一种利用硝酰氯尾气制备氧化铁红颜料的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用硝酰氯尾气制备氧化铁红颜料的方法，所述硝酰氯尾气是氯代硝基苯高温氯化生产过程中产生的废气，将化工铁泥加入硝酰氯尾气的水吸收池中，再通入蒸汽加热90～100℃，同时搅拌使化工铁泥溶解，跟踪测定溶液中Fe3+的含量并且化工铁泥的加入量使溶液中Fe3+含量达到110～130g/L后，过滤，滤液加氨水，调pH值为6～9，使三价铁生成氢氧化铁，析出沉淀，离心分离，取固体加热至105～115℃，分解得到氧化铁红颜料，所述的化工铁泥是以铁粉进行硝基还原反应后产生的铁泥。本发明专利技术采用有害尾气硝酰氯和硝基还原产生的固废铁泥为原料，变废为宝，制备氧化铁红颜料，达到了可持续发展、节能降耗和减少环境污染的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于可持续发展综合利用技术。
技术介绍
硝酰氯尾气是氯代硝基苯高温氯化生产过程中产生的废气，是氯代硝基苯氯化生产行业中普遍排放的有害废气，急需进行治理和回收利用。硝酰氯化学式NO2Cl,分子量81. 46，淡黄色气体，有毒，具腐蚀性，类似氯气气味。密度气体2. 81 (IOO0C )，液体 1.33 (IB0C)0熔点_145°C，沸点-14.3°C。100°C以上或遇水分解。接触有机物质会激烈爆炸。可以用氯磺酸与硝酸反应、HOCl与亚硝酸盐反应、N2O5(g)与NaCl的溶液反应、硝酸盐与三氯化铝反应制得，其用途主要用作有机合成中的硝化剂和氯化剂。2002年，南京理工大学化工学院的曹阳课题组计算了气态下硝酰氯的几何构型、 电子结构、红外光谱以及热力学性质，并讨论了它们的互变异构反应，分析了过渡态的结构。研究结果表明，硝酰氯(ClNO2)是一种有用的有机反应试剂，不同条件下硝酰氯(ClNO2) 可以与有机物发生硝化反应或氯化反应，溶剂和催化剂对硝酰氯(ClNO2)的反应性能有很大影响。反应中以硝化产物还是氯化产物为主，主要取决于硝酰氯(ClNO2)在反应中是异裂生成硝酰正离子(NO2+)，还是均裂生成氯自由基。从结构分析发现，硝酰氯(ClNO2)中的 O-N-O键角和N-O键长与相同水平下计算的NO2分子的键角(134. 5° )和键长(0. 11899nm) 非常接近，且氯原子上的净电荷接近0，N-C1键较长，说明ClNO2容易发生均裂反应生成NO2 分子和氯原子。而他们从互变异构反应研究发现，以下两个互变异构反应属于基元反应， 从过渡态的结构分析计算结果看到，在ClNO2 — cis-ClONO — trans-ClONO反应式中，分子 ClNO2N-Cl键长明显增加，而N-O键长有所缩短，Z O-N-O以及Cl上的负电荷增大，表明易产生异裂的趋势，分解为直线型的硝酰正离子N0+2和Cl—。另外从热力学计算结果也表明， 气态时异裂反应不能自发进行，实际上在极性溶剂或催化剂的作用下才容易发生异裂。由此可知，发生均裂反应生成的氯原子可以用于氯化反应，而发生异裂反应生成的硝酰正离子N0+2可以用于硝化反应。在氯化反应的研究中，比较有应用价值的研究是利用硝酰氯试剂，在三氟乙酸反应体系中，与溴苯反应，制得了收率98%的邻对位比例为39 61的氯代溴苯产物。另外，人们也利用硝酰氯试剂与烯烃或环烷烃进行取代反应。在硝化反应的研究中，文献报道的主要是利用三氯化铝、五氯化锑或三氟磺酸作为催化剂，在卤代烃介质中， 硝酰氯与各类芳烃反应，制得了高收率的或定量的芳烃硝化产物。在钢铁工业中，为了提高钢材表面质量，必须对它们进行酸洗，以清除轧制过程中产生在钢材表面的氧化铁。对于普通钢和一般低合金钢，多采用盐酸为主的酸洗液。钢材经酸洗后，会产生大量的酸洗废液，目前全国每年大约要排出此类废液近百万立方米，而且正随着钢材产量和质量的提高而增加。钢材的酸洗，不仅浪费了大量的酸，而且造成环境污染。因此，目前人们正在利用此废液进行氧化铁颜料的生产。氧化铁红是一种古老的颜料，又称铁氧红，其化学成分是狗203，它是铁氧化物中最稳定的化合物，为红色或深红色无定型粉末，密度为5. Mg/cm3，熔点为1565°C。无毒，不溶于水，溶于盐酸、硫酸，微溶于硝酸。具有较强的遮盖力和着色力，无油渗性和水渗性，在大气和日光中较稳定，不耐强酸，颜色红中带黑，不够鲜艳。氧化铁红具有着色强度高、耐酸碱、纯度高、热稳定性好，与应用体系中的其他成分相容性好，可吸收紫外线阻止基料降解， 对光的作用很稳定，再加上成本低廉，因此被广泛应用。合成铁红的生产方法，主要有干法和湿法。干法主要有绿矾煅烧法、铁黄煅烧法、铁黑煅烧法等，湿法主要有硫酸盐湿法、硝酸盐湿法、混酸盐湿法和加氨法。为了从源头上防止或减少工业生产过程中对环境的污染，实现节能减排和可持续发展的目标，专利技术人对利用硝酰氯尾气吸收液生产氧化铁红颜料进行了研究，该方法目前尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是对氯代硝基苯高温氯化生产过程中产生的硝酰氯尾气进行综合利用，提供生产可行和可规模化制备氧化铁红颜料产品的新技术。专利技术人对氯代硝基苯高温氯化生产过程中产生的硝酰氯尾气进行了氯化和硝化反应的应用，对残留的大量酸液在本专利技术中，提供了一条可规模化生产氧化铁红颜料产品的新技术。本专利技术采用的技术方法如下，所述硝酰氯尾气是氯代硝基苯高温氯化生产过程中产生的废气，其特征在于所述方法为将化工铁泥加入硝酰氯尾气的水吸收池中，再通入蒸汽加热90 100°C，同时搅拌使化工铁泥溶解，跟踪测定溶液中!^3+的含量并且化工铁泥的加入量使溶液中1 3+含量达到110 130g/L后，过滤，滤液加氨水，调 PH值为6 9，使三价铁生成氢氧化铁，析出沉淀，离心分离，取固体加热至105 115°C，分解得到氧化铁红颜料，所述的化工铁泥是以铁粉进行硝基还原反应后产生的铁泥。进一步，本专利技术所述的搅拌是搅拌30 60分钟。更进一步，本专利技术所述方法为将化工铁泥加入硝酰氯尾气的水吸收池中，通入蒸汽加热90 100°C，搅拌30 60分钟使化工铁泥溶解，跟踪测定溶液中!^3+的含量并且化工铁泥的加入量使溶液中1 3+含量达到110 130g/L后，过滤，滤液加氨水，调pH值为 6 9，使三价铁生成氢氧化铁，析出沉淀，离心分离，取固体加热至110°C，加热至固体变红 (通常加热10分钟)即分解得到氧化铁红颜料。所述化工铁泥是以铁粉进行硝基还原反应后产生的铁泥，主要成分是狗304，混杂废铁屑、FeO和Fe2O30本专利技术方法中，化工铁泥的加入量是分批量加入，通过不断跟踪测定溶液中!^3+ 的含量，在化工铁泥的加入量使溶液中狗3+含量达到Iio 130g/L后，即停止加入，进行后续处理步骤。所述离心分离时，用耐酸碱腐蚀泵抽到离心分离器中使固液分离，然后将固体氢氧化铁移人加热窑炉中加热分解得到纯净的铁红。这是工业上常用的处理设备。本专利技术的有益效果在于1).本专利技术技术采用硝基氯苯高温氯化产生的有害尾气硝酰氯和硝基还原产生的固废铁泥为原料，变废为宝，制备氧化铁红颜料，达到了可持续发展、节能降耗和减少环境污染的目的。2).本专利技术技术为解决硝基氯苯高温氯化产业和硝基还原产业产生的废气和固废的处理提供了一项创新性技术，国内外尚未见报道。具体实施例方式以下以具体实施例来说明本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不限于此。实施例1将MOg化工铁泥(来自浙江常山长盛化工)加入硝酰氯的水吸收池中，通入蒸汽加热90 100°C，搅拌30分钟使铁泥溶解，测定溶液中!^3+的含量达到110g/L后，过滤。 滤液转入沉淀池，加入适量氨水，控制PH值为9，使三价铁全部生成氢氧化铁析出，用离心分离器使固液分离，把固体氢氧化铁放进加热窑炉中110°C加热10分钟，固体变红，分解得到纯净的氧化铁红31 lg。该粉体经XRD测定为纯相α-F^O3，转化率99%。使用透射电子显微镜观测，氧化铁红产品为纺锤形。测得产品技术指标符合下列标准(见表1)。实施例2将255g化工铁泥(来自浙江常山长盛化工)加入硝酰氯的水吸收池中，通入蒸汽加热90 100°C，搅拌60分钟使铁泥溶解，测定溶液中本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种利用硝酰氯尾气制备氧化铁红颜料的方法，所述硝酰氯尾气是氯代硝基苯高温氯化生产过程中产生的废气，其特征在于所述方法为：将化工铁泥加入硝酰氯尾气的水吸收池中，再通入蒸汽加热９０～１００℃，同时搅拌使化工铁泥溶解，跟踪测定溶液中Ｆｅ３＋的含量并且化工铁泥的加入量使溶液中Ｆｅ３＋含量达到１１０～１３０ｇ／Ｌ后，过滤，滤液加氨水，调ｐＨ值为６～９，使三价铁生成氢氧化铁，析出沉淀，离心分离，取固体加热至１０５～１１５℃，分解得到氧化铁红颜料，所述的化工铁泥是以铁粉进行硝基还原反应后产生的铁泥。

【技术特征摘要】
1.一种利用硝酰氯尾气制备氧化铁红颜料的方法，所述硝酰氯尾气是氯代硝基苯高温氯化生产过程中产生的废气，其特征在于所述方法为将化工铁泥加入硝酰氯尾气的水吸收池中，再通入蒸汽加热90 100°C，同时搅拌使化工铁泥溶解，跟踪测定溶液中!^3+的含量并且化工铁泥的加入量使溶液中狗3+含量达到110 130g/L后，过滤，滤液加氨水，调pH 值为6 9，使三价铁生成氢氧化铁，析出沉淀，离心分离，取固体加热至105 115°C，分解得到氧化铁红颜料，所述的化工铁泥是以铁粉进行硝基还原反...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴文，孙莉，杨振平，郭罕奇，潘海燕，郑洁，胡建涛，卞国清，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86