一种氧化铁黑颗粒状颜料及其制造方法 【技术领域】
本发明属于化工颜料领域，涉及一种颜料及其制造方法，更进一步说，具体是一种氧化铁黑颗粒状颜料及其制造方法。
背景技术
氧化铁系列颜料是涂料、水泥、沥青等工业中被广泛应用的重要着色原料。传统的这些原料都是微细的粉末产品，在使用中极易飞扬，严重影响环境和工人的身体健康，并且在现代化生产作业中，由于它的流动性差，不易准确计量和自动投料，在工业自动化生产线上很难推广应用。因此，迫切需要开发一种能解决粉尘污染的环保型颜料。针对这些技术问题，申请人通过大量的研究和试验，提出申请并获得了名称为“颗粒状氧化铁红颜料及其制造方法”的发明专利(专利号ZL03103924.3)，该专利技术通过将传统的氧化铁红粉末原料制造成一定直径的颗粒状，在不改变产品性能和使用效果的基础上，较好地解决了原先粉末原料的粉尘污染问题，从而解决了粉末状铁红颜料的替代问题，遏止了尘肺职业病在接触人群中的蔓延趋势。同时，该专利技术改善了产品的良好流动性，解决了现代工业生产中难以自动计量的难题，使得投料准确、方便。
但是，由于ZL03103924.3号发明专利只解决了氧化铁红粉末颜料的传统问题，并没有解决将氧化铁系列其它着色原料或钛白粉着色原料作为颜料主体的技术问题，诸如当氧化铁黑作为着色原料主体时，如何解决其粉尘飞扬、自动计量困难的同时，又能很好地保障产品的性能问题。事实上，解决氧化铁黑颜料的上述系列问题，需要对氧化铁黑的性能作深入的分析，特别是对主体颗粒包覆层的添加剂成份组合以及优选方案、颗粒直径的最佳选择以及对应的制造方法进行研究，从而提出具有实际意义的解决方案。
【发明内容】
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述不足，提出一种环保安全、计量方便、性能稳定的氧化铁黑颜料和相应的制造方法，具体提供一种氧化铁黑颗粒状颜料及其制造方法。
本发明所涉的氧化铁黑颗粒状颜料，包括主体成份氧化铁黑(Fe3O4)，主体成份氧化铁黑外有添加剂包覆层，主体成份氧化铁黑与包覆层结合在一起构成颗粒状颜料。
上述所涉的包覆层添加剂的成分是羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、硅酸钠、明胶、木质素磺酸钠、硫酸亚铁、木质素磺酸钙、六偏磷酸钠、聚丙烯酸、硬脂酸钠中任意一种或一种以上组份的组合。
作为一种优选，包覆层添加剂的成分是硅酸钠、明胶中任意一种或两种组份的组合。
作为一种优选，包覆层添加剂的成分是硬脂酸钠、六偏磷酸钠中任意一种或两种组份的组合。
更进一步优选，包覆层添加剂的成分是木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、聚乙烯醇中任意一种或一种以上组份的组合。
本发明所涉氧化铁黑颗粒直径为4毫米～0.15毫米。
作为一种优选，颗粒直径为1.40毫米～0.3毫米。
本发明所涉的氧化铁黑颗粒状颜料制造方法，通过以下步骤实现：a)取羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、硅酸钠、明胶、木质素磺酸钠、硫酸亚铁、木质素磺酸钙、六偏磷酸钠、聚丙烯酸、硬脂酸钠中任意一种或一种以上组份的组合作为添加剂，各种组份之间的配比可以是任意配比，将添加剂配制成0.1～30％(重量比)的水溶液，加热30～100℃；b)按重量份，取氧化铁黑100份～200份，送入造粒机，将15份～60份添加剂水溶液均匀喷淋到粉料上，可以选用喷淋罐进行喷淋，并采用压缩空气加压，所用的压力一般控制在0.6Mpa内，逐渐形成小颗粒，这些颗粒可以是球状，也可以是圆柱状或其他形状；c)将步骤b)制得的颗粒用振动筛筛选，振动筛所选用的孔径为4毫米～0.15毫米，优选孔径为1.40毫米～0.3毫米，并将所得粒径物料进行烘干即得成品。
作为一种优选，取硬脂酸钠、六偏磷酸钠中任意一种或两种组份的组合作为添加剂，用自动计量输送机送入直径1500mm～3000mm圆盘造粒机，制得小球状颗粒。
作为一种优选，取木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、聚乙烯醇中任意一种或一种以上组份的组合作为添加剂，用自动计量输送机送入直径1500mm～3000mm圆盘造粒机，并制得小球状颗粒。
本发明的有益效果至少包括：
1、由于本发明将传统的粉末状氧化铁黑(Fe3O4)着色原料制造成覆盖有添加剂的较大颗粒状颜料，使得该产品在空气中沉降速度快，不易扩散，从而有效遏止粉尘污染，这种颗粒状颜料很好地替代了传统粉末状氧化铁黑颜料，解决了因使用传统粉末状氧化铁黑颜料所引起的职业病问题。
2、因本发明所得的产品呈现一定大小的颗粒状，从而改善了产品的流动性能，解决了在现代工业化生产中难以自动计量的难题，实现了方便、准确投料的目的。
3、本发明所涉的氧化铁黑颗粒状颜料制造技术，与已有的造粒技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，从而大大提高了所得氧化铁黑颗粒状颜料的产品使用性能：
(1)采用已有的造粒技术，虽然也可以得到氧化铁黑颗粒颜料，但是产品的使用性能也受到很大地影响，在涂料、水泥、沥青等物料中应用时不易分散、易结块等难题。本发明所涉的氧化铁黑颗粒状颜料制造方法，不仅仅是简单的造料过程，同时采用了有效的喷淋包覆手段，选择合适的颗粒大小，在保证了产品应有性能的基础上，提高了产品应用中的保色性能；
(2)有针对性选择适用包覆层添加剂的成份和组合，是本发明的重大贡献之一：
①选择硅酸钠、明胶作为添加剂，可提高氧化铁黑颗粒颜料产品的流动性；
②选择木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、聚乙烯醇作为添加剂，可提高氧化铁黑颗粒颜料产品的分散性；
③选择硬脂酸钠、六偏磷酸钠作为添加剂，所制造的产品可以用在油性里面，大大提高了它的分散性；
④本发明所提出的添加剂，可以通过任意配比的组合，也可以是单一的任何一种添加剂，这就可以更好地满足产品在不同应用领域中对产品性能所提出的不同要求，同时也真正做到有针对性降低产品的使用成本。
【具体实施方式】
[实施例1]
本实施例所描述的氧化铁黑颗粒状颜料的制造方法，包括以下步骤来实现：
a)称取羧甲基纤维素钠0.03Kg、硫酸亚铁0.01Kg，混合后作为添加剂，加入到40Kg水中，加热至30℃，待添加剂完全溶解，所得的添加剂水溶液备用；
b)通过自动计量输送机，将100Kg氧化铁黑粉料送入到直径1500mm的圆盘造粒机中，用装有步骤a)所得的添加剂水溶液的喷液罐喷淋到粉料上，控制添加剂水溶液的使用量为15Kg，喷淋所采用的压力为0.1Mpa，逐渐形成包覆有添加剂的氧化铁黑小颗粒；
c)将步骤b)制得的颗粒用20目振动筛筛选，所得粒径物料进行烘干；
d)将烘干的粒径物料，进行分级分离即得成品。
采用上述方法所制造的氧化铁黑颗粒状颜料，在其主体成份氧化铁黑外有添加剂包覆层，主体成份氧化铁黑与包覆层结合在一起构成颗粒状颜料。本实施例中所用的添加剂成份羧甲基纤维素钠(简称CMC-Na)无毒、无臭、无味，属阴离子型线型水溶性聚合物，能溶于水(宜用冷水溶解)生成抗盐和有一定稳定性的粘性溶液，可用作水溶性胶粘剂的增稠剂；硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)系天蓝色或绿色的单斜晶系结晶体，在工业上可用于制造铁盐、墨水、氧化铁红和靛青等。由于采用了上述羧甲基纤维素钠和硫酸亚铁作为添加剂，在保证对粉末状氧化铁黑颜料进行有效造粒的同时，也维持了主体成份氧化铁黑的稳定性，这些颗粒状颜料可少有效地减少粉尘污染，同时又保障了颜料的产品性能。
[实施例2]
本实施例所描述的氧化铁黑颗粒状颜料的制造方法，包括以下步骤来实现：
a)将40Kg水加热到50℃后，加入硅酸钠4Kg、明胶2Kg，搅拌，直至完全溶解，制得添加剂水溶液；
b)通过自动计量输送机，将100Kg氧化铁黑粉料送入到直径3000mm的圆盘造粒机中，用装有步骤a)所得的添加剂水溶液的喷液罐喷淋到粉料上，控制添加剂水溶液的使用量为30Kg，喷淋压力为0.2Mpa，逐渐形成包覆有添加剂的氧化铁黑小颗粒；
c)将步骤b)制得的颗粒用50目振动筛筛选，所得粒径物料进行烘干；
d)将烘干的粒径物料，进行分级分离即得成品。
[实施例3]
取4Kg硅酸钠作为单一添加剂，其它步骤及条件与实施例2相同，制造得到氧化铁黑颗粒状颜料。
由于实施例2和实施例3中选用了硅酸钠和明胶两种组分或硅酸钠单一组份作为添加剂，特别是硅酸钠(Na2SiO3)添加剂，呈透明的无色或谈黄色到微红色粘稠液体，易溶于水，能有效提高产品碱度、硬度和强度，使得所制造的产品具有更好的流动性。
[实施例4]
本实施例所描述的氧化铁黑颗粒状颜料的制造方法，包括以下步骤来实现：
a)将50Kg水加热到50℃后，加入硬脂酸钠10Kg、六偏磷酸钠5Kg，搅拌，直至完全溶解，制得添加剂水溶液；
b)通过自动计量输送机，将200Kg氧化铁黑粉料送入到直径1500mm的圆盘造粒机中，用装有步骤a)所得的添加剂水溶液的喷液罐喷淋到粉料上，控制添加剂水溶液的使用量为60Kg，喷淋压力为0.5Mpa，逐渐形成包覆有添加剂的氧化铁黑小颗粒；
c)将步骤b)制得的颗粒先用14目振动筛筛选，让小于1.40毫米的颗粒漏过，再将漏过的颗粒在50目振动筛筛选(即让小于0.3毫米的颗粒漏过)，在50目筛网中留下的即为-14目～+50目的颗粒，即所制得的颗粒直径为1.40毫米～0.3毫米，再对这些颗粒进行烘干，分级即得成品。
采用本实施例的方法所制造的氧化铁黑颗粒状颜料，由于选用了硬脂酸钠、六偏磷酸钠作为添加剂，其中六偏磷酸钠具有较强的吸湿性能，易溶于水，具有良好的络合金属离子的能力；硬脂酸钠(C17H35COONa)具有优良的乳化、渗透作用。上述添加剂将大大提高了产品的分散性，所制造的产品可以应用在油性里面。另外，通过分级筛选，将颗粒直接控制在1.40毫米～0.3毫米范围内，这些颗粒状颜料不但能够很好地减少粉尘的污染，并且能够更好地保证产品的分散性和融合性，作为涂料、水泥、沥青等物质的颜料产品，这种大小合适的颗粒和添加剂的选用，能够有效地改善物料之间的亲融性。
[实施例5]
本实施例所描述的氧化铁黑颗粒状颜料的制造方法，包括以下步骤来实现：
a)称取木质素磺酸钠0.5Kg、木质素磺酸钙0.2Kg、聚乙烯醇0.1Kg，加入到50℃的40Kg热水中，再加热热水到90℃，快速溶解全部添加剂，制得添加剂水溶液；
b)通过自动计量输送机，将150Kg氧化铁黑粉料送入到直径2000mm的圆盘造粒机中，用装有步骤a)所得的添加剂水溶液的喷液罐喷淋到粉料上，添加剂水溶液的用量为30Kg，喷淋所采用的压力为0.1Mpa，逐渐形成包覆有添加剂的氧化铁黑小颗粒；
c)将步骤b)制得的颗粒用5目(筛孔尺寸为4.00毫米)振动筛筛选，所得粒径物料进行烘干处理后即得成品。
由于本实施例中选用了木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、聚乙烯醇作为产品的添加剂，如木质素磺酸钙属阴离子表面活性剂，能减缓产品的沉降速率，提高了产品的分散性，投入到水和其它溶剂中均能很容易分散，产品的色相与标准样比较色差也很小，Da＜+0.7；Db＜+0.6；DL-0.4-0.7；着色率98-102％。显然，采用本实施例造粒方法所制得的产品完全适合工业上的使用要求。
[实施例6]
选用木质素磺酸钠0.7Kg、木质素磺酸钙0.1Kg作为添加剂，选用筛孔尺寸为0.15毫米(标准目数为100目)的振动筛筛选，并采用实施例5所述的步骤和其余条件进行操作，所制得的细颗粒状氧化铁黑颜料同样符合工业使用要求。
当然，以上列举的仅仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。