用于生产氧化铁颜料的方法与流程

本发明涉及一种用于根据彭尼曼(penniman)工艺生产氧化铁颜料的方法，其特征在于，未发生单独的成核步骤，并且涉及此类氧化铁颜料的用途。

背景技术：

1、氧化铁颜料被用作陶瓷、建筑材料、塑料、油漆和纸张中的环保着色剂，基本上可以以黑色、黄色、红色、橙色和棕色色调获得。

2、如ullmann’s encyclopedia of industrial chemistry[乌尔曼工业化学百科全书]，vch，weinheim[魏恩海姆]1992，第a20卷，第298ff页中所述，通过固相反应(红色、棕色和黑色颜料)、铁盐的沉淀和水解反应(黄色、红色、橙色和黑色颜料)、以及还通过在可水解的多酸式盐的存在下用芳香族硝基化合物氧化铁(所谓的劳克斯(laux)工艺，如例如在de463 773a1和de 5 15 758 a1中所披露的)，获得氧化铁颜料。

3、该固相反应主要用于从黑色前体产物(通过煅烧)或从feso4(绿矾工艺)生产红色氧化铁。

4、a)劳克斯工艺

5、劳克斯工艺从硝基苯和fe金属开始，并且首先产生黑色氧化铁或黄色氧化铁和苯胺。为了通过该工艺生产红色氧化铁，将所获得的黑色氧化铁煅烧。该工艺在技术上是复杂的并且不容易管理，因为必须使用不同比例的控制化学品来设定所期望的粒度。此外，所需的设备技术要求很高并且相应地昂贵。该反应还产生苯胺作为第二产物，由于苯胺的特性，需要采取特殊的职业卫生措施。

6、b)沉淀工艺

7、黄色、橙色、红色和黑色氧化铁颜料可以经由沉淀工艺生产(us 2,388,659a1的黄色氧化铁颜料，并且us 5,421,878 a1的红色氧化铁，采用直接沉淀工艺)。

8、经由沉淀工艺获得的氧化铁颜料是在空气的存在下由铁盐溶液和碱性化合物产生的，并且其缺点是产生化学计算量的中性盐，这些中性盐必须与废水一起排放或以耗时且成本高昂的方式进行处理。直接沉淀工艺在技术上是困难的，因为α-fe2o3只能在狭窄的范围内获得，并且反应不容易控制。由沉淀工艺产生的红色氧化铁具有盐负荷高的缺点，这会污染废水，并因此对环境有害。

9、c)水热工艺

10、例如在de 19917786 a1中描述了水热工艺。根据水热工艺，可以生产出用于高价值应用(尤其是用于油漆和油墨)的优质红色氧化铁颜料。然而，由压力技术决定的高加工成本在这里具有不利影响。因此，该工艺不适合于需要廉价产品的更简单的应用。

11、d)彭尼曼工艺

12、根据彭尼曼工艺(例如在us1,327,061和us1,368,748中所披露)，通过溶解和氧化铁金属并添加红色氧化铁核来制备红色氧化铁颜料。硝酸通常用于成核，并因此废水中存在硝酸盐或氨，并且必须通过高技术努力去除。这导致生产成本的增加，如在水热和沉淀工艺的情况下。

13、wo 2016/038152 a1还披露了需要单独的成核步骤的彭尼曼工艺。在这里，通过金属铁、氧和硝酸的反应，核以赤铁矿核的悬浮液的形式单独产生，赤铁矿核的粒度为100nm或更小，并且bet比表面积为40m2/g至150m2/g，并然后与铁、硝酸铁(ii)溶液和氧一起堆积形成颜料。

14、然而，彭尼曼工艺通过使用金属铁作为原料，减少了在沉淀程序期间形成的中性盐的量，金属铁在该工艺期间被释放的酸溶解。因此，彭尼曼工艺是可用于直接生产氧化铁颜料的有成本效益的工艺。

15、彭尼曼工艺的另外的优点是产生具有有利色调的颜料，同时形成少量的中性盐。

16、然而，彭尼曼工艺的缺点是需要两个工艺步骤：

17、1)成核和2)颜料堆积。因此，这种生产在操作上是费力的。在成核期间，会形成有毒的亚硝气，该气体需要进行处理。还形成待填埋的残留物和含有重金属的废水。彭尼曼工艺也是耗时的，以匹配所期望的色调。确定特定的色调还需要受过训练的员工对生产工艺进行持续、努力的监控。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是借助于基本上简化的彭尼曼工艺来生产氧化铁颜料。此外，本发明的目的是最小化或避免与成核步骤相关的缺点，如有毒的亚硝气和待填埋的残留物以及含重金属的废水。

2、该目的已出人意料地通过在没有单独的成核步骤的情况下根据彭尼曼工艺生产氧化铁颜料来实现。

3、在本发明的上下文中，特征“单独的成核步骤”优选地被定义成使得成核步骤以这样的方式进行，即通常呈悬浮液形式的核例如在单独的反应器或容器中作为产物存在，并然后仅作为反应物引入本发明的用于颜料生产的方法中。

4、氧化铁颜料优选地这样生产：

5、a)引入含有铁、硝酸铁(ii)和水的溶液；

6、b)将溶液加热；

7、c)在加热期间和/或加热之后将含氧气体供应到溶液中，以便得到颜料悬浮液；以及

8、d)然后过滤、洗涤和/或干燥颜料悬浮液。

9、基于溶液的总体积，铁的比例优选为1至250g/l，更优选为40至85g/l，非常优选为50至75g/l。

10、基于溶液的总体积，硝酸铁(ii)的比例优选为1至250g/l，更优选为40至50g/l，非常优选为44至46g/l。特别优选的是，基于溶液的总体积，硝酸铁(ii)的比例为45g/l。

11、优选地在大气压下将溶液加热至60℃至100℃，优选加热至70℃至95℃，非常优选加热至84℃至86℃。特别优选的是，在大气压下将溶液加热至85℃。

12、当在压力下工作时，将溶液优选地加热至50℃至250℃，更优选加热至100℃至200℃。

13、优选地供应1至200l/h的含氧气体/l溶液，更优选地10至40l/h的含氧气体/l溶液，非常优选地25至35l/h的含氧气体/l溶液，特别优选的是，30l/h的含氧气体/l溶液。

14、空气优选地被用作含氧气体。

15、含氧气体的供应优选地在5至150小时的时间段内进行，更优选地在50至120小时的时间段内进行，非常优选地在65至75小时的时间段内进行。

16、这意味着，与常规的彭尼曼工艺相比，通过熟练地选择初始和反应条件，不仅可以更好地建立所期望的颜色轨迹，而且还可以减少生产工艺的大部分复杂监测步骤。

17、此外，可以开拓先前使用现有彭尼曼工艺无法实现的颜色空间。这些色度值中的一些如图i中所示。

18、将由该方法得到的氧化铁颜料优选地解附聚和/或研磨和/或热处理。优选地，将促进可加工性的添加剂添加到颜料中。

19、本发明还包括根据本发明的氧化铁颜料用于对石灰和/或水泥结合的建筑材料、沥青、油漆、油墨、彩色凝胶、纸张、塑料、食品染料和/或药品进行着色的用途。优选地将氧化铁颜料与石灰和/或水泥结合的建筑材料、沥青、油漆、油墨、彩色凝胶、纸张、塑料、食品染料和/或药品混合。

20、氧化铁颜料优选地用作催化剂、研磨剂等领域中的工业氧化物。

21、本发明的主题不仅源于单独的权利要求的主题，而且源于单独的权利要求彼此之间的组合。这同样适用于在描述中披露的所有参数，以及它们的所期望的组合。