جهت سفارش مطالعات بازار و طرح توجیهی تولید رنگدانه اکسید آهن سال 1402 با نرم افزار کامفار به صورت فایل word و pdf ، جهت اخذ جواز تاسیس و وام و تسهیلات بانکی ، این مقاله را مطالعه نموده و سپس با ما تماس بگیرید ضمنا میتوانید فایل طرح توجیهی تولید رنگدانه اکسید آهن را که آرشیوی و مربوط به سالهای گذشته میباشد ، صرفا جهت مطالعه از انتهای همین صفحه دریافت نمایید.

 رنگدانه های اكسید آهن سنتزی قابلیت بسیار خوبی در پوشش دادن و ایجاد رنگ مستحكم دارند . همچنین در برابر نور و مواد قلیایی مقاوم می باشند . این خواص باعث افزایش دامنه كاربرد آنها میشود . از کاربرد های رنگدانه اکسید آهن می توان به استفاده در آجر سقف های بتنی ، آجرهای مخصوص سنگ فرش ، قیر، ملات ، پرداخت و .... ( که با مقدار كمی از رنگدانه رنگی شده بدون آنكه ویژگی های فیزیكی این مواد تغییر پیدا كند ) ، اشاره نمود .

---

نکاتی درباره محصول مورد بررسی در طرح توجیهی تولید رنگدانه اکسید آهن

---

 رنگدانه های طبیعی از زمانهای بسیار دور مورد استفاده بشر بوده است و از مواد طبیعی مثل خاك سرخ ، زغال چوب ، خاك رس و غیر استفاده می كردند . برای اولین بار در قرن 81 رنگدانه ها به صورت صنعتی تولید شدند .

در قرن 19 تولید رنگدانه های كبالت ، اكسید آهن و كادمیوم به سرعت توسعه نمود . در رنگدانه های غیر آلی ، لانتانیدها و عناصرانتقالی عامل ایجاد رنگ هستند . اكسیدهای فلزی به دلیل خواص نوری كه دارند و به دلیل قیمت پایین و در دسترس بودن به مقدار فراوانی در رنگدانه ها استفاده می شوند .

اهمیت رنگدانه های بر پایه اكسید آهن به دلیل غیر سمی بودن ، پایداری شیمیایی ، دامنه بزرگ رنگ شامل رنگهای زرد ، نارنجی ، قرمز ، قهوه ای و مشكی و همچنین قیمت پایین آن ، همواره افزایش یافته است .

---

کاربرد محصول مورد بررسی در طرح توجیهی تولید رنگدانه اکسید آهن

---

 رنگدانه های اكسید آهن سنتزی قابلیت بسیار خوبی در پوشش دادن و ایجاد رنگ مستحكم دارند . همچنین در برابر نور و مواد قلیایی مقاوم می باشند . این خواص باعث افزایش دامنه كاربرد آنها میشود .

رنگدانه های اكسید آهن به مدت زمان زیادی است كه برای رنگ كردن مواد ساختمانی استفاده میشود . آجر سقف های بتنی ، آجرهای مخصوص سنگ فرش ، قیر، ملات ، پرداخت و غیره با مقدار كمی از رنگدانه رنگی شده بدون آنكه ویژگیهای فیزیكی این مواد تغییر پیدا كند . رنگدانه های سنتزی به دلیل داشتن رنگ خالص تر و قدرت سایه رنگ نمودن بیشتر، ترجیح داده میشوند . در صنایع رنگ و پوشش دهنده ها ، رنگدانه اكسید آهن را می توان با بسیاری از چسب ها مخلوط نمود .

این رنگدانه به دلیل ایجاد رنگ یكنواخت ، توان پوشش خوب ، مقاومت سایشی بالا و تمایل رسوب پایین ، كاربرد گسترده ای در این بخش از صنعت دارد . مقاومت گرمایی بالای آن باعث استفاده آن در لعاب كاری می شود . كاربرد این رنگدانه ها در صنایع تولید شیشه كاهش یافته است و هم اكنون روش های دیگری برای تولید شیشه استفاده می شود .

---

استاندارد های قابل توجه ، جهت اجرای طرح توجیهی تولید رنگدانه اکسید آهن

---

 2231 : رنگدانه های اكسید آهن ویژگی ها و روش ها

3761 : رنگدانه های اكسید آهن میكادار

2184 : رنگدانه های آبی آهن

کشور های عمده تولید کننده و مصرف کننده رنگدانه اکسید آهن :

كشورهای عمده تولیدكننده : ایالات متحده ، آلمان

کشورهای عمده مصرف کننده : ایالات متحده ، آلمان

---

شرایط واردات و صادرات محصول مورد بررسی در طرح توجیهی تولید رنگدانه اکسید آهن

---

 • شرایط واردات و صادرات

تعرفه ای با این مشخصات وجود ندارد و از آنجا كه یكی از موادی هست كه از لحاظ مقررات دولتی نیز با مراجعه به مقررات واردات و صادرات وزارت بازرگانی ، هیچ گونه محدودیتی در امر واردات آن وجود ندارد . بر اساس قوانین و مقررات مصوب مصوب هیأت وزیران در تاریخ 4/7/1372 این ماده از كالاهـای مجـازمحسوب میشوند و لذا واردات آن با رعایت قوانین گمركی و بازرگانی هیچ منع قانونی ندارد .

اهمیت استراتژیک رنگدانه اکسید آهن :

تولید جهانی رنگدانه ها در سال 2005 حدود 4,7 میلیون تن بوده كه حدود 97 درصد آن را رنگدانه های غیرآلی تشكیل می دادند . حدود 33 درصد این مقدار توسط ایالات متحده ،33 درصد توسط اتحادیه اروپا و مابقی توسط سایر كشورها تولید میشود . آلمان حدود 40 درصد رنگدانه های غیرآلی مصرفی در دنیا كه شامل 50 درصد اكسید آهن است ، را تعمین می كند . میزان مصرف جهانی رنگدانه ها را در سال 2005 می توان بصورت زیر نشان داد :

• دی اكسید تیتانیوم : 68 درصد

• اكسید آهن سنتزی : 10

• كربن بلك : 12

• لیتوپون : 4

• اكسید كروم : 1

• رنگدانه های جلا دهنده : كمتر از 1 درصد

صنایع تولید رنگدانه در جهان همچنان درحال رشد است . اما در سال های آتی از میزان رشد آن كاسته خواهد شد .

 

---

فرایند تولید رنگدانه اکسید آهن

---

 

صرف اكسید آهن به دلیل خواص خوبی كه دارد همواره افزایش یافته است . استفاده از یك ماده باعث ایجاد رنگهای قرمز ، زرد ، نارنجی و سیاه میشود . با استفاده از تركیبات آن میتوان رنگ های متنوع تری ایجاد كرد . فرآیندهای مختلفی برای تولید رنگدانه اكسید آهن با كیفیت بالا و اندازه و شكل دانه های دلخواه موجود است :

1 ) واكنش های فاز جامد ( قرمز ، سیاه ، قهوه ای)

2 ) ته نشینی و هیدرولیز محلول های نمك آهن ( زرد ، قرمز ، نارنجی ، سیاه )

3 ) فرآیند لاوكس توسط احیای نیترو بنزن ( سیاه ، زرد ، قرمز )

مواد اولیه ، بیشتر محصولات جانبی صنایع دیگر هستند . آنها شامل قراضه های پولاد ، سایش ذرات حاصل از چدن ، FeSO4,7H2O حاصل از تولید TiO2 یا شستشوی پولاد با اسید و FeCl2 حاصل از شستشوی پولاد با اسید هستند . اكسیدهای آهن به دست آمده پس از پاشیدن شعله ای كلریدریك اسید مصرفی در اسیدشویی ،گل قرمز حاصل از فرآوری بوكسیت و محصول احتراق پیریتها ، دیگر دارای اهمیت نیستند .

آنها رنگدانه هایی با ویژگی های رنگی ضعیف ارائه میدهند كه دارای مقادیر زیادی از نمكهای محلول در آب هستند . بنابراین آنها را تنها میتوان در كاربردهای با كیفیت پایین به كار برد .

• واكنش های حالت جامد تركیبات آهن

اكسیدهای آهن سیاه به دست آمده از فرآیند Laux یا فرآیندهای دیگر را می توان در كوره های چرخان با اتمسفر اكسیدی و تحت جریان مخالف ، كلسینه كرد تا بسته به گونه ماده اولیه ، انواع گوناگون رنگ های قرمز را تهیه نمود . پیگمنت ها بسته به سختی و كاربردشان توسط آسیاهای پاندولی یا حتی به اندازه های مطلوب ساییده میشوند . كلسیناسیون اكسید آهن زرد ، منجر به ایجاد پیگمنتهای اكسید آهن قرمز خالص با قدرت رنگ كنندگی زیاد می شود .

مراحل بعدی ، همانند فرآیند ساخت پیگمنتهای سیاه كلسینه شده است . پیگمنت های قرمز كوپراس ( Copperas ) كه از كیفیت بالایی برخوردارند با تجزیه حرارتی FeSO4,7H2O در یك فرآیند چند مرحله ای به دست می آیند . اگر یك اكسید یا كربنات قلیایی خاكی در حین كلسیناسیون افزوده شود ، سولفات یادشده را می توان با زغال سنگ یا تركیبات دارای كربن احیا كرد تا دی اكسید گوگرد ایجاد شود .

دی اكسید گوگرد توسط هوا اكسید شده و سولفوریك اسید می دهد ولی گازهای خروجی و ناخالصی های حل شده كه در مرحله پایانی توسط محلول ها خارج میشوند ، مشكلات زیست محیطی ایجاد می كنند . محصولات با كیفیت پایینتر را می توان با كلسینه كردن یك مرحله ای هپتاهیدرات سولفات آهن III در اتمسفر اكسیدی به دست آورد . این پیگمنتها قدرت رنگ كنندگی ضعیفی دارند و دارای ته رنگ آبی هستند.

تجزیه منوهیدرات كلرید آهن II در دماهای بالا نیز سبب پدیدآمدن یك رنگدانه اكسید آهن قرمز با كیفیت پایین میشود . در یك فرآیند جدید ، با واكنش دادن كلرید آهن III و آهن در 500 تا 1000 درجه سانتی گراد در اتمسفر اكسیدی در یك راكتور لوله ای ، اكسید آهن میكایی با راندمان بالا به دست می آید . پیگمنتهای Fe3O4 سیاه با قدرت رنگ كنندگی بالا را می توان با كلسیناسیون رنگ های آهن در شرایط احیایی به دست آورد .

این فرآیند به دلیل گازهای حاصل از كوره كاربرد صنعتی ندارد . اكسایش كنترل شده Fe3O4 در 500 درجه سانتی گراد ، تك كریستال Gama-Fe2O3 با فام قهوه ای پدید می آورد . كلسیناسیون Alpha-FeOOH به همراه مقادیر كمی از تركیبات منگنز ، پیگمنتهای قهوه ای یكنواختی با تركیب Fe, Mn)2O3) پدید می آورد . كلسیناسیون تركیبات آهن و كروم كه در دماهای بالا تجزیه می شوند ، سبب به وجودآمدن رنگدانه ای با تركیب (Fe, Cr2O3) میشود .

• فرآيندهاي رسوب گذاري :

دراصل همه فازهاي هيدروكسيد اكسيد آهن را می توان به وسيله محلولهاي آبي نمكهاي آهن تهيه كرد ولي رسوب دادن با قلياييها ، سبب ايجاد نمكهاي خنثي مانند Na2SO4 و NaCl به عنوان محصولات جانبي مي شود ، اين محصولات در پايان از طريق فاضلاب دفع مي شوند . رسوب گذاري به ويژه براي توليد رنگدانه هاي نرم داراي رنگ روشن خالص مناسب است . براي نمونه ساخت رنگدانه زرد Alpha-FeOOH در اين جا مورد بررسي قرار مي گيرد .

مواد اوليه اين فرآيند ، سولفات آهن (FeSO4,7SiO2) II يا مايع حاصل از اسيدشويي (Pickling) آهن و پولاد و قليايي ها ( سديم هيدروكسيد ، كلسيم هيدروكسيد ، آمونياك يا منيزيم كربنات ) هستند . مايع اسيدشويي به طور معمول داراي مقادير زيادي اسيد آزاد است و بنابراين ، درآغاز بايد با قراضه آهن خنثي شود . مقدار يونهاي فلزي ديگر نبايد زياد باشد زيرا برروي رنگ پيگمنتهاي اكسيد آهن تاثير منفي دارند .

محلول هاي نمكهاي آهن نخست در مخازن واكنش روباز با قلياييها مخلوط و به طور معمول با هوا اكسيد مي شوند . مقدار قليايي به كاررفته بايد به اندازه اي باشد كه pH محلول اسيدي گردد . زمان واكنش (01 تا 100 ساعت) ، به دما (10 تا 90 درجه سانتي گراد) و اندازه ذرات پيگمنت بستگي دارد . با اين روش پيگمنت زرد Alpha-FeOOH پديد مي آيد . اگر جوانه هاي زرد در يك واكنش جداگانه توليد شوند ،

پيگمنت هاي اكسيد آهن زرد با پايداري بسيار و با رنگي خالص به دست مي آيد . اگر رسوب گذاري در حدود 90 درجه سانتي گراد و درحالي كه در pH بيشتر از 7، هوا از ميان مخلوط گذر داده ميشود انجام گيرد ، پيگمنتهاي اكسيد آهن سياه با ساختارمگنتيت و قدرت رنگ كنندگي خوب به دست مي آيد مشروط براينكه واكنش در نسبت FeO:Fe2O3 نزديك 1:1 متوقف شود . اين فرآيند را می توان در دماي 150 درجه سانتي گراد و تحت فشار تسريع نمود .

اين امر كيفيت پيگمنت را نيز بهبود مي بخشد . حرارت دادن سريع سوسپانسيون هيدروكسيد اكسيد آهن با مقدار كافي Fe(OH)2 تا 90 درجه سانتي گراد نيز سبب پديدآمدن پيگمنتهاي اكسيد آهن سياه ميشود . اكسيد آهن نارنجي با ساختار لپيدوكروسيت ( Gama-FeOOH ) با رسوب دادن محلول هاي رقيق نمك آهن II با محلول سديم هيدروكسيد يا قلياييهاي ديگر رسوب داده مي شود تا به طور تقريبي خنثي شود .

سوسپانسيون حاصل براي مدت كوتاهي حرارت داده ميشود و آنگاه به سرعت سرد و اكسيد ميشود . پيگمنت هاي اكسيد آهن بسيار نرم با رنگ قرمز خالص را می توان با رسوب دادن جوانه هاي Fe2O3 Alpha - و سپس افزودن پيوسته محلولهاي نمك آهن II با اكسايش در هوا در 80 درجه سانتي گراد به دست آورد . يون هاي هيدروژن آزادشده توسط اكسايش و هيدروليز، با افزودن قليايي و ثابت نگه داشتن PH خنثي میشوند .

پيگمنت Alpha-Fe2O3 با واكنش دادن نمك آهن II با سديم هيدروكسايد اضافي و اكسايش در هوا و ترجيحا در حضور مقادير كم كاتيون هاي ديگر نيز می تواند به دست آيد . به احتمال زياد ، فرآيند Penniman متداول ترين روش توليد پيگمنت هاي اكسيد آهن زرد است .

اين روش به مقدار قابل توجهي نمك هاي خنثي تشكيل شده به عنوان محصولات جانبي را كاهش مي دهد . مواد اوليه شامل سولفات آهن II ، محلول سديم هيدروكسيد و آهن قراضه است . اگر سولفات داراي ناخالصي نمك زيادي باشد ، بايد آنرا با رسوبگذاري جذب نمود . آهن بايد بدون اجزاي آلياژي باشد .

اين فرآيند به طور معمول از دو مرحله تشكيل ميشود : در مرحله نخست ، جوانه ها توسط رسوب دادن سولفات آهن II با قليايي هايي مانند محلول سديم هيدروكسيد در 20 تا 50 درجه سانتي گراد با دمش هوا به وجود مي آيند .

بسته به شرايط ، جوانه هاي زرد ، نارنجي يا قرمز پديد مي آيد . سوسپانسيون جوانه ها به داخل ظرف داراي آهن قراضه پمپ شده و با آب رقيق مي شود . در اينجا فرآيند با رشد هيدروكسيد اكسيد آهن يا اكسيد آهن برروي جوانه ها كامل ميشود . سولفات آهن II رسوب كرده در سوسپانسيون جوانه ها ، با دمش هوا در 75 تا 90 درجه سانتي گراد اكسيد شده و به سولفات آهن III تبديل ميشود . سپس سولفات آهن III هيدروليز شده و FeOOH يا Alpha-Fe2O3 تشكيل ميشود .

سولفوريك اسيد آزادشده ، با آهن قراضه واكنش ميدهد و درنتيجه سولفات آهن II تشكيل ميشود كه سپس با هوا اكسيد ميشود . واكنش هاي انجام شده در اين فرآيند به شكل زير است :

2FeSO4 + 4NaOH + ½ O2 2FeOOH + 2Na2SO4 + H2O

2FeSO4 + 3H2O + ½ O2 FeOOH + 2H2SO4

Fe + H2SO4 FeSO4 + H2

بسته به شرايط و نوع رنگدانه ، زمان واكنش می تواند از دو روز تا چند هفته طول بكشد . در پايان واكنش ، ناخالصيهاي فلزي و ذرات درشت به وسيله الك يا هيدروسيكلون از جامد جدا شده و نمكهاي محلول در آب ، با شستن حذف مي شوند . خشك كردن با خشك كنهاي نواري يا اسپري دراير انجام مي گيرد و سپس از جداكننده ها يا آسياهاي جتي براي سايش بهره گرفته ميشود . برتري اصلي اين فرآيند نسبت به فرآيند رسوب گذاري ، در مقدار كم قليايي و سولفات آهن II موردنياز است .

قليايي ها تنها براي تشكيل جوانه ها استفاده مي شوند و مقدار نسبتا كم سولفات آهن II موردنياز در آغاز به صورت پيوسته توسط حل شدن آهن با سولفوريك اسيد آزادشده توسط هيدروليز ايجاد مي شود ، بنابراين اين فرآيند از نظر زيست محيطي بي خطر است . پيگمنت هاي اكسيد آهن به دست آمده با روش Penniman نرم هستند ، ويژگي هاي ترشوندگي خوبي دارند و گرايش كمي براي فلوكولاسيون دارند .

در شرايط مناسب ، فرآيند Penniman را می توان به طور مستقيم براي توليد پيگمنت هاي قرمز نيز به كار برد . آهن قراضه باقي مانده و ذرات درشت از پيگمنت جدا شده و سپس خشك و آسياب مي شود . اين پيگمنت ها در مقايسه با پيگمنتهاي قرمز سخت توليد شده با كلسيناسيون ، رنگ خالص تري دارد .

• فرآيند Laux

واكنش Bechman ( احياي تركيبات آروماتيك نيترو با آنتيموان يا آهن ) كه از سال 1854 شناخته شده است ، به طور معمول سبب به وجودآمدن يك اكسيد آهن سياه - خاكستري ميشود كه به عنوان پيگمنت غيرآلي مناسب نيست . Laux با افزودن محلول هاي كلريد آهن II يا آلومينيم كلرايد ، سولفوريك اسيد و فسفريك اسيد فرآيند را بهبود بخشيد تا پيگمنتهاي اكسيد آهن مرغوبي به دست آيد. به اين وسيله می توان پيگمنت هاي گوناگوني را با تغيير شرايط واكنش به دست آورد .

اين گستره شامل زرد تا قهوه اي ( مخلوط هايي از Alpha-FeOOHو یا Alpha-Fe2O3 و یا Fe2O3 ) و از قرمز تا سياه است . براي نمونه اگر كلريد آهن II افزوده شود ، پيگمنت سياه با قدرت رنگ دهي بسيار بالا به دست مي آيد ولي اگر تركيبات نيترو درحضور آلومينيم كلرايد احيا شوند ، پيگمنت هاي زرد مرغوبي به دست مي آيد .

افزودن فسفريك اسيد سبب تشكيل پيگمنتهاي قهوه اي روشن تا تيره با قدرت رنگ دهي خوب ميشود . كلسيناسيون اين محصولات ( براي نمونه در كوره هاي چرخان ) پيگمنت هاي قرمز روشن تا بنفش تيره ايجاد ميكند .

گونه و كيفيت پيگمنتنه تنها به ماهيت و غلظت افزودني ها ، بلكه به سرعت واكنش نيز بستگي دارد . اين سرعت به گونه آهن به كاررفته ، اندازه ذرات آن ، سرعت افزودن آهن و نيتروبنزن ( يا تركيب ديگري از نيترو ) و pH بستگي دارد .

براي رسوب دادن تركيبات آهن به قليايي نياز نيست ، تنها نزديک به 3 درصد مقدار تئوري اسيد براي حل كردن همه آهن نياز است . تركيب آروماتيك نيترو ، +Feرا به +Fe3 اكسيد مي كند . در هنگام هيدروليز و تشكيل پيگمنت ، اسيد آزاد ميشود و آهن فلزي بيشتري توسط اسيد آزادشده حل و به نمكهاي آهن II تبديل ميشود بنابراين به اسيد بيشتري نياز نيست .

مواد اوليه آهن مورداستفاده ، از اضافات ريخته گري و نورد به دست مي آيد و نبايد چرب و روغني باشد . اندازه مناسب ذرات ، با آسياب كردن و دانه بندي با الك لرزشي به دست مي آيد . آهن و تركيب نيترو، كم كم به تانك هم زن حاوي واكنش دهنده هاي ديگر ( مانند كلريد آهن II ، آلومينيم كلرايد ، سولفوريك اسيد و فسفريك اسيد ) افزوده ميشوند .

سپس مواد به سرعت تا نزديك 100 درجه سانتي گراد حرارت داده شده و در اين دما نگه داشته ميشوند تا واكنش كامل شود . تركيب نيترو احيا ميشود و تشكيل آمين ( مانند آنيلين از نيتروبنزن ) میدهد كه توسط تقطير يا بخار خارج ميشود . آهن واكنش نداده نيز خارج ميشود . سوسپانسيون درتانكهاي رسوبگذاري ، با آب رقيق شده و پيگمنت شسته ميشود تا نمكهاي آن خارج گردد و سپس توسط فيلترهاي چرخان ، فيلترميشود .

سپس می توان آن را برروي تسمه نقاله پنوماتيك يا اسپري دراير، خشك كرد تا پيگمنتهاي زرد يا سياه تشكيل شود . كلسيناسيون در اتمسفر غيراكسيدي در 500 تا 700 درجه سانتي گراد ، سبب بهبود قدرت رنگ دهي ميشود . سپس پيگمنتها ساييده ميشود. به دليل توليد همزمان آنيلين ، فرآيند Laux براي توليد اكسيد آهن بسيار مهم است . اين فرآيند ، محصولات جانبي مضر براي محيط زيست ايجاد نمي كند .

• فرآيندهاي توليدي ديگر

سه فرآيندي كه توضيح داده شد ، تنها فرآيندهايي هستند كه در مقياس انبوه استفاده ميشوند . فرآيندهاي زير در مقياس كوچك و براي كاربردهاي ويژه به كار برده ميشوند :

1 ) تجزيه حرارتي Fe(CO)5 براي توليد اسيد آهن شفاف

2 ) كريستاليزاسيون هيدروترمال براي توليد Alpha-Fe2O3 ديسكی شکل

---

ماشین آلات مورد نیاز ، جهت اجرای طرح توجیهی تولید رنگدانه اکسید آهن

---

 • ماشین مخزن تهيه محلول سولفات آهن

• ماشین راكتور

• ماشین ديگ بخار

• ماشین راكتور مجهز به دمنده هوا

• ماشین فيلتر پرس

• ماشین خشك كن

• ماشین آسيا

• ماشین پمپ

:: دانلود طرح توجیهی تیپ احداث کارخانه تولید رنگدانه اکسید آهن