专利名称：高新硫酸亚铁的制备技术
技术领域：
本发明涉及制备硫酸亚铁的方法，具体是硫铁矿在与硫酸与含三价铁废渣反应液中制备硫酸亚铁的方法。
背景技术：
硫酸亚铁即绿矾是一种重要的化工原料，用途极为广泛。在我国它主要来源于副产物，其主要制备方法及其缺点是用废铁硫酸法制备绿矾含有其它金属元素和硅等杂质，不能直接作为软磁铁氧体。
用钛白副产法制备的绿矾FeSO4·7H2O，其含量一般低于90％，使用时需要提纯。
采用废铁硫酸法制备绿矾产量有限，而且硫酸亚铁含有许多杂质，产品质量难以保证。
总之，这些方法所得硫酸亚铁质量低，铁皮消耗量大等不足之处。
目前有采用含三价铁的废渣如硫铁矿烧渣、铁泥、炼钢渣等为原料制备硫酸亚铁的方法。CN1125196A专利将硫铁矿烧渣、铁泥、含铁烟尘灰、铁矿石干燥分选得到铁精矿；然后在硫化还原炉中于700～800℃下用烟煤粉还原这些铁精矿；铁精矿还原后再硫酸酸浸制得硫酸亚铁。但是该方法过程复杂、能耗高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫酸亚铁的制备方法，用本方法制备的硫酸亚铁质量好，产量高，而且工艺过程简单、能耗低。
本发明的技术方案是首先将含三价铁废渣与浓度为30～70％的硫酸在80～130℃条件下反应0.5～5小时，得到含硫酸铁的酸性溶液，硫酸用量控制在含铁废渣与硫酸完全反应的理论用量的0.7～1.2倍；然后在含铁浓度为0.5～4mol/L的硫酸铁的酸性溶液中加入硫铁矿或硫精矿还原硫酸铁得到硫酸亚铁溶液，控制反应温度为50～130℃；再经-10～20℃冷却结晶、过滤、甩干、于40～80℃烘干得到七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)即绿矾。
本发明的优点与积极效果硫铁矿还原含铁废渣与硫酸反应所得溶液中的硫酸铁制备硫酸亚铁，其产品质量达到了GB10631-89工业优等品；本发明工艺简单、反应温度低、反应速度快，降低了硫酸亚铁生产成本、提高了硫酸亚铁产品质量，为消除含铁废渣的污染以及综合利用铁资源均起到了积极作用。
图1铁盐溶液制取工艺流程示意图。
图2硫铁矿还原法制备绿矾工艺流程示意图。
图3Fe3+还原率与反应时间的关系图。
为了提高硫铁矿的反应活性，本发明采用了机械活化硫铁矿还原含铁废渣与硫酸反应所得溶液中的硫酸铁。其机械活化过程是按球料比27～4∶1将硫铁矿或硫精矿加入球磨机(行星式离心球磨机、搅拌球磨机等)中，球磨时将磨筒密闭或加水球磨，以防止球磨时空气氧化硫铁矿或硫精矿。球磨4～8小时后得到活性硫铁矿或活性硫精矿。
在行星磨筒中按球料比为27∶1加入硫精矿进行机械活化。(不同球磨时间，Fe3+还原率与反应时间的关系如图3所示。由图3可知，相同反应条件下，活化时间越长，反应速度越快。在上述反应条件下，球磨时间为240min时，反应150min Fe3+还原率可达到98.26％；不球磨时间时，反应680min后，Fe3+还原率才达到58.76％。显然未活化的硫铁矿活性很低。
具体实施例方式实施例1首先在盛有硫酸溶液的10000ml的三颈瓶中，加入3kg烘干硫铁矿烧渣，其组分含量为FeO为0.5％、Fe3O4为15.96％、Fe2O3为74.10％；启动JB300-D型强力电动搅拌机搅拌，使烧渣均匀分布于反应液中，恒温电热套控制反应温度为115℃、硫酸浓度为50％、硫酸用量为理论用量的1.1倍、反应4h后加水稀释并过滤得含硫酸铁的溶液。
然后将80g硫铁矿或者机械活化了的硫精矿加入1000ml上述含硫酸铁的溶液中，其液固比为100∶8，在搅拌中进行反应，反应温度为100℃，其反应溶液组成为[Fe3+]＝2.130mol/L、[Fe2+]＝0.100mol/L、[H+]＝0.700mol/L。反应150min Fe3+还原率可达到98.26％；再将上述还原后的溶液过滤、冷结、结晶、过滤、甩干后烘干得到七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)。
实施例2取实施例1所得的硫酸铁的溶液3000mL，溶液中[Fe3+]＝2.130mol/L、[Fe2+]＝0.100mol/L、[H+]＝0.700mol/L，按液固比100∶20加入经ZJM-20型周期式搅拌球磨机球磨4h的硫酸矿600g，进行搅拌，反应温度为80℃、反应210min后Fe3+还原率达到96.75％；再将上述所得硫酸亚铁溶液在冰箱中冷却到-5℃、过滤、离心甩干、50℃烘干后得绿矾1.50kg，滤液中Fe2+＝0.440mol/L，Fe3+＝0.13mol/L。
所得绿矾样品质量如表1所示。由表1可知硫铁矿还原所得绿矾质量好于GB10531-89优等品质量，接近GB664-93化学试剂标准。
表1 硫精矿还原所得绿矾样品质量
权利要求
1.一种硫酸亚铁的制备方法，其特征在于首先将含三价铁废渣与浓度为30～70％的硫酸在80～130℃条件下反应0.5～5小时，得到含硫酸铁的酸性溶液，硫酸用量控制在含铁废渣与硫酸完全反应的理论用量的0.7～1.2倍；然后在含铁浓度为0.5～4mol/L的硫酸铁的酸性溶液中加入硫铁矿或硫精矿还原硫酸铁得到硫酸亚铁溶液，控制反应温度为50～130℃；再经-10～20℃冷却结晶、过滤、甩干、于40～80℃烘干得到七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)即绿矾。
2.按照权利要求1所述的硫酸亚铁的制备方法，其特征在于三价铁废渣是指硫铁矿烧渣、铁泥、钢渣、含铁炉灰以及铁矿石。
3.根据权利要求1所述的硫酸亚铁的制备方法，其特征在于硫铁矿或硫精矿包括经机械球磨活化后的硫铁矿、硫精矿。
4.根据权利要求1所述的硫酸亚铁的制备方法，其特征在于机械活化过程是按球料比将硫铁矿或硫精矿加入行星式离心球磨机械搅拌球磨机，密闭磨筒或以水为分散介质中球磨活化。
5.根据权利要求1所述的硫酸亚铁的制备方法，其特征在于含三价铁废渣与硫酸反应得到的含硫酸铁酸性溶液还包括硫酸铁溶液。
6.一种硫酸亚铁的制备方法，其特征在于首先在盛有硫酸溶液的10000ml的三颈瓶中，加入3kg烘干硫铁矿烧渣，其组分含量为FeO为0.5％、Fe3O4为15.96％、Fe2O3为74.10％；启动JB300-D型强力电动搅拌机搅拌，使烧渣均匀分布于反应液中，恒温电热套控制，反应温度为115℃、硫酸浓度为50％、硫酸用量为理论用量的1.1倍、反应4h后加水稀释并过滤得含硫酸铁的溶液。然后将80g硫铁矿或者机械活化了的硫精矿加入1000ml上述含硫酸铁的溶液中，其液固比为100∶8，在搅拌中进行反应，反应温度为100℃，其溶液组成为[Fe3+]＝2.130mol/L、[Fe2+]＝0.100mol/L、[H+]＝0.700mol/L。反应150min Fe3+还原率可达到98.26％；再将上述还原后的溶液过滤、冷结、结晶、过滤、甩干后烘干得到七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)。
7.一种硫酸亚铁的制备方法，其特征在于取含有硫酸铁的溶液3000mL，溶液中[Fe3+]＝2.130mol/L、[Fe2+]＝0.100mol/L、[H+]＝0.700mol/L，按液固比100∶20加入经机械活化4h的硫酸矿600g，进行动搅拌，反应温度为80℃、反应210min后Fe3+还原率达到96.75％；再将上述所得硫酸亚铁溶液在冰箱中冷却到-5℃、过滤、离心甩干、50℃烘干后得绿矾1.50kg，滤液中Fe2+＝0.440mol/L，Fe3+＝0.13mol/L。
全文摘要
本发明是硫铁矿在与硫酸与含三价铁废渣反应液中制备硫酸亚铁的方法，其特征在于首先将含三价铁废渣与硫酸在80～130℃条件下反应，得到含硫酸铁的酸性溶液，然后在含铁浓度为0.5～4mol/L的硫酸铁的酸性溶液中加入硫铁矿或硫精矿还原硫酸铁得到硫酸亚铁溶液，再经－10～20℃冷却结晶、过滤、甩干、于40～80℃烘干得到七水硫酸亚铁(FeSO
文档编号B09B3/00GK1519205SQ0310305
公开日2004年8月11日 申请日期2003年1月25日 优先权日2003年1月25日
发明者郑雅杰, 龚竹清 申请人:中南大学
