環保壓力下氧化鐵顏料行業如何發展

　　氧化鐵顏料是一種非常重要的無機彩色顏料，具有良好的顏料品質，應用領域十分廣闊。就氧化鐵紅的生產而言，其生產方法分為干法和濕法兩種。其中干法主要包括綠礬（即七水硫酸亞鐵）煅燒法、鐵黃煅燒法、鐵黑煅燒法，此外還有以赤鐵礦為原料的***氧化鐵礦物超細粉碎法等。濕法工藝主要包括硫酸鹽（即硫酸亞鐵或含有硫酸亞鐵的溶液）法、硝酸鹽（即硝酸鐵、硝酸亞鐵或含有硝酸鐵鹽的溶液）法、混酸法；濕法工藝按照二步氧化過程所使用的中和劑不同，又可分為鐵皮法和氨法。生產氧化鐵黃和氧化鐵黑的工藝方法主要為濕法?！?/span>

　　縱觀我國氧化鐵顏料生產工藝現狀，普遍存在著廢氣、廢水對環境造成影響的問題。在環保法規完善、環保要求日益提高、環保執法力度日益增強的今天，如何確保氧化鐵顏料行業可持續、穩定發展呢？　　

　　這里，結合我國氧化鐵顏料生產工藝進行一些淺要分析?！　?/span>

    我國氧化鐵顏料生產工藝現狀

　　我國現行的氧化鐵顏料生產工藝有干法和濕法兩種。其中濕法為主流工藝，干法目前已不多采用?！　　　?br/>

     干法工藝是我國傳統、原始的氧化鐵紅生產工藝，其優點是生產工藝簡單、流程短，設備投資相對較少。缺點是產品質量稍差，而且煅燒過程有有害氣體產生，對環境有明顯影響。如鐵礬煅燒法，煅燒過程有大量的含硫氣體產生?！　?/span>

　　近年來，基于對含鐵廢棄物的綜合利用，我國又出現了硫酸燒渣法、鐵礦粉酸化焙燒法等干法工藝，其優點是工藝簡單、投資少，缺點是所產產品質量層次較低，只能應用于低端領域，而且生產過程有大量的有害氣體產生，對環境影響較大。

　　濕法工藝是以硫酸亞鐵或硝酸亞鐵、硫酸鐵、硝酸鐵為原料，采用先制備晶種，后氧化制備鐵紅的氧化鐵紅生產方法。所用原料既可以是硫酸亞鐵、硝酸亞鐵固體原料，也可以是含有硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、硫酸鐵、硝酸鐵的水溶液。所使用的中和劑既可以是鐵皮、鐵屑，也可以是堿或氨?！　?/span>

　　近幾年來，基于對工業廢棄物的綜合利用，又產生了以鈦白副產硫酸亞鐵或硫酸鐵溶液、以鋼廠酸洗廢酸或廢水為原料制備氧化鐵紅工業顏料的方法，但都歸屬于濕法工藝范疇。所使用的中和劑仍然為鐵皮、鐵屑、堿或氨?！　?/span>

　　濕法工藝的優點在于所得產品質量性能優異，可以制備出不同型號的系列化氧化鐵顏料產品。缺點在于工藝流程較長，生產過程能耗高，有大量的廢氣和酸性廢水產生，目前缺少有效的綜合利用途徑，對環境影響較大?！　?/span>

　　以七水硫酸亞鐵或硫酸鐵，或含有水硫酸亞鐵、硫酸鐵的廢酸、水溶液為原料，首先對鐵鹽或鐵鹽溶液進行凈化處理以去除其中的雜質，然后嚴格控制工藝條件以氫氧化鈉或氨為中和劑制備晶種。再將所制得的晶種轉入二步氧化合成反應器，在加溫的條件下嚴格控制工藝條件，投入氫氧化鈉或氨調整體系pH值，再通入空氣進行氧化制得晶種。將所制得的合格晶種轉入氧化合成反應器，調整pH值和溫度條件，投入鐵皮或鐵屑以中和氧化過程所產生的酸，通入空氣進行氧化反應，氧化過程連續不斷的加入鐵鹽溶液，當反應體系的色光達到目標色光標準時，停止反應經過濾分離出氧化鐵紅產品。分離所產生的母液為含有硫酸鈉（以氨為中和劑時含有硫酸銨）的酸性廢水。該工藝的明顯缺點在于有大量的酸性廢水產生，缺少可靠的控制與循環利用方法?！　?/span>

　　基本原理同硫酸法工藝，所不同的是所使用的鐵鹽為鐵的硝酸鹽。其優點在于所得產品質量優于硫酸法，缺點是生產成本高，生產過程有有害氣體（一氧化氮）和酸性廢水產生。酸性廢水中含有大量硝酸鹽，目前無可靠的綜合利用途徑?！?/span>

　　混酸法是首先制備硫酸亞鐵溶液和硝酸亞鐵溶液，然后以硝酸亞鐵溶液為原料，以堿或氨為中和劑制備晶種。然后將晶種轉入氧化合成反應器，調整溫度和pH值，投入鐵皮或鐵屑作為中和劑，通風氧化。氧化過程加入硫酸亞鐵和硝酸亞鐵溶液（根據所制備目標產品的需要隨機調整二者滴加比例和速度）進行氧化反應，當反應體系的色光達到目標色光標準時，停止反應經過濾分離出氧化鐵紅產品。分離所產生的母液為含有硫酸鹽和硝酸鹽的酸性廢水。該工藝的優點是產品質量好，可以達到硝酸法產品質量狀態，但缺點在于有大量的酸性廢水產生，缺少可靠的控制與循環利用方法?！　?/span>

　　氨法工藝所產生的酸性工藝廢水所含的主要成份為硫酸銨，在以氯化鐵或氯化亞鐵為原料時則為氯化銨。由于對廢水處理后可以回收硫酸銨或氯化銨產品，因此無廢水排放。也因此被視為一種發展前景看好的氧化鐵顏料環保型生產工藝。但由于國內對該工藝的研究相對較少，又缺乏相應的工業化實踐經驗，存在著晶種制備及二步氧化工藝條件不完善，產品質量不穩定等不足，因此應用受到限制?！　?/span>

　　氨法生產氧化鐵紅可以使用的原料有七水硫酸亞鐵、硝酸鐵、氯化亞鐵、硫酸鐵、氯化鐵晶體，也可以是含有上述鐵鹽的廢酸、廢水，也可以是含鐵工業固體廢棄物等。工藝過程為：　　

　　以硫酸亞鐵為原料為例：首先將硫酸亞鐵溶解并做凈化處理，然后將硫酸亞鐵溶液定量的投入到晶種制備反應器中，整溶液的pH，然后控制工藝條件，通空氣氧化制得晶種?！　?/span>

　　將晶種轉入鐵紅氧化合成反應器，調整體系相關條件后，再以空氣為氧化劑進行氧化，氧化過程加入硫酸亞鐵溶液和氨水，當反應體系的色光接近目標產品色光時，停止反應，經過濾、洗滌、干燥、包裝制得氧化鐵紅工業顏料?！　?/span>

　　過濾過程所產生的氧化鐵紅母液主要成份為硫酸銨，經蒸發、結晶、分離收得副產品硫酸銨?！　?/span>

　　該工藝的優點是生產成本低，廢水可以綜合利用，對環境無明顯影響。缺點是產品質量不穩定，回收硫酸銨過程需要消耗大量的熱能，硫酸銨附加值較低。

　　綜上所述，目前我國氧化鐵顏料的生產工藝有多種，但就氧化鐵紅和氧化鐵黃兩大主體產品而言，主流工藝為混酸法，混酸法的優點是產品質量較好，工藝成熟可靠，但不足是有大量酸性廢水產生，缺少可靠的綜合利用途徑。在所述工藝中，比較環保的為氨法，但存在的問題是產品質量不穩定，廢水綜合利用成本較高。這種狀況將在***程度上制約著氧化鐵顏料行業的可持續、穩定發展?！　?/span>

　　那么，氧化鐵顏料行業發展的出路在哪里？　　

　　筆者認為，氧化鐵顏料行業發展的出路在于研究開發既能保證和提升產品質量，又能降低生產成本，還能實現對生產過程所產生廢氣、廢水循環利用的綠色、環保型氧化鐵顏料生產技術?！　?/span>

　　南陽東方應用化工研究所以現有氨法工藝為基礎，歷經兩年研究，解決了氧化鐵顏料生產過程鐵鹽溶液凈化、晶種制備、氧化合成、質量控制、廢水廢氣的全封閉綜合利用等關鍵技術，形成了堿循環法氧化鐵顏料生產新工藝。該工藝不僅產品質量達到混酸法水平，而且通過對工藝廢水的綜合利用，收得了氨水循環使用，生產過氨程補充率不大于5%，有效降低了氧化鐵顏料生產成本。廢水利用過程所得高品質半水石膏符合工藝石膏、模具石膏標準。此外，使反應時間較混酸法縮短55%，提升了設備利用率，大幅度降低了能耗。目前，該工藝已申請專利并實現產業化?！　?/span>

　　綜上所述，我國氧化鐵顏料行業發展的出路，一是降低成本，提升品質，二是要切實有效地解決生產過程對環境的污染問題。堿循環法氨法氧化鐵顏料生產工藝具有生產成本低，產品質量穩定，附加值高，無三廢排放等優勢。這無疑給環保壓力日益增大氧化鐵顏料行業帶來了生機和希望。