生石灰在颜料(氧化铁红、铬黄)生产中的应用

日期:2026-06-04 14:20 来源:润丰矿业 作者:赵明 浏览量:6

日期:2026-06-04 14:20 作者:赵明 浏览量:6

无机颜料(氧化铁系、铬系、镉系、钛系)广泛应用于涂料、塑料、油墨、建材、陶瓷、橡胶等着色。氧化铁红(Fe₂O₃)、氧化铁黄(α-FeOOH)、氧化铁黑(Fe₃O₄)的生产原料之一是硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O),它是钛白粉(硫酸法)的副产物(每吨钛白粉副产3-4吨绿矾),也是钢铁酸洗废液回收的产品。硫酸亚铁与碱(石灰乳、烧碱)反应生成氢氧化亚铁,经氧化、脱水、煅烧,得氧化铁颜料。生石灰(石灰乳)是价廉的碱源,替代烧碱(NaOH),大幅降低原料成本(石灰价格是烧碱的1/5-1/10)。同时,石灰中和生成的硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)在洗涤中去除,不污染产品(残留钙盐会影响颜料色光和耐热性)。生石灰是氧化铁颜料工业“变废为宝”的关键助剂。

氧化铁红(Fe₂O₃,Iron Oxide Red)的“石灰中和-空气氧化-煅烧”工艺(以硫酸亚铁为原料):将硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)溶解于水(浓度15%-20%),在搅拌下加入石灰乳(10%-20% Ca(OH)₂),中和至pH7.0-8.0(或8.0-9.0),生成氢氧化亚铁(Fe(OH)₂)和硫酸钙(CaSO₄)沉淀:FeSO₄ + Ca(OH)₂ → Fe(OH)₂↓ + CaSO₄↓。在反应器中通入空气(或氧气),加热至70-90℃,Fe(OH)₂被氧化为Fe(OH)₃(或针铁矿α-FeOOH,铁黄):4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃↓。氧化过程中pH值下降(因生成Fe(OH)₃释放H⁺),需补加石灰乳维持pH8.0-9.0。氧化完全后(铁黄或铁红中间体),浆料经过滤(或压滤),滤饼(Fe(OH)₃、CaSO₄、Ca(OH)₂)用清水洗涤(去除CaSO₄、可溶性盐),洗涤后的滤饼在回转窑(或箱式炉)中煅烧(600-800℃,1-2小时):2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃(氧化铁红) + 3H₂O↑。煅烧产物冷却、粉碎、分级(气流粉碎、过筛),得氧化铁红颜料(Fe₂O₃≥96%,色光根据煅烧温度和粒径(0.1-1.0μm)从黄相红(浅红)到蓝相红(深红)可调)。石灰中和-空气氧化法可生产氧化铁红、氧化铁黄(控制氧化温度<80℃,保持α-FeOOH晶型)和氧化铁黑(Fe₃O₄,在缺氧条件下还原Fe(OH)₃)。与烧碱法(NaOH中和)相比,石灰法的优点是:原料成本低(石灰 vs 烧碱),产品粒径细(Fe(OH)₃沉淀颗粒细小),色光鲜艳(黄相红),且可处理低品位硫酸亚铁(含Mn、Mg、Al杂质,石灰中和时杂质生成氢氧化物沉淀,被洗涤去除)。缺点是:产品含钙(CaO 0.1%-0.5%),影响耐热性(钙盐在高温(>800℃)下会分解或反应,使颜料变暗)和吸油量(钙盐吸油量高,涂料中需更多树脂)。高品质氧化铁红(用于汽车漆、卷材涂料)仍需烧碱法生产(纯度高、耐热好)。

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铬黄(铬酸铅,PbCrO₄,柠檬黄、中铬黄、深铬黄)的生产中,石灰用于中和反应后的酸和沉淀铅。传统工艺:将重铬酸钠(Na₂Cr₂O₇)溶液与硝酸铅(Pb(NO₃)₂)或醋酸铅反应,生成铬酸铅沉淀:Na₂Cr₂O₇ + 2Pb(NO₃)₂ + H₂O → 2PbCrO₄↓ + 2NaNO₃ + 2HNO₃。反应产生的硝酸(HNO₃)会溶解部分PbCrO₄,降低收率,并使产品色光偏暗。在反应结束后,加入石灰乳(或碳酸钙)中和游离酸(HNO₃),使PbCrO₄完全沉淀,同时去除铁、铜等杂质(生成氢氧化物沉淀)。过滤、洗涤、干燥,得铬黄颜料。石灰中和可提高铬黄收率(5%-10%),稳定色光(抑制酸对颜料晶面的腐蚀)。铬黄因含铅(有毒),在涂料中用量逐年减少,被有机颜料和无机复合颜料替代。

在钼铬红(PbCrO₄·PbMoO₄)生产中,石灰乳用于中和钼酸(H₂MoO₄)和铬酸(H₂CrO₄)的混合酸,调节pH,沉淀钼铬酸铅。

生石灰在颜料生产中的应用,是“廉价碱源”经济性的体现。颜料工程师经验谈:“硫酸亚铁做铁红,石灰中和成本省;洗涤除钙色光好,煅烧红度可调成。”——生石灰为氧化铁颜料工业提供“低成本、高色光”的生产方案。

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