專利名稱：從磁鐵礦生產(chǎn)七水硫酸亞鐵工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)鹽領(lǐng)域，涉及一種七水硫酸亞鐵的生產(chǎn)工藝，特別是用磁鐵礦作為原料，采用酸溶—還原兩步法生產(chǎn)七水硫酸亞鐵的工藝。
背景技術(shù)：
目前工業(yè)上用的七水硫酸亞鐵的生產(chǎn)方法有兩種第一種是鐵屑—硫酸法生產(chǎn)七水硫酸亞鐵，其生產(chǎn)工藝是硫酸與鐵屑反應(yīng)，經(jīng)沉淀、結(jié)晶、脫水即得硫酸亞鐵。其化學(xué)反應(yīng)如下
第二種是鈦白副產(chǎn)法生產(chǎn)七水硫酸亞鐵，其生產(chǎn)工藝是用硫酸分解鈦鐵礦，生成FeSO4及Fe2(SO4)3，其中三價(jià)鐵用鐵絲還原，經(jīng)冷凍結(jié)晶，可獲得副產(chǎn)品FeSO4·7H2O，其化學(xué)反應(yīng)如下
上述兩種生產(chǎn)方法存在的問題是鐵屑—硫酸法生產(chǎn)七水硫酸亞鐵，其原料鐵屑價(jià)格較高，易受鋼鐵價(jià)格的波動(dòng)，且其來源有限，不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；鈦白副產(chǎn)法生產(chǎn)七水硫酸亞鐵，消耗大量的硫酸，生產(chǎn)過程中排放的廢酸、廢水、廢渣和廢氣，嚴(yán)重污染環(huán)境，且產(chǎn)品七水硫酸亞鐵的雜質(zhì)含量較高，產(chǎn)品的等級(jí)較低。
天然磁鐵礦主要用于鋼鐵冶煉工業(yè)中作為高爐煉制生鐵的原料。七水硫酸亞鐵俗稱綠礬，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、飼料及污水處理等行業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有七水硫酸亞鐵的生產(chǎn)工藝中，原料鐵屑價(jià)格較高及來源有限、不適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，以及產(chǎn)品雜質(zhì)含量高、等級(jí)低和生產(chǎn)中排出的廢水、廢氣、廢渣嚴(yán)重污染環(huán)境的問題，提供一種原料價(jià)廉易得、適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)、無環(huán)境污染的從磁鐵礦生產(chǎn)七水硫酸亞鐵的工藝。
本發(fā)明解決上述問題，達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是將磁鐵礦石經(jīng)機(jī)械破碎，磨礦加工為80～100目，并精選至TFe＞64％的礦粉；其次是在礦粉中加入工業(yè)硫酸與礦粉中的Fe3O4進(jìn)行酸溶反應(yīng)生成硫酸高鐵溶出液，過濾并用水稀釋；最后用鐵屑將稀釋的溶出液中的硫酸高鐵還原為硫酸亞鐵，過濾并在低溫下使還原液析出七水硫酸亞鐵結(jié)晶，分離結(jié)晶并進(jìn)行真空干燥，即得七水硫酸亞鐵。
其中，所述的酸溶反應(yīng)的原料配比為工業(yè)硫酸與礦粉中的Fe3O4的摩爾比為1∶5；所述的酸溶反應(yīng)的最佳工藝條件是硫酸濃度為40％、反應(yīng)溫度為100℃、反應(yīng)時(shí)間為1.5hr，磁鐵礦的溶出率為96％以上；所述的酸溶反應(yīng)生成硫酸高鐵溶出液，過濾并用水稀釋至23～24°Be′，再進(jìn)行還原反應(yīng)；所述的還原反應(yīng)操作條件為反應(yīng)溫度為50℃～80℃、反應(yīng)時(shí)間為2.0hr時(shí)，高鐵還原為亞鐵可達(dá)100％；所述的真空干燥七水硫酸亞鐵的溫度為≤65℃，真空度為13.33KPa、干燥時(shí)間為2.0hr。
本發(fā)明實(shí)施上述技術(shù)方案的創(chuàng)新之處在于用磁鐵礦粉取代鐵屑生產(chǎn)七水硫酸亞鐵，原料儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉、適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，90年已探明的儲(chǔ)量有50120Mt，其中工業(yè)儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的67.9％，居世界前列；而來源于零件機(jī)械加工的鐵屑產(chǎn)量有限，不適合于規(guī)?；B續(xù)化生產(chǎn)。本發(fā)明原料成本低廉，按可比價(jià)格計(jì)算，原料成本下降45％。本發(fā)明提出了一種酸溶—還原兩步工藝，克服了鈦白副產(chǎn)法工藝中存在的大量的廢水、廢氣、廢渣對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染；而且通過本工藝生產(chǎn)的七水硫酸亞鐵產(chǎn)品純度高，雜質(zhì)含量低，符合國標(biāo)GB10531-89的工業(yè)水處理劑一等品。該產(chǎn)品的技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)如下表1、表2表1.產(chǎn)品的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)

表2.產(chǎn)品微量元素含量單位ug/g＝10-6(ppm)＝10-4％

具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明取產(chǎn)于山西峨口的的磁鐵礦作為生產(chǎn)七水硫酸亞鐵的原料，經(jīng)機(jī)械粉碎、磨礦加工為100目，并用磁選或者浮選等方法精選為65％的礦粉，用硫酸—磷酸混合酸分解法、重鉻酸鉀容量法分別測(cè)定全鐵及亞鐵含量見表1表1山西峨口磁鐵礦粉的鐵含量

磁鐵礦粉和工業(yè)硫酸為原料依次進(jìn)行如下步驟(1)酸溶按磁鐵礦粉中Fe3O4與工業(yè)硫酸的摩爾比為1∶5，向磁鐵礦粉中加入濃度為40％的硫酸，在反應(yīng)溫度100℃下反應(yīng)1.5小時(shí)，使磁鐵礦中各種價(jià)態(tài)的鐵的氧化物能游離于溶液中，溶出率為96％以上。酸溶過程的化學(xué)反應(yīng)為
(2)還原將過濾并稀釋至23～24Bé(比重為1.1896～1.1995)的硫酸高鐵溶液加熱至50℃～80℃并投入過量的還原劑鐵屑，進(jìn)行如下還原反應(yīng)
還原反應(yīng)約2.0hr，高鐵Fe3+還原為亞鐵Fe2+可達(dá)100％(以硫氰酸銨指示不顯紅色)。還原過程同時(shí)進(jìn)行如下反應(yīng)
(3)結(jié)晶硫酸亞鐵還原液在0℃左右自溶液中結(jié)晶析出七水硫酸亞鐵晶體即綠礬
還原液中硫酸亞鐵的濃度很高，當(dāng)達(dá)到2.3～2.6mol/l(35～40％)時(shí)，在常溫下即可結(jié)晶出淡綠色的硫酸亞鐵晶體。為了提高硫酸亞鐵的收率，參照硫酸亞鐵在水中的溶解度數(shù)據(jù)，還原液采用冷凍至0℃的方法對(duì)得率有利，不僅可快速結(jié)晶出七水硫酸亞鐵，母液量少，且母液中產(chǎn)品的殘留量也少。這樣，結(jié)晶母液可直接送到配酸工段作稀釋濃硫酸之用。若采用自然結(jié)晶，一是時(shí)間長，占有結(jié)晶池面積大；二是夏日氣溫高，析出的晶體少，母液中產(chǎn)品的殘留量偏高，不宜作酸浸液的稀釋劑，須將母液二次濃縮、結(jié)晶。
(4)真空干燥析出的七水硫酸亞鐵晶體經(jīng)液固分離后，含有殘留母液。因七水硫酸亞鐵在干燥空氣中易風(fēng)化，在潮濕空氣中易氧化成棕黃色的堿式硫酸鐵，加熱至56.6℃時(shí)由七水物轉(zhuǎn)變?yōu)樗乃铮?4.4℃又轉(zhuǎn)化一水物”知，普通干燥100℃將得到一水物，為此采用低于≤65℃、真空度13.332Kpa下真空干燥2.0hr，即得七水硫酸亞鐵產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.從磁鐵礦生產(chǎn)七水硫酸亞鐵工藝，其特征是將磁鐵礦石經(jīng)機(jī)械破碎，磨礦加工為80～100目，并精選至TFe＞64％的礦粉；其次是在礦粉中加入工業(yè)硫酸與礦粉中的Fe3O4進(jìn)行酸溶反應(yīng)生成硫酸高鐵溶出液，過濾并用水稀釋；最后用鐵屑將稀釋后的溶出液中的硫酸高鐵還原為硫酸亞鐵，過濾并在低溫下使還原液析出七水硫酸亞鐵結(jié)晶，分離結(jié)晶并進(jìn)行真空干燥，即得七水硫酸亞鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從磁鐵礦生產(chǎn)七水硫酸亞鐵工藝，其特征是酸溶反應(yīng)的原料配比為工業(yè)硫酸與礦粉中的Fe3O4的摩爾比為1∶5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從磁鐵礦生產(chǎn)七水硫酸亞鐵工藝，其特征是酸溶反應(yīng)的最佳工藝條件是硫酸濃度為40％、反應(yīng)溫度為100℃、反應(yīng)時(shí)間為1.5hr，磁鐵礦的溶出率為96％以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從磁鐵礦生產(chǎn)七水硫酸亞鐵工藝，其特征是酸溶反應(yīng)生成硫酸高鐵溶出液，過濾并用水稀釋至23～24°Be′，再進(jìn)行還原反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從磁鐵礦生產(chǎn)七水硫酸亞鐵工藝，其特征是還原反應(yīng)操作條件是反應(yīng)溫度為50℃～80℃、反應(yīng)時(shí)間為2.0hr時(shí)，高鐵還原為亞鐵可達(dá)100％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從磁鐵礦生產(chǎn)七水硫酸亞鐵工藝，其特征在于真空干燥七水硫酸亞鐵的溫度為≤65℃，真空度為13.33KPa、干燥時(shí)間為2.0hr。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從磁鐵礦生產(chǎn)七水硫酸亞鐵工藝，該工藝是將磁鐵礦經(jīng)破碎，磨礦加工為80～100目，并精選至T
文檔編號(hào)C01G49/14GK1597538SQ20041001247
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月6日
發(fā)明者何凱, 邵建鋼 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)