自然界当中红色的矿石或原料很多，氧化铁经是其中一种，如何对天然的氧化铁提纯：通过选择 Fe2 O3含量高、色泽较好的优质赤铁矿 ,对赤铁矿 原料进行选矿提纯以提高 Fe2 O3含量以及对天然氧化铁红进行适度的 煅烧 ,可以有效地 改善天然矿物氧化铁红的色光。 天然氧化铁红 色光 选矿提纯 煅烧 分类号 TD951 0 引 言 氧化铁红是一种重要的无机颜料 ,主要成分为 Fe2 O3。 化铁红又称为铁红、铁氧红、 铁丹、红土等 ,它广泛应用于化工、制漆、塑料、建材等工业。 氧化铁红有天然矿物氧化铁红 (也称天然氧化铁红 ) 和人工化学合成的氧化铁红。 在 近代 ,工业上主要是应用人工合成的氧化铁红。 它的特点是成分比较纯净、色光 (色泽 )比 较好。但是由于它合成 工艺流程长、成本和售价较高、且生产过程污染较严重 ,而天然矿物 氧化铁红生产工艺简单、成本低 (它的售价比化学合成产品要低 42% )、且物理 、化学性质 稳定 ,因此近几年来天然氧化铁红的用量又有所回升 ,全国已发展天然氧化铁红厂 10数 家。 天然氧化铁红是用天然赤铁矿石经选矿提纯 、细磨等工艺过程制成的 ,它比化学合成 铁红有许多优越性 ,但它的色光不如合成的铁红纯正、鲜艳。因此 ,改善天然氧化铁红色光 问题成为一个值 得研究的课题。 近几年来 ,我们与张家口颜料厂对这一课题 ,从矿物原料的选择、矿物原料的提纯、煅 烧、化学处理等方面进行了实验研究。 1 选 择优质矿源 生产天然氧化铁红的原料是主要成分为 Fe2 O3 的赤铁矿 ,但并非所有的赤铁矿石都 可以用来制备天然氧化铁红。不同产地的赤铁矿 ,由 于成因、矿物组成等方面的不同 ,它们 显示的颜色、色泽也不相同。 只有那些 Fe2 O3 含量高、经研磨后颜色为红色 (或近红色 )的 赤铁矿 ,才适 合于生产色光较好的天然铁红。 因此说 ,要生产出色光和性能较好的天然氧 化铁红 ,首先要选择适合于生产天然氧化铁红的优质矿源。通过对宣化四方台赤铁矿的多元素分析 和铁物相分析 (见表 2) ,可以看 出 ,这种矿石中 Fe2O3 含量较高 ,磁铁矿含量很低 (如果磁铁矿含量高可使 产品颜色发 黑 )。 经研磨后 ,颜色基本为红色 (略带黄相 ) ,是较理想的生产天然氧化铁红的矿物原料。 表 1 四方台赤铁矿多元素分析 元 素 T Fe Fe2 O3 FeO SiO2 Al2 O3 CaO MgO S P 含 量% 57. 41 79. 37 0. 67 10. 91 1. 52 0. 93 1. 0 0. 02 0. 09 表 2 四方台赤铁矿铁物相分析 物 相 成 分 磁 铁 矿 赤 铁 矿 (含部分褐铁矿 ) 菱 铁 矿 黄 铁 矿 硅 铁 矿 总 铁 含量% 0. 47 56. 08 0. 50 0. 07 0. 07 57. 19 占有率% 0. 82 98. 06 0. 88 0. 12 0. 12 100. 00 东鞍山的赤铁矿矿样是直接从东鞍山选矿厂采集的浮选精矿。 通过对该矿样的多元 素分析 铁物相 分析 ,可以看出 ,该矿样磁铁矿含量较高 (含量为 4. 33% ) , 而且由于东鞍山为沉积变质矿床 ,矿石中含有部分假象赤铁矿和半假象赤铁矿 ,因此这种 矿样经研磨后颜色为土黑棕色 ,不适合作为制备天然氧化铁红的原料。东鞍山赤铁矿多元素分析 元 素 T Fe FeO SiO2 分离后 ,发现其中
磁铁矿和半假象赤铁矿占铁矿物中的一半以上。经研磨后 颜色呈暗栗色 ,也不适合作为制铁红的原料。 通过以上对三种矿样的分析对比 ,可以看出 , 宣化四方台的赤铁矿石的 Fe2O3 含量 高 ,磁铁矿含量低 ,颜色基本为红色 ,色光相对较好 ,故选择该矿石作为制备天然氧化铁红 的原料。 2 选矿提 纯是改善天然氧化铁红色光的重要途径 氧化铁红颜料中的 Fe2O3 含量是影响其色光的一个重要因素。 化学合成的氧化铁红 化学成分比较纯净 (主要 是 Fe2O3 ) ,因此其色光比较纯正 ,色光也较好。 而天然氧化铁红 是由天然矿物制成 ,其成分就比化学合成的氧化铁红复杂得多。除了赤铁矿 ( e2O3 )外 ,还 含有一些其它矿物 ,这些矿物必然会对其颜色和色光产生影响。 为了考查天然氧化铁红与化学合成的氧化铁红在化学组成方面的差别 我们对以宣 化四方台的赤铁矿石为原料生产的天然氧化铁红和天津油漆厂提供的化学合成氧化铁红 进行了电子探针分析合成的氧化铁红的元素成分几乎完全是铁元素和氧元素 ,说明它的化学成分主要是 Fe2O3。 而天然氧化铁红中除铁元素和氧元素外 ,还含有近 20%的 硅、铝、钾、钙等其它元 素 ,也就是说天然氧化铁红中除 Fe2O3 外 ,还含有这些其它元素组成的其它矿物 ,尤其是 石英 ( SiO2 )含量较高。这些矿 物对天然氧化铁红的颜色及色光影响很大 ,特别是石英为白 色 ,影响就更大 ,使得天然氧化铁红的红色程度不及合成的氧化铁红 ,色光相对也较暗淡 。 为了减少石英及其它脉石矿物的影响 ,我们对宣化四方台的赤铁矿石在制备天然氧 化铁红前进行了选矿提纯。 我们采用摇床 ,在不同的磨矿细度 下进行选矿试验 ,当磨矿细 度达 – 200目占 80% 时 ,获铁品位为 65% 以上的精矿。 通过对精矿的多元素分析 (见表 6)和铁物相分析可以 看出 ,通过选矿提纯后 , Fe2O3 含量比原矿 (参看表 1)明显 提高 ,石英 ( SiO2 )的含量显著降低 ,且磁铁矿含量也比原矿)有所 降低。 用 选矿提纯后的原料制备出的天然氧化铁红的颜色和色光比未选矿提纯前有较大改善 ,红 色程度提高。 煅烧可以显著地改善天然氧化铁红的 色光 据有关资料介绍 ,适度地煅烧 ,可以改善天然氧化铁红的色光。据此 ,我们对用四方台 赤铁矿制备的天然氧化铁红进行了煅烧 ,煅烧温度在 800 ～ 1000℃。 结果 ,经煅烧后的天 然氧化铁红的色光有明显改善。 未烧前 ,天然氧化铁红的颜色带有明显的黄相。 煅烧后 , 黄相明显减弱 ,红色程 度明显加深 ,色泽也变得鲜艳。 煅烧的温度要控制好。 如低于此温度范围 ,色光改善不明显。另外在煅烧过程中要保证赤铁矿呈 T-Fe2O3 晶相 ,如果形成 V-Fe2 O3 晶相 (即形成磁 赤铁矿 ) ,或产生还原性焙烧 (生成 Fe3 O4 ) ,则颜色又向 灰黑色发展。 关于通过煅烧能显著改善天然氧化铁红色光的机理 ,尚未做深入研究。 可能的原因 是: 宣化四方台赤铁矿中含有部分褐铁矿和菱铁矿  褐铁矿的成分为 2FeCO3· 3H2O,颜色为黄褐色。 菱铁矿的化学成分为 Fe2 O3 ,颜色为浅黄色 (有的呈浅灰色 )。 由于 这两种矿物的存 在 ,使制备出的天然氧化铁红的颜色带黄相 ,影响了铁红的色光。 经煅烧 后 ,褐铁矿 ( 2Fe2 O3· 3H2O)失去了结晶水而形成赤铁矿 ( Fe2O3 ) ,菱 铁矿 ( FeCO3 )也被氧 化为赤铁矿 ( Fe2 O3 ) ,从而颜色也转化为红色。 这样 ,氧化铁红颜色的黄相大大减弱 ,色光 明显变好。 另一方面可能的 原因是 ,在煅烧过程中 ,赤铁矿的结晶晶相进一步向化学合成 铁红的晶相转化 ,所以色光变好 ,更接近合成的铁红。有关这方面的机理 ,还有待于深 入研 究。4 最终确定的工艺流程及产品检验结果 根据以上试验研究 ,综合考虑改善天然氧化铁红色光的各项措施的有效性及生产上 的可行性 ,确定
生产天然氧化铁红的工艺流程为: 选用宣化四方台的优质赤铁矿石 ,用颚 式破碎机和锤式破碎机破碎到 – 2mm以下 ,用球磨机磨到 – 200目占 80% , 用摇床进行 选矿提纯 ,然后进行煅烧 ,最后用振动磨研磨即得最终产品。