引言：

氧化铁黑是一种常用的无机颜料，具有优异的着色性能和耐候性，在建筑、涂料和塑料等领域被广泛应用。

1. 什么是氧化铁黑？

作为一种重要的无机彩色颜料，铁系颜料年产量在无机彩色颜料市场中占据首要地位。随着全球环保意识的增强，无机铁系颜料的无毒、无嗅、无污染等特点，逐渐取代了有机颜料以及铅系列、铬系列等有毒无机颜料，成为首选。氧化铁颜料主要用于建筑行业中的酚醛防锈漆填料和重防腐涂料底漆。在橡胶、塑料着色中，不仅起到补强老化的作用，还能保护有机物免受紫外光降解影响。此外，它也被广泛应用于人造大理石、陶瓷和水泥地面的着色。

氧化铁黑分子式为Fe3O4，CAS号为1309-38-2。氧化铁黑为黑色粉末，是Fe2O3和FeO的加成物，不溶于水，具有磁性，着色力和遮盖力很高。氧化铁黑作为工业原料，在水彩、油墨中用量也很大，复印机专用的磁性碳粉就是针形氧化铁黑。另外，氧化铁黑因其无毒、无污染等特点，法国、日本还用于高级化妆品的生产。在当代电气化和信息化社会中，磁性材料的应用非常广泛，四氧化三铁作为一种多功能磁性材料，在肿瘤的治疗、微波吸收材料、催化剂载体、细胞分离、磁记录材料、磁流体、医药等领域均已有广泛的应用，具有广阔的发展前景。氧化铁黑的结构如下图所示：

2. 氧化铁黑的性质

氧化铁黑，又称磁铁矿 (Fe3O4)，是一种由铁和氧形成的天然矿物。它是磁性最强的氧化铁，具有多种工业用途。以下是其一些主要特性：

（1）化学特性

化学式：Fe3O4黑色矿物，黑色条纹

粉末状可溶于盐酸

在 1538℃时分解为氧化铁

（2）物理特性

颜色：黑色或深棕色

光泽：金属光泽至暗淡

晶系：等轴晶系

熔点：1538℃(lit.)

密度：4.8-5.1 g/mL at 25℃(lit.)

比重：1.19

磁性：强磁性

3. 氧化铁黑的用途

（1）氧化铁黑在陶瓷应用中用作铁的来源，特别是在价格和黑色原色很重要的上釉中。氧化铁在高温下烧制后为釉料提供颜色。可提供高纯度、低重金属含量的等级。

（2）黑色铁粉还用作各种非陶瓷产品的着色剂。

（3）一些氧化铁颜料广泛用于化妆品领域。它们被认为是无毒、防潮和不渗色的。被评为化妆品安全等级的氧化铁是合成生产的，以避免包含天然氧化铁中通常存在的杂质。

（4）氧化铁黑也用于防腐目的。氧化铁黑还用于防腐涂料（用于许多桥梁和铁塔）。

（5）氧化铁在磁共振成像中用作造影剂，以缩短质子弛豫时间（T1、T2 和 T2）。超顺磁性造影剂由水不溶性结晶磁芯组成，通常是磁铁矿 (Fe3O4)。平均核心直径范围为 4 至 10 纳米。该结晶核心通常被一层糊精或淀粉衍生物包裹。颗粒的总尺寸表示为平均水合颗粒直径。

4. 生产和制造

目前， 氧化铁黑的制备方法有共沉淀法、直接合成法、氢氧化亚铁氧化法、氨法氧化法、苯胺法、铁黄还原法、水热法等。共沉淀法制备氧化铁黑是指在含有Fe3+与Fe2+离子的溶液中加入沉淀剂， 将铁离子均匀沉淀出来， 再将沉淀物脱水得到目标产物， 是一种常用的材料制备方法。

（1）加成法

先将硫酸亚铁溶液与液碱(NaOH)混合，反应生成Fe(OH)2，再按比例加入适量铁黄下脚料(Fe2O3)，在95~100℃进行加成反应(反应时间约6~8 h)生成铁黑。

中国上规模的老厂都是用加成法，在反应过程中分段加入铁黄下脚料，反应过程中不用鼓空气氧化，反应时间较长，耗能大，产品着色力浅。

（2）沉淀氧化法

将经过净化的硫酸亚铁溶液与液碱中和后，生成Fe(OH)2，随后升温至85~95℃，同时通入空气氧化（同时起搅拌作用），制备氧化铁黑浆料，再经过过滤、洗涤、干燥、细磨和拼混步骤制得氧化铁黑产品。这种直接氧化方法对传统加成法构成一种创新，其产品着色性能优于加成法，但因液碱用量大且价格较高，生产成本相对较高。

（3）氨法

将氨水加入净化后的硫酸亚铁溶液中，控制溶液pH在9~10左右，制得含Fe(OH)2和(NH4)2SO4的胶状液。然后升温至70~80℃，同时通入空气氧化(兼起搅拌作用)制得氧化铁黑料浆，再经过滤、洗涤、干燥、细磨、拼混得氧化铁黑产品;滤液经蒸发可制硫铵。虽然该法所制得的铁黑质量能达到国家一级品标准，生产成本有所降低，副产品(NH4)2SO4可以回收作肥料，但由于在生产过程中难免会造成溶液中游离氨的挥发，因而具有一定的环境污染，在环保要求越来越高的今天，该法将会受到一定的制约。

5. 结论

氧化铁黑作为一种重要的无机彩色颜料，在各个领域中发挥着重要作用。其优异的性能和广泛的应用前景，使其成为颜料行业中不可或缺的一部分。随着技术的不断发展和需求的不断增加，氧化铁黑必将继续在各个领域中展现出其卓越的表现，为人们生活和工作带来更多的色彩和美感。

参考：

[1]刘吉军,李明玉,卢峰,等. 共沉淀法制备氧化铁黑的影响因素研究 [J]. 现代化工, 2018, 38 (02): 139-143. DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2018.02.033.

[2]朱井安. 氧化铁黑生产工艺的优化 [J]. 广东化工, 2012, 39 (13): 55-57.

[3]https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Iron-Oxide-Black

[4]https://iron-powder.com/black-iron-oxide/