专利名称：利用轧钢油泥生产氧化铁黑的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用轧钢油泥生产氧化铁黑的方法，属于化工原料的生产方法。
氧化铁黑是一种常用的化工原料，广泛地应用于油墨、油漆、颜料和建筑等行业。氧化铁黑的化学成份为Fe3O4，传统的生产方法一般分为干法和湿法两种，湿法是用酸液将铁屑溶解制成铁盐，在铁盐中加入纯碱用水蒸汽加热产生Fe3O4，经干燥粉碎后制成产品。干法生产是用氧化铁皮在高温下通氢气还原制成产品。这些方法共同的缺点是生产成本很高，另外，用湿法生产的铁黑中还有一些残留的酸根离子，在使用过程中会出现结晶现象。
轧钢油泥是热轧轧钢过程中产生的一种含油水的废弃物，轧钢油泥在钢铁企业中每年排放量很大，如武钢每年就排放6000余吨。但是，这种废渣中约含有63%的全铁，如不加以利用，显然是一种较大的资源浪费，但目前尚无较好的方法利用这种含油废渣，多数厂家只是将其长期堆放，这样不仅要侵占大量的堆置场地而且也会造成严重的环境污染。为了利用这一资源，有的厂家对这种废料只经过简单的脱水筛分等处理后作为烧结矿的原料，但这样的利用价值很低。
本发明的目的是利用轧钢油泥来生产氧化铁黑，以降低生产成本。
为了实现这一目的，本发明公开了一种利用轧钢油泥生产氧化铁黑的方法。采用这种方法不用酸碱等化工原料，其主要特点是首先将油泥放入烘干炉内烘干除油并使含铁废渣氧化，然后送入回转窑，利用物料中的油在高温下裂解产生氢气作还原剂使物料中的铁氧化合物都还原成Fe3O4。
这种方法的生产成本很低，只有传统生产方法成本的一半左右，所以这种方法的经济效益十分明显，因而，在市场上有很强的竞争力。而且本发明的实施可以废物利用，改善环境，具有良好的推广前景。
以下对本发明的方法进行详细地说明。
氧化铁黑的分子式是Fe3O4，Fe3O4是由一个FeO和一个Fe2O3分子组成的化合物，可以写成FeO·Fe2O3。经计算可知，Fe3O4的分子量为231.55，FeO的分子量为71.85，Fe2O3的分子量为159.7，可见，Fe3O4中FeO约占31%。因此，质量良好的氧化铁黑中，FeO应占总量的30-32%，这时产品外观呈纯黑色。如果产品中FeO的含量大于30-32%，说明产品中除了Fe304外，还有过剩的FeO，产品呈过分还原状态，外观为乌黑色，即黑中带灰。如果产品中FeO的含量小于30-32%，说明存在过剩的Fe2O3，产品呈不完全还原的过氧化状态，外观呈暗红色，即黑中带红，不完全还原或过分还原都会影响产品的质量。
轧钢油泥外观呈灰黑色，含油量约为4-7%，其主要成份为铁氧化含物，少量的铁粉及其它杂质，分析结果如下(%)TFe FeO Fe2O3CaO SiO2Al2O3C 其它52/55 37/40 45/49 0.5/0.8 0.2/0.4 0.2/0.3 2/5 余量油泥中铁氧化合物有FeO、Fe3O4、Fe2O3，大多数是以Fe3O4的形态存在，所以用轧钢油泥生产氧化铁黑只需要除去油泥中的油，保留原有的Fe3O4，并使FeO，Fe2O3，以及铁粉都转变成Fe3O4。具体的工艺可分为两个步骤，首先对经过脱水干燥后的油泥进行加热，加热温度为300-500℃，气氛为弱氧化性，这时油泥中的油被分馏汽化，油汽经冷却后回收。油泥中的Fe、FeO发生氧化反应生成Fe3O4和Fe2O3，加热后物料中除了Fe3O4外，还有过剩的Fe2O3和未分馏的油，因此，物料必须进行还原处理，还原过程是使物料在还原气氛下加热，加热温度逐渐升高，在300-800℃之间剩余的油继续被分馏，分馏的油同样可以回收，在高温段，油会全部裂解，产生氢气等还原剂，物料中的Fe2O3在还原剂的作用下还原成Fe3O4，油泥经过以上两次加热发生一系列氧化还原变化即形成了以Fe3O4形态存在的产物，但这种产物粒度较大，作为氧化铁黑重要物理指标之一的吸油量达不到要求，此外，以上产物中虽然已不含油，但仍含有一部分碳粉和可溶性盐等杂质，所以，上述产物必须经过超细研磨，用水漂洗掉碳粉和可溶性盐，再经喷雾干燥，使Fe3O4的粒度达到＞45μ粒子的数量小于0.1%的要求。使氧化铁黑吸油量大于15%。这样的氧化铁黑才是合格的产品。
在实际的生产中，轧钢油泥先进行自然干燥。然后运至烘房进一步脱水，油泥脱水后呈散粒状。将脱水后的物料送到烘干机，烘干机实际上是一个封闭的连续式加热炉，烘干机用电加热，物料在链板上向前输送。机内气氛控制为弱氧化性，加热温度一般为300-500℃，最好控制在300-400℃。油泥在机内输送的过程中完成了油的分馏和Fe及FeO的氧化，分馏的油汽通过冷凝装置回收。油泥经过这个工序后，油被脱除50%，物料中的铁氧体变成Fe3O4和Fe2O3，其Fe3O4的含量约占90%，物料呈黑偏红色的粉粒状，这种物料由振动筛进行筛分，以除去物料中的大块杂物如石块、粘土块、木头、铁块等。筛下料通过输送机运至回转窑的进料斗。回转窑采用电加热，窑内保持还原气氛，窑分五组进行加热，从进料口到出料口温度逐渐升高。低温区占二组，温度为300-450℃，物料经过这一区域使其中的油进一步被分馏，分馏的油汽经过冷凝装置回收。中温区占二组，温度为450-650℃，物料经过这一区域时其中未分馏的油便开始裂解，产生以H2为主的还原剂，使物料中的Fe2O3还原为Fe3O4。高温区占一组，温度为650-800℃，物料经过这段区域时，其中的油全部被裂解，裂解产生的还原剂使过剩的Fe2O3全部还原为Fe3O4。随之物料经过冷却段，在窑内冷却到100℃以下出窑，物料在回转窑内的通过时间为70-90分钟，在低温段约20分钟，在中温段约20分钟，在高温段约10分钟。上述时间、温度等参数主要根据人窑物料的含油量及过氧化程度来确定。含油量越高，过氧化程度越大，则处理物料所需的时间越长，温度也越高。在原料和烘干机产物成份稳定的情况下，还原工艺可以比较稳。根据实际生产情况回转窑内各区段最佳温度范围是300-400℃、450-600℃和650-700℃。还原反应时间可以通过调整回转窑的转速、倾斜度和给料量等来控制。
通过回转窑出来的物料中含油量为零，Fe3O4的含量大于90%，外观呈黑色粉粒状。为了达到吸油量的要求，必须将粉粒状物料送至砂磨机加水湿磨，控制料浆浓度在60-65%之间，磨料时间2-2.5小时，出料粒度为＞45μ粒子量小于0.1%。将磨好的物料送入带有搅拌机的漂洗池加水进行洗涤，搅拌机转数大于300转/分。经漂洗，可以去除碳粉和可溶性盐。漂洗后，物料经自然沉降，等料浆浓度达50%左右时，即可泵至离心式喷雾干燥器中进行干燥，热空气温度为350-400℃，最终产物中水份小于1.5%，Fe3O4含量大于93%，水溶物小于0.1%，检验合格后即包装入库。
权利要求
1.一种利用轧钢油泥生产氧化铁黑的方法，其特征在于首先将油泥放入烘干炉内除去部份油分，并使含铁废渣氧化，然后送入回转窑，利用物料中的油在高温下裂解生成的氢气作还原剂使物料中的铁氧化合物全部还原成Fe3O4。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于烘干温度为300-500℃。
3.如权利要求1、2所述的方法，其特征在于最佳烘干温度为300-400℃。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于回转窑内温度分三段控制，低温段为300-450℃，中温段为450-650℃，高温段为650-800℃。
5.如权利要求1、4所述的方法，其特征在于回转窑内最佳温度控制范围是低温段为300-400℃，中温段为450-600℃，高温段为650-700℃。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于经还原处理后生成的物料中Fe3O4的含量大于90%。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于经还原处理的产物要进行超细研磨，最终产物的粒度为＞45μ粒子的数量小于0.1%。
全文摘要
本发明公开了一种利用轧钢油泥生产氧化铁黑的方法，这种方法的主要特点是首先将油泥放入烘干炉内除去部分油分，并使含铁废渣氧化，然后送入回转窑利用物料中的油在高温下裂解产生的氢气作还原剂，使物料中的铁氧化含物全部还原成Fe
文档编号C01G49/08GK1102167SQ9311942
公开日1995年5月3日 申请日期1993年10月28日 优先权日1993年10月28日
发明者万小平, 黄盛煜 申请人:武汉钢铁(集团)公司