретения состоит разработке эффективного и безотходного массового способа утилизации сталеплавильных шлаков конвертерного способа производства, не обладающих ценными свойствами для применения его в технологии бетона и других отраслях и загрязняющих окружающие полезные земельные площади многочисленными отвалами, с получением кондиционного продукта - железооксидного пигмента. Утилизация и переработка сталеплавильных шлаков является важной проблемой в вопросе улучшения экологической обстановки всего мира.The objective of this invention is to develop an effective and waste-free mass method of utilization of steel-making slags of the converter production method, which do not have valuable properties for use in concrete technology and other industries and polluting the surrounding useful land areas with numerous dumps, with the receipt of a conditioned product - iron oxide pigment. Recycling and processing of steel-making slag is an important problem in improving the environmental situation around the world.

Техническая задача достигается тем, что для получения железооксидного пигмента с содержанием α-Fe2O3 - 93-95% из сталеплавильного шлака конвертерного способа производства с использованием уксусной кислоты для извлечения кальция, согласно предлагаемому способу, шлак размалывают до площади удельной поверхности 3000-3200 см2/г, смешивают с раствором 35% уксусной кислоты в реакторе, снабженном мешалкой со скорость 100 об/мин, в соотношении 1:6 на протяжении 15 мин до температуры 30-35°С при рН=3, затем осуществляют добавление к полученному раствору 1,1 части к массе исходного шлака гидроксида натрия до рН=8-9 с повышением температуры до Т=59±1,5°С, отстаивают в течение 4 часов при выключенной мешалке, удаляют раствор ацетатов кальция, натрия, магния, осадок не менее 6-7 раз промывают водой в самом реакторе до рН=6, раствор от промывки соединяют с раствором ацетатов, добавляют к осадку 5 частей к массе исходного шлака 25% серной кислоты, включают мешалку и повышают температуру до 80°С, выдерживают 24 часа для прохождения реакций, после этого выключают мешалку, отстоянный в течение 4 часов раствор сульфата железа (II) удаляют из реактора, полученный осадок 5-6 раз промывают водой до рН=5-6 в реакторе и сливают в виде пульпы из реактора, раствор от промывки добавляют к раствору сульфата железа (II), далее раствор помещают на 24 часа в муфельную печь при температуре 180-200°С, а затем повышают температуру со скоростью 10°С/мин до 650°С, осуществляют изотермическую выдержку в течение 2-3 часов, полученную массу размалывают в шаровой мельнице 2-3 минуты, промывают, сушат при 80-100°С и растирают в порошкообразный пигмент.The technical task is achieved by the fact that to obtain an iron oxide pigment with a content of α-Fe 2 O 3 - 93-95% from the steelmaking slag of the converter production method using acetic acid to extract calcium, according to the proposed method, the slag is ground to a specific surface area of 3000-3200 cm 2 / g, mixed with a solution of 35% acetic acid in a reactor equipped with a stirrer at a speed of 100 rpm, in a ratio of 1: 6 for 15 minutes to a temperature of 30-35 ° C at pH = 3, then the addition to the obtained solution of 1.1 parts to the mass of the initial slag of sodium hydroxide to pH = 8-9 with an increase in temperature to T = 59 ± 1.5 ° C, settle for 4 hours with the mixer turned off, remove the solution of calcium, sodium, magnesium acetates, sediment at least 6-7 times washed with water in the reactor itself to pH = 6, the solution from the washing is combined with a solution of acetates, add 5 parts to the sediment to the mass of the initial slag 25% sulfuric acid, turn on the stirrer and raise the temperature to 80 ° C, stand for 24 hours for the reactions to proceed, then turn off the stirrer, the solution of iron (II) sulfate settled for 4 hours is removed from the reactor, the resulting precipitate is washed 5-6 times with water to pH = 5-6 in the reactor and poured out in the form of a slurry from the reactor , the solution from the washing is added to the solution of iron (II) sulfate, then the solution is placed for 24 hours in a muffle furnace at a temperature of 180-200 ° C, and then the temperature is increased at a rate of 10 ° C / min to 650 ° C, isothermal holding is carried out in for 2-3 hours, the resulting mass is ground in a ball mill for 2-3 minutes, washed, dried at 80-100 ° C and ground into a powdery pigment.

Предлагаемый способ заключается в том, что сталеплавильный шлак (табл. 1) в состоянии поставки (не проходивший магнитного разделения), имеющий химический состав: СаО - 44,26%, MgO - 7,04%, SiO2 - 12,5%, Al2O3 - 0,57%, Fe2O3 - 34,19%, прочее - 1,44%, размалывается в шаровой мельнице до максимально возможной площади удельной поверхности - 3000-3200 см2/г. Далее шлаковый порошок загружают в реактор, обладающий перешивающим устройством (скорость вращения 100 об/мин), добавляют к нему раствор уксусной кислоты 35% концентрации в соотношении 1:6 по массе (1 часть шлака к 6 частям кислоты - оптимальное количество для прохождения реакций экстракции, отклонение в большую сторону вызывает нежелательный перерасход реагента, в меньшую - неполное извлечение кальция и магния). Включают мешалку; смесь перемешивается в течение 15 минут, окончание реакции оценивается по падению температуры с Т=55±2,5°С до 30-35°С (завершение реакции); рН раствора 3.The proposed method consists in the fact that the steelmaking slag (Table 1) in the state of delivery (not undergoing magnetic separation), having a chemical composition: CaO - 44.26%, MgO - 7.04%, SiO 2 - 12.5%, Al 2 O 3 - 0.57%, Fe 2 O 3 - 34.19%, others - 1.44%, is ground in a ball mill to the maximum possible specific surface area - 3000-3200 cm 2 / g. Next, the slag powder is loaded into a reactor with an agitator (rotation speed of 100 rpm), a solution of acetic acid of 35% concentration is added to it in a ratio of 1: 6 by weight (1 part of slag to 6 parts of acid is the optimal amount for the extraction reactions , a deviation to the larger side causes an undesirable overrun of the reagent, to a smaller one - incomplete extraction of calcium and magnesium). Include a stirrer; the mixture is stirred for 15 minutes, the end of the reaction is estimated by the drop in temperature from T = 55 ± 2.5 ° C to 30-35 ° C (completion of the reaction); pH of the solution 3.

Figure 00000002
Figure 00000002

В раствор полностью переходят кальций и магний (1), частично железо (2):Calcium and magnesium (1), partly iron (2) completely pass into the solution:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Для регулировки вязкости и облегчения работы и перемешивания смесь разбавляют необходимым количеством воды. Далее в полученный раствор вводят NaOH в количестве 1,1 массовой части к массовой части исходного шлака (1:1,1 - повышение этого соотношения влечет к перерасходу реагента и увеличению циклов промывания, при меньшем - не выпадает осадок гидроксида железа), в результате чего в осадок из раствора переходит все железо, находившееся до этого в растворе, в форме Fe(OH)2 (3); реакция проходит при рН=8-9, температура повышается до Т=59±1,5°С.To adjust the viscosity and facilitate handling and mixing, the mixture is diluted with the required amount of water. Next, NaOH is introduced into the resulting solution in an amount of 1.1 mass parts to the mass part of the original slag (1: 1.1 - an increase in this ratio leads to an overrun of the reagent and an increase in washing cycles, with less - no iron hydroxide precipitate), as a result of which the precipitate from the solution passes all the iron that was previously in solution in the form of Fe (OH) 2 (3); the reaction takes place at pH = 8-9, the temperature rises to T = 59 ± 1.5 ° C.

Figure 00000005
Figure 00000005

Мешалку выключают, реагирующие компоненты отстаиваются в течение 4 часов, затем комплексный раствор ацетатов кальция, натрия и магния удаляют из реактора с помощью сливного патрубка, а осадок промывают не менее 6-7 раз водой (полное вымывание следов солей кальция, натрия, магния; при меньших количествах циклов промывания получаемый продукт будет загрязнен данными нежелательными элементами, при больших - увеличение длительности операции и расхода воды) в самом реакторе до установления показателя рН=6; раствор от промывки соединяют с раствором ацетатов. Далее в реактор вводят серную кислоту 25% концентрации в количестве 5 массовых частей к 1 массовой части исходного шлака (берется с небольшим избытком из-за варьирующегося содержания железа в исходном материале и для наиболее полного растворения железа, повышение сверх этого количества ведет к перерасходу реагента и увеличению длительности удаления серного ангидрида в процессе прокаливания, уменьшение - к неполному растворению железа); рН раствора падает до 1. Температуру в реакторе поднимают до 80°С (температура, при которой активно происходит переход железа в раствор), включают мешалку и оставляют на 24 часа для прохождения реакции по схеме (4):The stirrer is turned off, the reacting components settle for 4 hours, then the complex solution of calcium, sodium and magnesium acetates is removed from the reactor using a drain pipe, and the precipitate is washed at least 6-7 times with water (complete washing out of traces of calcium, sodium, magnesium salts; at with smaller numbers of washing cycles, the resulting product will be contaminated with these undesirable elements, with large numbers - an increase in the duration of the operation and water consumption) in the reactor itself until the pH value is 6; the solution from the wash is combined with the acetates solution. Next, sulfuric acid of 25% concentration is introduced into the reactor in an amount of 5 mass parts to 1 mass part of the initial slag (taken with a slight excess due to the varying iron content in the initial material and for the most complete dissolution of iron, an increase in excess of this amount leads to an overrun of the reagent and an increase in the duration of the removal of sulfuric anhydride during the calcination process, a decrease - to incomplete dissolution of iron); The pH of the solution drops to 1. The temperature in the reactor is raised to 80 ° C (the temperature at which the transition of iron to the solution is active), the stirrer is turned on and left for 24 hours to undergo the reaction according to the scheme (4):

Figure 00000006
Figure 00000006

Выключают мешалку и отстоянный в течение 4 часов водный раствор сульфата железа (II) удаляют из реактора сливным патрубком в кислото- и термостойкую емкость, а осадок 5-6 раз промывают водой (полное извлечение раствора сульфата железа, повышение циклов ведет к увеличению во времени операции и расходу воды, уменьшение - в осадке останется некоторое количество раствора и исключит дальнейшее использование осадка) до рН=5-6 и в виде пульпы также удаляют из днища реактора сливным патрубком; раствор от промывки добавляют к раствору сульфата железа (II). Далее данный раствор сульфата железа (II) в емкостях помещают в муфельную электропечь, снабженную вытяжкой, для прохождения процесса испарения лишней воды при 180-200°С (при данной температуре и времени плавно и полно удаляются излишки воды) в течение 24 часов, а затем повышают ступенчато температуру со скоростью 10°С/мин (до времени достижения максимальной температуры постепенно удаляется связанная вода и частично серный ангидрид) и подвергают дегидратации (5) с последующим прокаливанием (6) при 650°С; время изотермической выдержки 2-3 часа (за данный промежуток времени и при данной температуре полностью происходит конверсия материала в оксид железа, снижение времени или температуры не дают осуществиться полному превращению в оксид железа, увеличение - повышению энергозатрат). Следующие реакции имеют место:The stirrer is turned off and the aqueous solution of iron (II) sulfate settled for 4 hours is removed from the reactor with a drain pipe into an acid and heat-resistant container, and the precipitate is washed 5-6 times with water (complete extraction of the iron sulfate solution, an increase in cycles leads to an increase in operation time and water consumption, a decrease - a certain amount of solution will remain in the sediment and will exclude further use of the sediment) to pH = 5-6 and in the form of a pulp is also removed from the bottom of the reactor with a drain pipe; the solution from the wash is added to the iron (II) sulfate solution. Next, this solution of iron (II) sulfate in containers is placed in an electric muffle furnace equipped with an exhaust hood for the process of evaporation of excess water at 180-200 ° C (at a given temperature and time, excess water is smoothly and completely removed) for 24 hours, and then the temperature is increased stepwise at a rate of 10 ° C / min (until the time of reaching the maximum temperature, bound water and partly sulfuric anhydride are gradually removed) and subjected to dehydration (5) followed by calcination (6) at 650 ° C; the time of isothermal holding is 2-3 hours (for a given period of time and at a given temperature, the material is completely converted into iron oxide, a decrease in time or temperature does not allow complete conversion to iron oxide, an increase - an increase in energy consumption). The following reactions take place:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Полученную массу размалывают в шаровой мельнице 2-3 минуты, промывают от водорастворимых соединений, сушат сушильном шкафу при 80-100°С и растирают в шаровой мельнице до образования порошковидного пигмента. Степень извлечения железа составляет - 98-99%. Образующийся сернистый газ на стадии прокаливания через вытяжку подается в резервуар с водой с последующим образованием серной кислоты, вновь пригодной для применения в технологической цепи.The resulting mass is ground in a ball mill for 2-3 minutes, washed from water-soluble compounds, dried in an oven at 80-100 ° C and ground in a ball mill to form a powdery pigment. The iron extraction rate is 98-99%. The resulting sulphurous gas at the stage of calcination is fed through a hood to a tank with water, with the subsequent formation of sulfuric acid, again suitable for use in the technological chain.

Образовавшиеся в результате синтеза пигмента побочные продукты -комплексный раствор ацетатов кальция, натрия и магния, а также осадок, состоящий из кремнезема SiO2 - могут быть с успехом использованы в технологии бетона как противоморозная и минеральная добавки соответственно.The by-products formed as a result of pigment synthesis - a complex solution of calcium, sodium and magnesium acetates, as well as a precipitate consisting of silica SiO 2 - can be successfully used in concrete technology as antifreeze and mineral additives, respectively.

Технические характеристики кирпично-красного железооксидного пигмента, полученного при помощи предлагаемого способа, на основе сталеплавильного шлака конвертерного способа производства, приведены в табл. 2.Technical characteristics of a brick-red iron oxide pigment obtained using the proposed method, based on steelmaking slag of the converter production method, are given in table. 2.

Figure 00000009
Figure 00000009

ПримерExample

В реактор загружают 60 г размолотого сталеплавильного шлака и добавляют 360 г раствора 35% уксусной кислоты, включают мешалку на время реакции. Вязкость смеси регулируется дополнительным введением 400 г воды. Через 30 минут добавляют гидроксид натрия в количестве 66 г. После 1 часа выключают мешалку, дают раствору отстояться в течение 4 часов и удаляют раствор ацетатов кальция, натрия и магния. Осадок промывают несколько раз, затем добавляют 300 г раствора 25% серной кислоты, включают мешалку и повышают температуру в реакторе до 80°С на время 24 ч. Далее раствор сульфата железа (II) отстаивают 4 часа и удаляют, осадок промывают водой в самом реакторе и также удаляют; раствор от промывки соединяют с раствором сульфата железа (II) и помещают в муфельную печь в течение 24 часов при температуре 180-200°С, а затем постепенно повышают температуру до 650°С и выдерживают 2-3 часа; полученную массу размалывают в шаровой мельнице, промывают, сушат и растирают в порошкообразный пигмент. Из 60 г шлака образуется в пересчете на сухое вещество: 17 г осадка, состоящего из SiO2, 149 г ацетатов кальция, натрия, магния и 25,8 г железооксидного пигмента.The reactor is charged with 60 g of ground steelmaking slag and 360 g of a solution of 35% acetic acid is added, the stirrer is turned on for the duration of the reaction. The viscosity of the mixture is adjusted by the additional introduction of 400 g of water. After 30 minutes sodium hydroxide is added in the amount of 66 g. After 1 hour the stirrer is turned off, the solution is allowed to settle for 4 hours and the solution of calcium, sodium and magnesium acetates is removed. The precipitate is washed several times, then 300 g of a solution of 25% sulfuric acid is added, the stirrer is turned on and the temperature in the reactor is raised to 80 ° C for 24 hours.Then the solution of iron (II) sulfate is defended for 4 hours and removed, the precipitate is washed with water in the reactor itself and also removed; the solution from the washing is combined with a solution of iron (II) sulfate and placed in a muffle furnace for 24 hours at a temperature of 180-200 ° C, and then the temperature is gradually increased to 650 ° C and kept for 2-3 hours; the resulting mass is ground in a ball mill, washed, dried and ground into a powdery pigment. From 60 g of slag is formed in terms of dry matter: 17 g of sediment consisting of SiO 2 , 149 g of calcium, sodium, magnesium acetates and 25.8 g of iron oxide pigment.

Предлагаемый способ позволяет эффективно и безотходно утилизировать сталеплавильные шлаки конвертерного способа производства, загрязняющие окружающие полезные земельные площади и получать кондиционный продукт - железооксидный пигмент.The proposed method makes it possible to efficiently and waste-free utilize steel-making slags of the converter production method, polluting the surrounding useful land areas and to obtain a conditioned product - iron oxide pigment.

Claims (1)

Способ получения железооксидного пигмента с содержанием α-Fe2O3 93-95% из сталеплавильного шлака конвертерного способа производства с использованием уксусной кислоты, отличающийся тем, что шлак размалывают до площади удельной поверхности 3000-3200 см2/г, смешивают с раствором 35% уксусной кислоты в реакторе, снабженном мешалкой, со скоростью 100 об/мин в соотношении 1:6 на протяжении 15 мин до температуры 30-35°С при рН=3, затем осуществляют добавление к полученному раствору 1,1 части к массе исходного шлака гидроксида натрия до рН=8-9 с повышением температуры до Т=59±1,5°С, отстаивают в течение 4 часов при выключенной мешалке, удаляют раствор ацетатов кальция, натрия, магния, осадок не менее 6-7 раз промывают водой в самом реакторе до рН=6, раствор от промывки соединяют с раствором ацетатов, добавляют к осадку 5 частей к массе исходного шлака 25% серной кислоты, включают мешалку и повышают температуру до 80°С, выдерживают 24 часа для прохождения реакций, после этого выключают мешалку, отстоянный в течение 4 часов раствор сульфата железа (II) удаляют из реактора, полученный осадок 5-6 раз промывают водой до рН=5-6 в реакторе и сливают в виде пульпы из реактора, раствор от промывки добавляют к раствору сульфата железа (II), далее раствор помещают на 24 часа в муфельную печь при температуре 180-200°С, затем повышают температуру со скоростью 10°С/мин до 650°С, осуществляют изотермическую выдержку в течение 2-3 часов, полученную массу размалывают в шаровой мельнице 2-3 минуты, промывают, сушат при 80-100°С и растирают в порошкообразный пигмент.A method of producing an iron oxide pigment with an α-Fe 2 O 3 content of 93-95% from a steelmaking slag of a converter production method using acetic acid, characterized in that the slag is ground to a specific surface area of 3000-3200 cm 2 / g, mixed with a solution of 35% acetic acid in a reactor equipped with a stirrer at a speed of 100 rpm in a ratio of 1: 6 for 15 minutes to a temperature of 30-35 ° C at pH = 3, then adding to the resulting solution 1.1 parts to the weight of the initial slag of hydroxide sodium to pH = 8-9 with an increase in temperature to T = 59 ± 1.5 ° C, settle for 4 hours with the mixer off, remove the solution of calcium, sodium, magnesium acetates, wash the precipitate at least 6-7 times with water in the reactor to pH = 6, the solution from washing is combined with a solution of acetates, 5 parts are added to the precipitate to the mass of the initial slag of 25% sulfuric acid, the stirrer is turned on and the temperature is raised to 80 ° C, the reaction is held for 24 hours, then the mesh is turned off alka, the solution of iron (II) sulfate settled for 4 hours is removed from the reactor, the resulting precipitate is washed 5-6 times with water to pH = 5-6 in the reactor and poured out in the form of a slurry from the reactor, the solution from the washing is added to the solution of iron sulfate ( II), then the solution is placed for 24 hours in a muffle furnace at a temperature of 180-200 ° C, then the temperature is increased at a rate of 10 ° C / min to 650 ° C, isothermal holding is carried out for 2-3 hours, the resulting mass is ground in a ball mill for 2-3 minutes, washed, dried at 80-100 ° C and ground into powdery pigment.
RU2020111797A 2020-03-20 2020-03-20 Method of producing brick-red iron oxide pigment RU2740752C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020111797A RU2740752C1 (en) 2020-03-20 2020-03-20 Method of producing brick-red iron oxide pigment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020111797A RU2740752C1 (en) 2020-03-20 2020-03-20 Method of producing brick-red iron oxide pigment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2740752C1 true RU2740752C1 (en) 2021-01-20

Family

ID=74183765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020111797A RU2740752C1 (en) 2020-03-20 2020-03-20 Method of producing brick-red iron oxide pigment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2740752C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU213773A1 (en) * METHOD OF OBTAINING IRON OXIDES
SU55616A1 (en) * 1938-04-11 1938-11-30 И.В. Рискин The method of producing iron paints
US6790274B2 (en) * 2002-03-18 2004-09-14 Sud Ehemie Mt S.R.L. Method for preparing iron oxides
CN109689577A (en) * 2016-06-06 2019-04-26 国家科学研究中心 The preparation method of nano magnetite

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU213773A1 (en) * METHOD OF OBTAINING IRON OXIDES
SU55616A1 (en) * 1938-04-11 1938-11-30 И.В. Рискин The method of producing iron paints
US6790274B2 (en) * 2002-03-18 2004-09-14 Sud Ehemie Mt S.R.L. Method for preparing iron oxides
CN109689577A (en) * 2016-06-06 2019-04-26 国家科学研究中心 The preparation method of nano magnetite

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CROUZET C. et al., Hydrothermal Steel Slag Valorization—Part II: Hydrogen and Nano-Magnetite Production, Frontiers in Earth Science, 2017, v. 4, pp. 1-14. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101792185A (en) Method for preparing lamellar ferric oxide by ferreous solution ammonia precipitation method
CN109603856A (en) Method for preparing Erdite rod-shaped particles from wastewater and applying it to water treatment
CN100359025C (en) Method of extracting vanadium pentoxide from vanadium ore
WO2013017000A1 (en) Pretreatment method in titanium white preparation by recycling acid hydrolysis residue
CN101723461B (en) A method for neutralizing and removing aluminum in sodium chromate alkaline solution
JP7571058B2 (en) Adsorbent synthesis
WO2013020431A1 (en) Method for recycling concentrate residues of titanium dioxide waste acid
KR101933659B1 (en) The manufacturing method of magnesium carbonate and calcium chloride using dolomite as raw material
EA018749B1 (en) METHOD OF PROCESSING NICKEL LITHERIC ORES
JPS589815A (en) Manufacture of high purity alumina
WO2018001090A1 (en) Detoxification treatment method for extracting and recovering chromium from waste residues containing hexavalent chromium
CN109052446B (en) A method for preparing calcium-aluminum hydrotalcite using industrial waste residue as raw material
Febriana et al. Novel method for minimizing reactant in the synthesis of sodium silicate solution from mixed-phase quartz-amorphous SIO2
CN1842608B (en) Precipitation of iron oxides from acidic iron salt solutions
RU2740752C1 (en) Method of producing brick-red iron oxide pigment
US6090354A (en) Process for the production of titanium oxide
RU2634017C2 (en) Method for producing magnesium sulphate and iron-oxide pigments from production wastes
CN102173491B (en) Process for comprehensively utilizing rare-earth ore leaching waste liquid and calcining waste heat in rare earth production
CN100548875C (en) Adopt the method for Production By Sulfuric Acid Process calcium hydrogen phosphate fodder
CN113666410A (en) Method for directly preparing gallium oxide by using gallium nitride waste
CN110950343A (en) A method for separating and purifying spherical SiO2 from zirconia by-product silica fume
CN101148258B (en) A kind of preparation method of hydrated aluminum silicate
RU2756464C1 (en) Method for producing iron- and manganese-containing pigments from industrial waste
CN100389154C (en) A kind of production method of zinc ferrite pigment
CN106517279B (en) A method for extracting alumina by reducing and decomposing fly ash ammonium sulfate roasting clinker