一种用加成法制备氧化铁黑颜料的装置的制作方法

本技术涉及氧化铁颜料生产设备，具体为一种用加成法制备氧化铁黑颜料的装置。

背景技术：

1、氧化铁颜料是以铁的氧化物及其水合物为主要成分的无机颜料，包含氧化铁红、铁黄、铁黑、铁棕四类基础着色品种，同时涵盖云母氧化铁（防锈用途）和磁性氧化铁（磁性记录材料）等衍生品类。该颜料70%以上采用化学合成法制备，具有高纯度、粒径均匀、色谱广等特点，且无毒环保。其核心性能表现为优异的分散性、耐光性（耐光等级6～7级）、耐候性（耐候等级5级）和紫外线吸收能力，适用于建材、涂料、塑料、电子等12个工业领域。

2、而传统生产氧化铁黑颜料的设备不仅生产工艺耗时久（反应时间需9～10小时）、蒸汽耗量大（每吨产品需消耗蒸汽5.5～6吨）、污水排放量大，而且产品产量、质量有一定提升空间。随着全球氧化铁颜料市场需求的激增和高质量发展的要求，创新出一套低能耗、反应时间短、环保且产品质量稳定的生产设备成为了关键所在。

技术实现思路

1、针对上述问题，本实用新型提供了一种用加成法制备氧化铁黑颜料的装置，原料先进入除杂池，然后依次通过制备凝胶装置、压滤机a、高速搅拌机，接着经第一反应釜和第二反应釜进行充分搅拌反应得到氧化铁黑半成品，再依次通过振筛机、压滤机b、带式干燥机和粉碎机后，最终得到氧化铁黑成品。本实用新型装置可连续生产，两级密闭式的双层保温反应釜反应充分，反应时间大大缩短，且能耗更低、铁黑粒子极细、着色力很高；同时，由于采用加成法进行生产，反应物料可以使用钛白粉厂的硫酸亚铁废料或硫铁矿生产硫酸后的硫铁矿渣、铁泥、炼铝后排出的含铁铝渣、钢铁厂酸洗废水，工业废料资源化利用，排放符合环境保护要求。

2、为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

3、一种用加成法制备氧化铁黑颜料的装置，原料先进入除杂池，然后依次通过制备凝胶装置、压滤机a、高速搅拌机，接着经第一反应釜和第二反应釜进行充分搅拌反应得到氧化铁黑半成品，再依次通过振筛机、压滤机b、带式干燥机和粉碎机后，最终得到氧化铁黑成品。

4、除杂池包括原料进料管、稀硫酸进口管、泥沙及杂物排出口、驱动电机a、折流板a和搅拌桨a，除杂池投入含硫酸亚铁的废料后，通入蒸汽，然后根据溶液浓度添加适量的水、硫酸和铁粉，充分搅拌、沉淀，除去废料中所含的钛和其它泥沙杂物，得到ph值为4～4.5的硫酸亚铁溶液，再将硫酸亚铁溶液的澄清液通过抽泵抽入ph浓度搅拌桶中。

5、制备凝胶装置包括调ph浓度搅拌桶、液碱罐和制备凝胶桶，ph浓度搅拌桶和制备凝胶桶内置有搅拌装置，外置有搅拌用的驱动电机，驱动电机接电源控制开关；ph浓度搅拌桶将硫酸亚铁溶液和液碱（质量含量为28～32%的naoh水溶液）进行充分搅拌，使硫酸亚铁溶液的ph浓度调至8.5～9，通过抽泵再将调好的硫酸亚铁溶液抽入制备凝胶桶中；制备凝胶桶在常温下充分搅拌反应得到fe（oh）2凝胶，通过抽泵抽入压滤机a中进行除水得到干凝胶，再通过抽泵将干凝胶抽入高速搅拌机内与搅拌分散后的铁泥混合。除水是为了加快反应速度。

6、高速搅拌机先将含3价铁离子的铁泥高速搅拌30～40min进行分散，转速≥1000r/min，再抽入干凝胶进行混合搅拌15～20min，得到均匀且呈粘稠状的糊，再通过抽泵将粘稠状的糊抽入第一反应釜内进行反应。铁泥与干凝胶先进行高速搅拌是为了后续在第一反应釜内与添加剂进行反应时，进一步加快反应速度，缩短反应时间。

7、第一反应釜和第二反应釜结构一样，均为双层密闭保温结构，釜体顶部设有反应物进料口、蒸汽入口和排乏气口，釜体底部设有出料口，釜体夹层设有蒸汽通道，夹层下部设有冷凝水排水口；釜体内壁均布有若干折流板b；所述釜体外包裹有保温棉；所述反应物进料口设有若干个，用于投入上个工序制备好的原料或投入添加剂或插入传感器或适量水。

8、反应釜的双层密闭保温结构让蒸汽通入夹层后始终处于密闭空间且包裹釜体内层，使釜体内的搅拌物温度能快速升高且达到指定温度后能保持恒定，加热速度快，温度均匀性高，能耗低。蒸汽入口连接处设有流量计和单向阀，用于实时监测注入蒸汽的量。蒸汽入口连接处设有流量计和单向阀，用于实时监测通入蒸汽的量。排乏气口连接处设有泄压阀和手动排气的小管，用于检修反应釜或反应釜蒸汽压力过高时可自动或手动排出夹层内的蒸汽，快速降低釜体温度，方便检修，安全可靠。冷凝水排水口用于排出沉积在夹层底部的冷凝水。折流板有助于搅拌物料时，减少物料层流，提高紊流范围，使混合效果更好。釜体外包裹的保温棉可使反应釜内的温度不容易散失。

9、铁泥与干凝胶混合搅拌后注入第一反应釜的连接处也设有流量计和单向阀，流量计用于准确计量和实时监测反应釜内投入铁泥和fe（oh）2凝胶的总含量。传感器有若干数量，包括温度传感器、ph值传感器、液位传感器，分别用于实时监测反应釜内反应物料的温度、ph值和液位高度，温度传感器和ph值传感器插入后固定在反应釜内壁底部、挡板附近，以便于测量得到的温度和ph值更真实有效；而液位传感器插入后固定在反应釜内壁顶部、挡板附近。传感器将温度信号和液位信号传送到控制器，控制器内设有芯片，实现对蒸汽阀门和液体泵的自动控制。

10、第一反应釜和第二反应釜通过搅拌桨b进行充分搅拌反应，得到氧化铁黑半成品；搅拌桨b布置在传动轴下部，传动轴上部穿过釜体顶部中心与驱动电机b连接，驱动电机b接电源控制开关为传动轴提供动力源；搅拌桨b的叶片为螺旋桨式，通过搅拌桨对物料进行充分搅拌，可使反应物充分反应，大大缩短反应周期。第一反应釜在温度90～95℃下进行，反应时间约1～1.5h；第二反应釜在温度135～140℃左右下进行，反应时间约2.5～3h。

11、振筛机用于将第二反应釜反应得到的氧化铁黑半成品进行振动筛分，筛分出所需大小的铁黑粒子，筛网使用250目。

12、压滤机b用于将振筛机筛分后得到的氧化铁黑半成品进行清水清洗，清洗后的氧化铁黑半成品含30%的水。

13、带式干燥机将压滤机b清洗后的氧化铁黑半成品进行烘干，烘干后含水量＜1%。

14、粉碎机将带式干燥机烘干后的氧化铁黑半成品进行粉碎，粉碎后最终得到粒子极细、着色力很高的氧化铁黑成品。

15、实用新型的优点：

16、1、本实用新型与传统工艺所用生产装置相比不仅大大缩短了反应时间，而且能耗低、产品质量高、产量有一定提升：传统工艺所用设备反应时间需9～10小时，而本实用新型仅需3.5～4.5小时；传统工艺每吨氧化铁颜料产品需消耗蒸汽5.5～6吨，而本实用新型每吨氧化铁颜料仅消耗蒸汽3～3.5吨；本实用新型可使反应釜内的添加剂与原料充分反应，粉碎后得到的铁黑粒子更细、着色力更高，产量也有一定提升，经济效益大大提高。

17、2、本实用新型采用加成法进行生产更加经济、环保：一是本实用新型反应物料可以使用钛白粉厂的硫酸亚铁废料或硫铁矿生产硫酸后的硫铁矿渣、铁泥、炼铝后排出的含铁铝渣、钢铁厂酸洗废水，工业废料资源化利用，原料成本低；二是传统工艺污水排放量为每吨产品30～35吨，而本实用新型污水排放量为每吨产品25～26吨，污水排放量大大减少；三是本实用新型工艺合理，三废排放基本达到环境保护要求。

18、3、本实用新型反应釜可用于生产氧化铁黑或氧化铁红，设备适用范围广。

19、4、本实用新型反应釜设有多个进料口，投料和放置传感器方便快捷。

20、5、本实用新型传感器将温度信号和液位信号传送到控制器，控制器内设有芯片，实现对蒸汽阀门和液体泵的自动控制。