NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỘT MÀU VÀNG SẮT TỪ SẮT PHẾ THẢI
Nguồn: vinachem.com.vn
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Hệ màu gốc sắt hàng năm trong nước sử dụng với số lượng tương đối lớn
và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: sơn, cao su, thuỷ tinh, gốm, vật
liệu xây dựng...
Từ trước đã có một số đề tài nghiên cứu chế tạo một số màu gốc sắt, nhưng
đều nảy sinh nhiều vấn đề không phù hợp với nhu cầu thị trường. Xuất phát từ
thực tế đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu mảng màu gốc sắt: màu vàng , đỏ và
đen.
Bước đầu chúng tôi tiến hành nghiên cứu bột màu vàng sắt. Bột màu vàng
ngoài là một mảng màu gốc sắt nó còn là nguyên liệu đầu để chế tạo bột màu đỏ
và đen.
Bột màu vàng sắt có thnàh phần hoá học là hydroxit của oxit sắt III. Khi
hydroxit sắt III hình thành ở dạng có cấu trúc vô định hình thì sản phẩm thu được
không đảm bảo các tính chất của bột màu. Để thoả mãn được các tính chất yêu cầu
của bột màu: sắc màu - độ phủ - độ thấm dầu - tỷ trọng chất đông phải tạo ra
hydrrat của oxit sắt 3 có cấu trúc dạng tinh thể xác định.
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT
Các hướng được áp dụng vào sản xuất [1]:
- Tương tác của các ion sắt III với các tác nhân kiềm nhưng chất lượng sản
phẩm kém.
- Oxi hoá trực tiếp kim loại sắt bằng oxi của không khí, quá trình diễn ra
trong môi trường dung dịch của muối sắt II.
Chúng tôi chọn hướng thứ hai vì các lý do sau :
- Nguồn nguyên liệu chính: sắt phế thải dễ áp dụng được cho yêu cầu sản
xuất
- Giải pháp công nghệ đơn giản.
- Không tạo ra sản phẩm phụ gây Ô nhiễm môi trường.
III NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỘT VÀNG SẮT TỪ NGUỒN SẮT
PHẾ THẢI
3.1. Sơ đồ công nghệ chế tạo bột màu vàng sắt:
3.2. Tạo mầm:
Quá trình này có thể biểu diễn bằng các phương trình phản ứng sau :
Fe+2 + 2OH- ® Fe(OH)2
Fe(OH)2 + O2 + H2O ® Fe(OH)3
Khâu tạo mầm này giữ vị trí rất quan trọng trong cả quá trình tạo màu. Qua
nghiên cứu chúng tôi thu được các thông số kỹ thuật sau :
Nồng độ dung dịch FeSO4 : 100g/l
Nồng độ của dung dịch kiềm : 50g/l
Thời gian thực hiện phản ứng thuỷ phân : 60 phút
Nhiệt độ quá trình tạo mầm : 25 - 300c
3.3. Tạo màu :
Quá trình này có thể biểu diễn bằng phương trình phản ứng sau:
Fe + O2 + H2O + Mầm ® Bột màu
Quá trình phản ứng này xảy ra trong hệ dị thể gồm 3 pha: Rắn - Lỏng - Khí.
Cơ chế phản ứng giống như quá trình ăn mòn kim loại trong môi trường ẩm. Qua
quá trình nghiên cứu chúng tôi rút ra các thông số kỹ thuật sau :
Nồng độ dung dịch sunfat sắt: 100g/l
Nhiệt độ của quá trình phản ứng: 70 - 800oC
Lưu lượng khí: 20 - 25 m3/h
Hàm lượng màu sử dụng : 10 - 12g/l
Điểm dừng của quá trình oxi hoá: pH 3 - 4
3.4. Gia công bề mặt:
Sản phẩm màu thu được có cấu trúc hạt, có kích thước nhất định. Nếu thuần
tuý chỉ tiến hành lọc, rửa, sấy thì sản phẩm thu được sẽ có sự kết dính vật lý giữa
các hạt màu. Khi đó sản phẩm thu được cần phải đánh tơi và độ bông xốp của sản
phẩm thấp. Mặt khác do sự bền chặt dàn đều làm giảm tốc độ bay hơi khi sấy.
Chúng tôi đã chọn lựa được hai loại chất hoạt động bề mặt thích hợp để bọc
bề mặt của tưng hạt màu, tránh được kết dính vật lý.
Hàm lượng chất hoạt động bề mặt là 0,5%.
3.5. Khảo sát sự ảnh hưởng của chủng loại phế liệu đến chất lượng màu:
Hàm lượng sắt trong phế hếu: 95% - 97%. Qua khảo sát các loại phế liệu
không ảnh hưởng đến chất lượng của bột màu.
IV. CHẤT LƯỢNG CỦA SẢN PHẨM
(So sánh với bột màu vàng của Trung Quốc)
Các chỉ tiêu Đơn vị Mẫu của Mẫu thí nghiệm
kỹ thuật tính TQ
Vàng đất Vàng đất Màu sắc
0,7 Hàm ẩm % 0,47
99,5 Độ mịn micron 99,5
Muối
khoáng và tạp
chất
6,5 7 Độ kiềm
(hoặc axit)
145 Độ thấm ml/g 130
dầu
313 Độ phủ m2/g 313
Độ bền Bền kiềm Bền kiềm
kiềm
V.KẾT LUẬN
- Đã xác định được các chế độ công nghệ của quá trình chế tạo bột màu
vàng sắt
- Tạo ra được sản phẩm đạt được các thông số kỹ thuật, tương đương hàng
nhập ngoại.
- Giải pháp công nghệ và nguồn nguyên liệu hoàn toàn khả thi để đưa đề tài
vào sản xuất các sản phẩm gốc sắt với quy mô lớn.
