一種制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法，屬于無機(jī)化合物制備方法領(lǐng)域。本發(fā)明提供一種制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法，具體步驟包括：a將鐵的硫酸鹽或鐵氧化物于溫度300～700℃中，通入氣態(tài)硫磺，反應(yīng)20～120min，制得二硫化亞鐵和二氧化硫氣體；b步驟a所得的二氧化硫氣體用于制備硫酸。本發(fā)明所得的方法中原料的轉(zhuǎn)化率一般可達(dá)到90%以上，所得二硫化亞鐵的純度能達(dá)到80wt%以上。另外，本發(fā)明不僅能耗低，還原率高，且工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，易于控制，便于推廣。
【專利說明】一種制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法，屬于無機(jī)化合物制備方法領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]二硫化亞鐵是一種重要的化工原料，在橡膠、造紙、紡織、食品、火柴、電池等工業(yè)以及農(nóng)業(yè)中均有重要用途。二硫化亞鐵在自然界中主要以硫鐵礦形式存在，我國硫鐵礦主要以中低品位為主，平均品位為15%~18%，由于其純度較低，應(yīng)用也受到很多限制。我國硫鐵礦開發(fā)用途通常為兩種:一是已被全面關(guān)閉的土法煉磺工藝，生產(chǎn)的硫磺主要用于生產(chǎn)硫酸和化工原料，此法硫資源利用率低，環(huán)境污染嚴(yán)重；二是被洗選成硫精砂作為硫酸生產(chǎn)原料，但在洗選過程中排放大量尾礦渣(含硫3%~8% )優(yōu)質(zhì)高嶺土和洗選廢液，這不僅浪費(fèi)資源，同時(shí)給附近水域和周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
[0003]長(zhǎng)期以來，我國硫酸工業(yè)以硫鐵礦為主要原料，硫鐵礦制酸主要包括焙燒、氣體凈化、轉(zhuǎn)化和干燥吸收四部分。硫鐵礦制酸每生產(chǎn)It硫酸就會(huì)產(chǎn)生0.8~0.9t硫鐵礦燒渣，其中含有豐富的鐵資源 ，但由于其含雜質(zhì)較多，回收利用難度大，造成資源的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明提供一種制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法，利用該方法所得二硫化亞鐵的純度一般能達(dá)80wt%以上，轉(zhuǎn)化率可達(dá)95%以上。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供一種制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法，具體步驟包括:
[0007]a將鐵的硫酸鹽或鐵氧化物于溫度300~700°C中，通入氣態(tài)硫磺，反應(yīng)20~120min,制得二硫化亞鐵和二氧化硫氣體。
[0008]b步驟a所得的二氧化硫氣體用于制備硫酸。
[0009]所述步驟a中的鐵的硫酸鐵鹽為硫酸亞鐵或硫酸高鐵中的至少一種。
[0010]所述步驟a中的鐵氧化物為三氧化二鐵、四氧化三鐵(Fe3O4)或氧化亞鐵(FeO)中的至少一種。
[0011 ] 所述步驟a中鐵的硫酸鹽或鐵氧化物的含水量≤15wt%。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟a中鐵的硫酸鹽或鐵氧化物控制其含水量≤15wt°/c^^方法為:于50~300°C下干燥10~120min即可。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟a中還通入還原性小于氣態(tài)硫的氣體形成混合氣體，其中，氣態(tài)硫磺與混合氣體的體積比≥15%,混合氣體的氣速標(biāo)況下是100ml/min。
[0014]更優(yōu)選的，所述氣態(tài)硫磺與混合氣體的體積比為15~85%。
[0015]所述還原性小于氣態(tài)硫磺的氣體為氮?dú)狻鈶B(tài)硫、二氧化碳或二氧化硫中的至少一種。[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017]1、本發(fā)明制備二硫化亞鐵的方法采用氣態(tài)硫磺與鐵的硫酸鹽或鐵氧化物反應(yīng)制備二硫化亞鐵，該方法制備工藝步驟簡(jiǎn)單，操作容易控制，生產(chǎn)效率高，便于推廣。
[0018]2、由于本發(fā)明采用的是氣態(tài)硫磺與原料反應(yīng)，無論從理論反應(yīng)發(fā)生溫度還是反應(yīng)物之間的接觸面積來說，反應(yīng)都更容易發(fā)生；本發(fā)明原料的轉(zhuǎn)化率一般可達(dá)到90%以上，產(chǎn)物純度一般也能達(dá)到80wt%以上。
[0019]3、本發(fā)明采用的是氣-固反應(yīng)機(jī)理，反應(yīng)后的固體產(chǎn)物不會(huì)帶入除原料外的其他雜質(zhì)，因而所產(chǎn)生的二硫化亞鐵質(zhì)量高，且其副產(chǎn)的二氧化硫氣體(其濃度為> 10vol%)可以用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝生產(chǎn)硫酸。
[0020]因此本發(fā)明不僅能耗低，還原率高，且工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，易于控制，便于推廣。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明提供一種制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法，包括如下步驟:
[0022]a將鐵的硫酸鹽或鐵氧化物于溫度300~700°C中，通入氣態(tài)硫磺，反應(yīng)20~120min，制得二硫化亞鐵和二氧化硫氣體；該步驟中，若溫度過低反應(yīng)則難以進(jìn)行，溫度過高能耗高并且二硫化亞鐵在較高溫度下容易分解；反應(yīng)時(shí)間過短原料轉(zhuǎn)化率會(huì)較低，反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)的話能耗也高；
[0023]b步驟a所得的二氧化硫氣體用于制備硫酸。
[0024]所述步驟a中鐵的硫酸鹽或鐵氧化物的含水量≤15wt% ;因?yàn)轶w系中會(huì)產(chǎn)生SO2,水量太高會(huì)腐蝕設(shè)備。
[0025]優(yōu)選的，所述步驟a中鐵的硫酸鹽或鐵氧化物控制其含水量< 15wt%的方法為:于50~300°C下干燥10~120min即可。
[0026]優(yōu)選的，所述步驟a中還通入還原性小于氣態(tài)硫磺的氣體形成混合氣體，其中，氣態(tài)硫磺與混合氣體的體積比> 15%，所述方法之所以在還原性小于氣態(tài)硫的氣體氛圍中進(jìn)行，主要是硫磺需要一些氣體來帶動(dòng)，再者出于兩種考慮，一是氣氛中氣體不能和硫磺發(fā)生反應(yīng)，二是氣氛中除硫磺的氣體不能和原料反應(yīng)；混合氣體中，之所以限定硫磺氣態(tài)硫磺的體積份數(shù)> 15%，因?yàn)闅鈶B(tài)硫磺份數(shù)太低的話，相應(yīng)的硫磺也就少了，轉(zhuǎn)化率不高，而且需要的氣體也會(huì)很多。更優(yōu)選的，氣態(tài)硫磺與混合氣體的體積比為15~85%。
[0027]所述還原性小于氣態(tài)硫磺的氣體為氮?dú)?、氣態(tài)硫、二氧化碳或二氧化硫中的至少一種。
[0028]下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要指出的是實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
[0029]實(shí)施例1 二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的制備方法
[0030]a、將Ig硫酸亞鐵于50°C下干燥120min ；
[0031]b、將干燥后的硫酸亞鐵原料于氮?dú)夂蜌鈶B(tài)硫氣氛、400°C中，通入氣態(tài)硫磺(其中，氣態(tài)硫磺占混合氣體總體積的60%，即S/ (S+N2)的體積份率為60%，氣體總氣速在標(biāo)況下是100ml/min),反應(yīng)45min,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為9.5vol%,可采用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝生產(chǎn)硫酸。
[0032]經(jīng)測(cè)定，硫酸亞鐵的轉(zhuǎn)化率為92 %，二硫化亞鐵的純度達(dá)85wt%。
[0033]實(shí)施例2 二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的制備方法
[0034]a、將2g硫酸亞鐵100°C下干燥80min ；
[0035]b、將干燥后的硫酸亞鐵原料于氮?dú)?、氣態(tài)硫和二氧化碳?xì)夥眨?00°C下，通入氣態(tài)硫磺(其中，氣態(tài)硫磺占混合氣體總體積的35%，即S/(S+N2+C02)的體積份率為35%，氣體總氣速在標(biāo)況下是100ml/min,反應(yīng)35min,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為15vol%，可采用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝生產(chǎn)硫酸。
[0036]經(jīng)測(cè)定，硫酸亞鐵的轉(zhuǎn)化率為94%，二硫化亞鐵的純度達(dá)90wt%。[0037]實(shí)施例3 二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的制備方法
[0038]a、將2g硫酸高鐵于200°C下干燥60min ；
[0039]b、將干燥后的硫酸高鐵原料于氮?dú)?、氣態(tài)硫和二氧化硫氣氛、600°C中，通入氣態(tài)硫磺(其中，氣態(tài)硫磺占混合氣體總體積的35%，即S/(S+N2+S02)的體積份率為35%，氣體總氣速在標(biāo)況下是100ml/min,反應(yīng)80min,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為12vol%，可采用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝生產(chǎn)硫酸。
[0040]經(jīng)測(cè)定，硫酸高鐵的轉(zhuǎn)化率為96 %，二硫化亞鐵的純度達(dá)95wt%。
[0041 ] 實(shí)施例4 二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的制備方法
[0042]a、將4g硫酸高鐵于300°C下干燥IOmin ；
[0043]b、將干燥后的硫酸高鐵原料于氮?dú)?、氣態(tài)硫、二氧化硫和二氧化碳?xì)夥铡?00 V中，通入氣態(tài)硫磺(其中，氣態(tài)硫磺占混合氣體總體積的20%，即S/(S+N2+C02+S02)的體積份率為20%,氣體總氣速在標(biāo)況下是100ml/min,反應(yīng)IOOmin,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為10vol%，可采用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝生產(chǎn)硫酸。
[0044]經(jīng)測(cè)定，硫酸高鐵的轉(zhuǎn)化率為95 %，二硫化亞鐵的純度達(dá)92wt%。
[0045]實(shí)施例5 二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的制備方法
[0046]a、將4g硫酸高鐵于200°C下干燥120min ；
[0047]b、將干燥后的硫酸高鐵原料于氮?dú)?、氣態(tài)硫、二氧化硫和二氧化碳?xì)夥铡?50 V中，通入氣態(tài)硫磺(其中，氣態(tài)硫磺占混合氣體總體積的15%，即S/(S+N2+C02+S02)的體積份率為15%,氣體總氣速在標(biāo)況下是100ml/min,反應(yīng)40min,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為18vol%，可采用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝生產(chǎn)硫酸。
[0048]經(jīng)測(cè)定，硫酸高鐵的轉(zhuǎn)化率為93 %，二硫化亞鐵的純度達(dá)88wt%。
[0049]實(shí)施例6 二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的制備方法
[0050]a、將4g硫酸高鐵于300°C下干燥IOOmin ；
[0051]b、將干燥后的硫酸高鐵原料于氮?dú)夂蜌鈶B(tài)硫氣氛、550°C中，通入氣態(tài)硫磺(其中，氣態(tài)硫磺占混合氣體總體積的85%，即S/(S+N2)的體積份率為85%，氣體總氣速在標(biāo)況下是100ml/min,反應(yīng)20min,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為20vol%,可采用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝生產(chǎn)硫酸。
[0052]經(jīng)測(cè)定，硫酸高鐵的轉(zhuǎn)化率為94%，二硫化亞鐵的純度達(dá)90wt%。
[0053]實(shí)施例7 二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的制備方法
[0054]a、將2g三氧化二鐵于250°C下干燥50min ；[0055]b、將干燥后的三氧化二鐵原料于氮?dú)?、氣態(tài)硫和二氧化碳?xì)夥铡?00°C中，通入氣態(tài)硫磺(其中，氣態(tài)硫磺占混合氣體總體積的30%，即S/(S+N2+C02)的體積份率為30%，氣體總氣速在標(biāo)況下是100ml/min,反應(yīng)60min,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為10.5vol%，可采用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝生產(chǎn)硫酸。
[0056]經(jīng)測(cè)定，三氧化二鐵的轉(zhuǎn)化率為90 %，二硫化亞鐵的純度達(dá)80wt%。
[0057]實(shí)施例8 二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的制備方法
[0058]a、將2g三氧化二鐵于150°C下干燥90min ；
[0059]b、將干燥后的三氧化二鐵原料于氮?dú)?、氣態(tài)硫和二氧化硫氣氛、700°C中，通入氣態(tài)硫磺(其中，氣態(tài)硫磺占混合氣體總體積的40%，即S/(S+N2+S02)的體積份率為40%，氣體總氣速在標(biāo)況下是100ml/min,反應(yīng)120min,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為10vol%，可采用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝生產(chǎn)硫酸。[0060]經(jīng)測(cè)定，三氧化二鐵的轉(zhuǎn)化率為98 %，二硫化亞鐵的純度達(dá)95wt%。
【權(quán)利要求】
1.一種制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法，其特征在于，包括如下步驟： a將鐵的硫酸鹽或鐵氧化物于溫度300~700°C中，通入氣態(tài)硫磺，反應(yīng)20~120min，制得二硫化亞鐵和二氧化硫氣體； b步驟a所得的二氧化硫氣體用于制備硫酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法，其特征在于，所述步驟a中的鐵的硫酸鐵鹽為硫酸亞鐵或硫酸高鐵中的至少ー種；鐵氧化物為三氧化二鐵、四氧化三鐵或氧化亞鐵中的 至少ー種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法，其特征在于，所述步驟a中鐵的硫酸鹽或鐵氧化物的含水量< 15wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法，其特征在于，所述步驟a中鐵的硫酸鹽或鐵氧化物控制其含水量≤15wt%的方法為：于50~300°C下干燥10~120min即可。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法，其特征在于，所述步驟a中還通入還原性小于氣態(tài)硫磺的氣體形成混合氣體，其中，氣態(tài)硫磺與混合氣體的體積比≥15%，混合氣體的氣速標(biāo)況下是100ml/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法，其特征在干，所述氣態(tài)硫磺與混合氣體的體積比為15~85%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備二硫化亞鐵聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法，其特征在于，所述還原性小于氣態(tài)硫磺的氣體為氮?dú)?、氣態(tài)硫、二氧化碳或二氧化硫中的至少ー種。
【文檔編號(hào)】C01B17/74GK103539209SQ201310554864
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】楊林, 蔣兵, 王辛龍, 陳曉東, 楊秀山, 孔行健, 張志業(yè) 申請(qǐng)人:四川大學(xué)