高純氧化鐵紅的快速制備

邸萬山

摘 要：用過氧化氫將Fe2+離子氧化為Fe3+離子。在酸性溶液中用甲基異丁基甲酮（MIBK）為萃取劑萃取鐵Fe3+，雜質離子留在水相中，鐵離子得到凈化。在反萃后的溶液中，用二乙基二硫代氨基甲酸銨沉淀Fe3+離子。在氨水作用下二乙基二硫代氨基甲酸鐵轉化為氫氧化鐵沉淀，煅燒后生成為氧化鐵紅。同時，萃取劑甲基異丁基甲酮和二乙基二硫代氨基甲酸銨回收循環利用。

關鍵詞：二乙基二硫代氨基甲酸銨 ?甲基異丁基甲酮 ?氧化鐵紅

中圖分類號：TQ138.1 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0113-02

氧化鐵紅在工業中可用作為防銹顏料、鐵紅色的著色顏料、涂飾粉刷著色劑;制造鐵氧體元件的重要原料以及塑料、石棉、漆布、人造革、皮革涂飾劑等用作著色劑和填充劑。是一種用途廣泛的化工原料[1]。合成產品已占總產量的80%以上。氧化鐵紅是僅次于鈦白的第二大無機顏料，也是第一大彩色無機顏料[3]。制備氧化鐵紅的方法很多，按照反應物料的狀態分類，可以分為干法和濕法兩大類。傳統氧化鐵紅的制備反應時間長、帶入雜質，鍛燒后的氧化鐵紅純度不高，只能作為低檔產品使用。

該試驗探討使用以甲基異丁基甲酮為萃取劑凈化硫酸亞鐵。以二乙基二硫代氨基甲酸銨為Fe3+沉淀劑制備二乙基二硫代氨基甲酸鐵。二乙基二硫代氨基甲酸鐵在氨水和硫酸銨作用下制備氫氧化鐵，煅燒分解為高純氧化鐵紅。這種氧化鐵紅的制備方法較其他方法具有反應時間短、產品純度高、操作簡單等特點。制備的氧化鐵紅產品達到國家一級品的標準。工藝流程如圖1所示。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

原料：工業七水硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）。

試劑：所用化學試劑均為分析純試劑。

1.2 儀器與設備

反應容器、攪拌器、加熱器、酸度計、過濾裝置、分液漏斗等。

1.3 試驗方法

1.3.1 鐵（Ⅱ）氧化鐵（Ш）

取一定量的工業七水硫酸亞鐵試樣置于4 mol/L的鹽酸溶液中攪拌溶解，加入適量的H2O2，Fe2+全部氧化成Fe3+。化學反應方程式如下：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

1.3.2 凈化試樣

萃取：在加入氧化劑的后溶液中加入一定量的萃取劑甲基異丁基甲酮（MIBK），劇烈攪拌溶液，靜止分層。水相中的Fe3+被甲基異丁基甲酮（MIBK）萃取轉移至有機相中，反復萃取3次。合并有機相溶液。

反萃：將萃取后的甲基異丁基甲酮（MIBK）溶液置于高純水中進行反萃取。由于酸度降低，Fe3+又轉移水相中。通過高純水多次反萃取，甲基異丁基甲酮的Fe3+進行入水相中。

1.3.3 制備二乙基二硫代氨基甲酸鐵

將反萃取后得到的含Fe3+溶液置于容器中，用氨水調節溶液的pH=1～2。加入一定量的二乙基二硫代氨基甲酸銨溶液，產生褐色二乙基二硫代氨基甲酸鐵沉淀，至Fe3+沉淀完全，過濾二乙基二硫代氨基甲酸鐵沉淀。化學反應方程式如下：

3DDTC-NH4+Fe3+=（DDTC）3-Fe↓+3NH4+

1.3.4 制備氧化鐵紅

將二硫代氨基甲酸鐵沉淀置于容器中，加入一定量的氨水，加熱90℃～95℃至褐色二乙基二硫代氨基甲酸鐵全部消失，同時生成紅色氫氧化鐵沉淀，過濾氫氧化鐵沉淀。將氫氧化鐵沉淀置于610℃高溫爐鍛燒1h，得到氧化鐵紅。化學反應方程式如下：

（DDTC）3-Fe+3NH3·H2O=3DDTC-NH4+Fe（OH）3↓

2Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O

2 結果與討論

2.1 氧化鐵紅純度的測定

稱取一定量的氧化鐵紅試樣置于250 mL燒杯中，加入（1+1）硫酸10 mL、蒸餾水150 mL緩慢加熱，使試樣全部溶解。將溶液轉移至250 mL容量瓶中加水定容。移取25.00 mL試液置于250 mL錐形瓶中加熱至微沸。滴加5%二氯化錫溶液至溶液呈淡黃色。加水至體積100 mL左右，1 mL加25%鎢酸鈉溶液，加15%三氯化鈦溶液至溶液剛出現藍色，用重鉻酸鉀標準溶液滴定至溶液至無色（不計取讀數）。立即加10 mL硫酸-磷酸混合溶液，再加4滴0.2%二苯胺磺酸鈉指示劑溶液，用重鉻酸鉀標準溶液滴定至穩定的紫藍色為終點。同時，作空白試驗。實驗數據見表1。

2.2 不同溶液酸度對產率的影響

當試樣質量、加入沉淀劑體積一定時，不同溶液酸度對產率的影響，結果見表2。

由表2可以看出，沉淀沉淀Fe3+時不同溶液酸度產率不同。溶液的酸度越高，加入同量的沉淀劑產率越低;若溶液酸度過低，Fe3+水解。應控制溶液pH為3～4次為宜。

3 結語

采用有機沉淀劑沉淀鐵離子制備氧化鐵紅，不需要制備晶種，反應速度快，產品純度高，回收率高。有機萃取劑、有機沉淀劑可回收循環利用，生產成本低。

參考文獻

[1] 余宗華，范劍琴，毛建軍，等.用硫酸亞鐵全液相合成顏料鐵紅的研究[J].礦冶工程，1998（4）：44-47.

[2] 林東升.全綠礬濕法制備氧化鐵紅工藝研究[J].廣東化工，2011（8）：43-45.

[3] 夏舉佩，陽超琴，李國斌，等.鈦白粉副產物綠礬氧化焙燒法生產鐵紅及硫回收工藝研究[J].云南化工，2005（3）：28-30.

[4] 劉丹，文書明，尤騰勝.鈦白副產綠礬的資源綜合利用研究[J].礦冶，2009（4）：38-40.

[5] 紀宏達.游少鴻.馬麗麗.鈦白廠副產硫酸亞鐵的綜合利用[J].科技信息，2008（35）：824，841.