磁鐵礦的化學(xué)成分為Fe3O4，含鐵量為72.4%（理論量），等軸晶系，其晶體具反尖晶石型結(jié)構(gòu)(見尖晶石)。外觀呈鐵黑色，條痕呈黑色，有金屬光澤或半金屬光澤，不透明，無解理，有時(shí)具八面體裂理。斷口不平坦。摩氏硬度5.5-6，比重4.8-5.3g/cm3。性脆。無臭，無味。目前，磁鐵礦多作為煉鐵原料使用。在鋼鐵行業(yè)不景氣的形勢下，磁鐵礦采選業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益受到明顯壓縮。因此，選擇一條切實(shí)可行、高附加值的磁鐵礦綜合利用新途徑是十分必要的。
一是拌酸焙燒法，即將精選后磁鐵礦粉與適量硫酸混合進(jìn)行酸化反應(yīng)，使磁鐵礦的物相發(fā)生變化，然后送焙燒系統(tǒng)焙燒，使轉(zhuǎn)化為氧化鐵紅。將所得氧化鐵紅水萃、細(xì)磨、洗滌、干燥、包裝制得氧化鐵紅工業(yè)顏料。為改善燒成物色光，也可以在酸化反應(yīng)過程配以適量反應(yīng)助劑。焙燒過程有三氧化硫和二氧化硫混合氣體產(chǎn)生，將焙燒尾氣送硫酸制備系統(tǒng)，經(jīng)冷卻、凈化、轉(zhuǎn)化、吸收收得硫酸循環(huán)使用。
該工藝的優(yōu)點(diǎn)是可以直接由磁鐵礦生產(chǎn)氧化鐵工業(yè)顏料，缺點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量較差，難以滿足油漆、涂料行業(yè)需要，同時(shí)生產(chǎn)過程有含硫氣體產(chǎn)生，需要投資建設(shè)煙氣制酸裝置或脫硫裝置。不僅工藝流程長，設(shè)備投資大，而且對環(huán)境有影響。
二是硫酸分解碳酸鹽沉淀培燒法，該工藝是將精選后磁鐵礦粉與系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的酸性廢水混合，再加硫酸反應(yīng)，使生成硫酸鐵和硫酸亞鐵混合溶液。將所得溶液還原凈化制得硫酸亞鐵溶液。以碳酸鹽為沉淀劑與硫酸亞鐵溶液反應(yīng)制得碳酸亞鐵，將所得碳酸亞鐵煅燒制得氧化鐵紅工業(yè)顏料。控制和調(diào)整工藝條件，可制得不同型號的氧化鐵紅產(chǎn)品。
分離碳酸亞鐵所得工藝廢水送廢水綜合利用工序，經(jīng)處理所得副產(chǎn)品循環(huán)用于碳酸亞鐵的制備。
該工藝的優(yōu)點(diǎn)是工藝流程短，生產(chǎn)周期短，母液可以綜合利用，所得產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)于半酸焙燒法。缺點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量不及兩步氧化法。
三是以兩步氧化法為基礎(chǔ)的氨法工藝。該工藝是將精選后磁鐵礦粉與系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的酸性廢水混合，再加硫酸反應(yīng)，使生成硫酸鐵和硫酸亞鐵混合溶液。將所得溶液還原凈化制得硫酸亞鐵溶液。將所得硫酸亞鐵溶液送晶種制備反應(yīng)器，以氨為中和劑，控制工藝條件經(jīng)氧化制得氧化鐵紅晶種。再將晶種轉(zhuǎn)入集約式多功能氨法氧化鐵顏料專用反應(yīng)器，嚴(yán)格控制工藝條件，采用多段反應(yīng)、中控變溫工藝進(jìn)行氧化，經(jīng)分離、漂洗、脫水、干燥、混拼、包裝制得氧化鐵紅工業(yè)顏料。分離過程所產(chǎn)出的工藝廢水含硫酸銨，送廢水處理工序用于回收氨水循環(huán)使用。生產(chǎn)過程無三廢排放。
該工藝的優(yōu)點(diǎn)是工藝流程短，生產(chǎn)周期較混酸法縮短60%，氨可以循環(huán)利用，生產(chǎn)成本低，工藝成熟可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。是目前現(xiàn)行氧化鐵紅生產(chǎn)工藝中環(huán)保性能較好的生產(chǎn)工藝。具有十分可觀推廣與應(yīng)用前景。
以上所述二、三項(xiàng)生產(chǎn)工藝由南陽東方應(yīng)用化工研究所研發(fā)，已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。以所述工藝生產(chǎn)氧化鐵紅工業(yè)顏料，生產(chǎn)成本在2700元/t以內(nèi)，產(chǎn)品質(zhì)量符合GB/T1863-2008標(biāo)準(zhǔn)，可以滿足油漆、涂料和建材行業(yè)要求。出
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