Quy trình sản xuất bột màu oxit sắt
Bạn đã nghe đến bột màu oxit sắt rất nhiều trong cuộc sống. Bạn thừa hiểu công dụng của nó là tạo màu trong sơn làm gốm sứ hay trong xây dựng.
Bạn đã nghe đến bột màu oxit sắt rất nhiều trong cuộc sống. Bạn thừa hiểu công dụng của nó là tạo màu trong sơn làm gốm sứ hay trong xây dựng. Tuy nhiên, bạn đã từng thắc mắc rằng chúng được sản xuất như thế nào? Bài viết dưới đây sẽ là lời giải đáp thắc mắc cho bạn.
Chế tạo bột màu vàng từ sắt phế thải như thế nào?
Bột màu sắt có 3 màu cơ bản hay còn gọi là màu gốc là: đỏ, vàng, đen được sử dụng tương đối lớn và rộng rãi cũng như có công dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực như: sơn, cao su, thủy tinh, gốm, vật liệu xây dựng...
Bấy lâu nay đã từng có các đề tài nghiên cứu để chế tạo ra một số màu gốc sắt nhưng đều gặp khó khăn và thất bại trong việc đáp ứng được nhu cầu thị trường. Với mong muốn đi đến kết quả thành công thì chúng tôi đã tiếp tục tiến hành nghiên cứu ba màu căn bản là vàng, đỏ, đen.
Bắt đầu từ màu dễ nhất cũng như là cầu nối với 2 màu còn lại đó là bột màu vàng sắt. Bột màu này có thành phần hóa học là hydroxit của sắt III oxit. Nếu muốn thành công thì bột màu này phải đảm bảo được các yếu tố sau: độ thấm dầu, tỷ trọng chất động, màu sắc, độ phủ và đặc biệt phải có cấu trúc dạng tinh thể còn nếu thu được cấu trúc vô định thì coi như thất bại.
Những cách sản xuất phổ biến
Các phương pháp có thể áp dụng vào sản xuất như sau
- Thực hiện trong môi trường dung dịch muối sắt II và cho oxit hóa trực tiếp kim loại bằng oxi của không khí.
- Tương tác tác nhân kiềm với các ion sắt III nhưng chất lượng sản phẩm sẽ không được tốt.
Tuy chất lượng kém nhưng chúng tôi vẫn chọn thực hiện theo phương pháp thứ 2 vì các lí do chính là nguồn nguyên liệu mà chúng tôi muốn sử dụng là sắt phế thải dễ đáp ứng nhu cầu sản xuất. Thứ hai là không nguy hại tới môi trường - một vấn đề nóng hiện nay và biện pháp này an toàn với môi trường sống. Đồng thời đó là công nghệ đơn giản không phức tạp dễ dàng sử dụng.
Quá trình tạo mầm
Quá trình này sẽ được thể hiện bằng phương trình hóa học sau:
Fe+2 + 2OH- ® Fe(OH)2
Fe(OH)2 + O2 + H2O ® Fe(OH)3
Quá trình này nắm giữ vai trò quyết định trong cả quá trình tạo màu. Kết quả của nghiên cứu này đã chỉ ra những thông số kĩ thuật như sau:
- Nồng độ dung dịch kiềm là: 50g/l
- Nhiệt độ là từ 25 đến 300c
- Thời gian thực hiện: 1 tiếng
- Nồng độ dung dịch FeSO4 là: 100g/l
Tạo màu
Quá trình này sẽ được thể hiện bằng phương trình hóa học sau:
Fe + O2 + H2O + Mầm ® Bột màu
Cơ chế phản ứng hóa học tương tự như quá trình ăn mòn kim loại trong môi trường ẩm và phản ứng này sẽ xảy ra trong hệ gồm 3 thể: Rắn, lỏng, khí. Kết quả của nghiên cứu này đã chỉ ra những thông số kĩ thuật như sau:
-
Lưu lượng khí từ 20 đến 25 m3/h
-
Nhiệt độ phản ứng từ 70 đến 800 oC
-
Nồng độ dung dịch sunfat sắt: 100g/l
-
Điểm dừng của quá trình là: pH 3 – 4
-
Hàm lượng màu sử dụng : 10 - 12g/l
Gia công bề mặt
Sau khi đã qua các công đoạn trên là đến bước gia công bề mặt và sản phẩm thu được có cấu trúc hạt, kích thước nhất định. Sản phẩm sẽ cần phải đánh tơi khi xuất hiện sự kết dính vật lý giữa các hạt nếu chỉ thuần túy tiến hành lọc, rửa, sấy. Mặt khác làm giảm tốc độ bay hơi khi thực hiện quá trình sấy do sự bền chặt.
Để tránh hiện tượng kết dính vật lý thì chúng tôi thực hiện 2 loại chất hoạt động thích hợp để bọc bề mặt cho từng hạt và không xảy ra hiện tượng dính vật lý và hàm lượng chất hoạt động bề mặt là 0,5%
Bước cuối cùng là khảo sát chất lượng thì chúng tôi thấy hàm lượng sắt trong phế liệu là 95% đến 97% và không hề ảnh hưởng đến chất lượng của bột màu sắt.
Dưới đây là bảng so sánh bột màu với bột màu Trung Quốc
|
Các chỉ tiêu kỹ thuật |
Đơn vị tính |
Mẫu của TQ |
Mẫu thí nghiệm |
|
Màu sắc |
|
Vàng đất |
Vàng đất |
|
Hàm ẩm |
% |
0,47 |
0,7 |
|
Độ mịn |
micron |
99,5 |
99,5 |
|
Muối khoáng và tạp chất |
|
|
|
|
Độ kiềm (hoặc axit) |
|
7 |
6,5 |
|
Độ thấm dầu |
ml/g |
130 |
145 |
|
Độ phủ |
m2/g |
313 |
313 |
|
Độ bền kiềm |
|
Bền kiềm |
Bền kiềm |
Kết luận
Như vậy, kết quả nghiên cứu thành công đảm bảo được yêu cầu kĩ thuật chất lượng theo yêu cầu. Qua bảng ta thấy chất lượng tương đương với bột màu nhập từ Trung Quốc và đáp ứng được nhu cầu sản xuất theo quy mô lớn. Đây là cơ hội tạo nguồn động lực để ta tự sản xuất bột màu sắt trên diện rộng, không phải nhập hàng nhiều từ nước ngoài, Giảm giá thành sản phẩm cũng như đảm bảo chất lượng tốt hơn. Đều có độ bền tốt vì thế đây hoàn toàn là sản phẩm cạnh tranh với mặt hàng Trung Quốc.
Qua bài viết trên, chúng ta đã hiểu thêm cách sản xuất ra được bột màu oxit sắt, làm tăng thêm vốn hiểu biết kiến thức cũng như biết cách sử dụng đúng bên cạnh những tác dụng tuyệt vời mà nó mang lại trong cuộc sống.