專利名稱：一個(gè)液相法工藝流程生產(chǎn)氧化鐵及硫酸鉀、氯化銨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化工生產(chǎn)領(lǐng)域，涉及工業(yè)化的氧化鐵及硫酸鉀、氯化銨的生產(chǎn)方法(工藝流程)。1.工業(yè)氧化鐵是生產(chǎn)鐵氧體磁性材料最基礎(chǔ)的原料，而后者廣泛用于各種通信、廣播電視、計(jì)算機(jī)及其它電子工業(yè)；硫酸鉀主要用于忌氯的經(jīng)濟(jì)作物，如煙草、茶葉、果樹、葡萄、馬鈴薯、 藥材、高檔蔬菜等。因此，無論工業(yè)氧化鐵，還是硫酸鉀，市場前景均非常廣闊。2.國內(nèi)外生產(chǎn)工業(yè)氧化鐵和硫酸鉀的工藝路線2.1生產(chǎn)工業(yè)氧化鐵的工藝路線2.1.1硫酸亞鐵在稀堿(NaOH)溶液中通入O2進(jìn)行氧化，生成α-鐵的氫氧化物[α-(FeO)OH]，再經(jīng)高溫焙燒生成α-Fe2O3。2.1.2硫酸亞鐵在濃堿(NaOH)溶液中加O2生成Fe(OH)3和Fe(OH)2，高溫下焙燒生成α-Fe2O3。2.1.3氯化亞鐵(FeCl2)在濃堿(NaOH)溶液中通入O2氧化生成鐵的氫氧化物，高溫還原條件下生成Fe3O4，再經(jīng)200-300℃下氧化生成α-Fe2O3。(以上參考1、Penniman RS，Zoph NM.1921，US.Patent，1368784；2、Camras M.1954，US.Patent，2694695；3、Van Oosterhout GW.1965，Proc.Int.Conf.on Magnetism，Nottingham，P.529；4、Yamamoto N.1968，Buil.Inst.Chem.Res.Kyoto Uaiv.，46，28；5、Leutner B，et al.1973，US.Patent，3769087；6、Umano S.1975，Japan Patent，7580499；7、Koster EG，et al.1976，Ger Patent，2447386；8、Лукащина，Е.Н.Технология химии，1980(1)8-109、蘇聯(lián)專利，CCCP，1975，47804210、Wohlfarth主編.劉增屯等譯.鐵磁性材料—磁有序物質(zhì)特性手冊.卷II.
北京電子工業(yè)出版社，1993，266-336)2.1.4上述工藝路線的共同特點(diǎn)①中間產(chǎn)物均是生成鐵的氫氧化物膠體，很難過濾，也無法用水充分沖洗除去雜質(zhì)；②由于在NaOH溶液中反應(yīng)，在氫氧化鐵膠體表面必將包敷含硫酸鈉或氯化鈉的水膜，因此影響氧化鐵的質(zhì)量；③均有廢料硫酸鈉或氯化鈉。2.2硫酸鉀生產(chǎn)的工藝路線2.2.1曼海法(Mannheim，又稱硫酸法)目前世界上硫酸鉀總產(chǎn)量的一半系此法生產(chǎn)，該方法的反應(yīng)分兩步進(jìn)行
每生產(chǎn)1噸硫酸鉀副產(chǎn)27％鹽酸1.5噸。2.2.2復(fù)分解法生產(chǎn)原料有Na2SO4、(NH4)2SO4、CaSO4、MgSO4等。鉀的轉(zhuǎn)化率較低，僅為28.9％-84％，而且有副產(chǎn)品NaCl、CaCl2、MgCl2等，難以處理。2.2.3締置法原料和化學(xué)反應(yīng)與曼海姆法相同，不同之處是加入有機(jī)醇和有機(jī)胺締合劑，代替了曼海姆法需高溫才能進(jìn)行的第二步反應(yīng)。2.2.4溶劑萃取法以色列IMI公司最推崇的方法，利用萃取劑可完成Mannheim法第二步需高溫才能完成的反應(yīng)。腐蝕性降低，設(shè)備投資約減少一半，但萃取劑價(jià)格高，所以生產(chǎn)成本較高。
以上方法的主要問題是有廢物(廢渣或廢液)產(chǎn)生或生產(chǎn)成本太高。
(以上部分參考1、潘長華主編.實(shí)用小化工生產(chǎn)大全.第一卷無機(jī)化工產(chǎn)品·復(fù)混肥料·農(nóng)藥·獸藥，化學(xué)工業(yè)出版社，1996，415-4202、汪家銘.國內(nèi)外硫酸鉀的生產(chǎn)狀況與市場前景.化工商品科技情報(bào)，1995(2)26-303、童義平.國外K2SO4生產(chǎn)綜述.海湖鹽與化工，1995，24(2)42-444、寇麗華.國內(nèi)外硫酸鉀生產(chǎn)與消費(fèi)情況.湖北化工，1995，(3)11-145、董萬森.我國硫酸鉀生產(chǎn)概況.化工科技動態(tài)，1995，(7)4-56、楊金習(xí).生產(chǎn)硫酸鉀新工藝的研究.海湖鹽與化工，1995，24(2)1-37、張夫道.我國硫酸鉀生產(chǎn)技術(shù)的新突破.土壤肥料，1997，(1)468、專利一種制取硫酸鉀的方法，CN10936799、專利manufacture of potassium sulfate and ammunium potassium sulfatefrom potassium chloride and waste iron(II)sulfate，CA104170872u10、專利Use waste iron(II)sulfate for preparation of ammunium potassiumsulfate and iron oxides，CA11426639n)3.本發(fā)明人曾于1994-1996年與南京暢暢技術(shù)化學(xué)有限公司合作，用固相化學(xué)配位法生產(chǎn)硫酸鉀及副產(chǎn)品氧化鐵和氯化銨。該固相法的特點(diǎn)是在固相條件下，F(xiàn)e3+與SO42-配合轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的Fe2O(SO4)2配位體，用適量硫酸溶解，加氨生產(chǎn)硫酸銨和氫氧化鐵。
鑒于目前國內(nèi)外在工業(yè)化氧化鐵生產(chǎn)中存在的問題，本發(fā)明擬找到一種在常溫常壓下將生產(chǎn)氧化鐵的主要化學(xué)反應(yīng)步驟在溶液狀態(tài)下完成的工藝方法，其生產(chǎn)過程中副產(chǎn)品都具有明顯的工業(yè)價(jià)值。
本發(fā)明將生產(chǎn)工業(yè)氧化鐵和硫酸鉀、氯化銨有機(jī)地結(jié)合在一起，一套工藝流程生產(chǎn)三個(gè)產(chǎn)品。本發(fā)明明顯的具有以下特點(diǎn)即本發(fā)明是利用鈦白粉廠、鋼鐵廠、油脂化工廠等廠的廢料硫酸亞鐵為原料，是對工業(yè)廢料的綜合利用，整個(gè)生產(chǎn)過程物盡其用，沒有廢料排出，達(dá)到了清潔化生產(chǎn)的要求；本發(fā)明生產(chǎn)工業(yè)氧化鐵的中間產(chǎn)物是FeCO3沉淀，可充分沖洗去雜，產(chǎn)品穩(wěn)定，鐵的轉(zhuǎn)化率高，達(dá)95％以上；本技術(shù)采用特殊介質(zhì)將硫酸鉀與氯化銨分離，分離完全，鉀的轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)98％以上，氨的回收率可達(dá)99％。三個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量均符合國家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其中，工業(yè)氧化鐵符合我國電子工業(yè)部SJ/T10383-93一等品規(guī)定的指標(biāo)，農(nóng)用硫酸鉀符合國家標(biāo)準(zhǔn)ZB/TG21006-89優(yōu)等品規(guī)定的指標(biāo)，農(nóng)用氯化銨符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB2946-92優(yōu)等品規(guī)定的指標(biāo)。為區(qū)別于本發(fā)明人1994-1996年與南京暢暢技術(shù)化學(xué)有限公司合作、用固相化學(xué)配位法生產(chǎn)硫酸鉀及副產(chǎn)品氧化鐵和氯化銨的技術(shù)，故將本發(fā)明生產(chǎn)氧化鐵、硫酸鉀及氯化銨的方法稱為液相法。本發(fā)明主要工藝路線1.硫酸亞鐵溶解去雜本技術(shù)利用其它工業(yè)的廢料硫酸亞鐵，因含雜質(zhì)較多，需去雜。除了用Fe粉NH3，pH 2-8(優(yōu)化范圍pH4-6)之外，還在低溫條件下(10-20℃)將硫酸亞鐵重結(jié)晶。重結(jié)晶后的硫酸亞鐵再重新溶解成硫酸亞鐵溶液。2.碳酸亞鐵的生成在常溫范圍內(nèi)(大于1℃，小于100℃。優(yōu)化溫度范圍50-80℃)，在以上重新溶解的硫酸亞鐵溶液中加入碳酸鹽(碳酸鉀、碳酸銨及其他碳酸鹽)等，并通入液氨，在氧化劑(通空氣、KOH、高錳酸鉀等氧化劑)的協(xié)助下，生成碳酸亞鐵沉淀。3.焙燒制取氧化鐵碳酸亞鐵在900-950℃下焙燒，生成α-氧化鐵。4.硫酸鉀和氯化銨的生產(chǎn)制取碳酸亞鐵沉淀后的上清液(硫酸銨溶液)加入氯化鉀，進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，生成硫酸鉀和氯化銨，加NH3，使硫酸鉀沉淀，再經(jīng)離心甩水機(jī)分離硫酸鉀，烘干后即為成品。分離出硫酸鉀后的溶液為氯化銨母液，蒸發(fā)后冷卻，氯化銨沉淀，經(jīng)離心后即為成品。
本發(fā)明采用的工藝流程見附

圖1。附圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
本發(fā)明的生產(chǎn)方法，將氧化鐵和硫酸鉀的生產(chǎn)過程結(jié)合在同一套工藝過程中，不僅如此，在此過程中還得到具有工業(yè)價(jià)值、其質(zhì)量達(dá)到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的氯化銨。在本發(fā)明的工藝過程中，硫酸亞鐵重結(jié)晶再溶解后溶液中加入碳酸鹽生成碳酸亞鐵沉淀，這樣就克服了以往生產(chǎn)過程(包括固相法)中形成膠體鐵的氫氧化物帶來難于過濾和難于沖洗除去雜質(zhì)的難題，使生產(chǎn)過程簡化，節(jié)省了大量的水資源和勞動力，當(dāng)然也降低了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的終產(chǎn)品收率高，鐵的轉(zhuǎn)化率高達(dá)95％以上；鉀的轉(zhuǎn)化率高達(dá)98％以上，氨的回收率可達(dá)99％。
本發(fā)明是利用鈦白粉廠、鋼鐵廠、油脂化工廠等廠的廢料硫酸亞鐵為原料，是對工業(yè)廢料的綜合利用，整個(gè)生產(chǎn)過程物盡其用，沒有廢料排出，達(dá)到了清潔化生產(chǎn)的要求，本發(fā)明是屬環(huán)保項(xiàng)目。
權(quán)利要求
1，一種工業(yè)化氧化鐵的生產(chǎn)方法(工藝流程)，其特征在于生產(chǎn)全過程除生產(chǎn)出主產(chǎn)品氧化鐵外，還同時(shí)生產(chǎn)出具有工業(yè)價(jià)值的副產(chǎn)品硫酸鉀及氯化銨，以上產(chǎn)品均達(dá)到國家有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鐵的生產(chǎn)方法，其特征是在于反應(yīng)過程中有如下一步，即硫酸亞鐵溶液中加入碳酸鹽，直接生成碳酸亞鐵沉淀。
3，根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鐵的生產(chǎn)方法，其特征是該生產(chǎn)方法中包括副產(chǎn)品硫酸鉀及氯化銨在內(nèi)的主要的化學(xué)反應(yīng)步驟都是在常溫常壓下、于溶液中進(jìn)行并完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及工業(yè)化的氧化鐵及硫酸鉀、氯化銨生產(chǎn)方法。特別是在一個(gè)液相法工藝流程中生產(chǎn)出氧化鐵及硫酸鉀、氯化銨三個(gè)產(chǎn)品,且這三個(gè)產(chǎn)品都具有明顯的工業(yè)價(jià)值,其產(chǎn)品質(zhì)量均符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號C01D5/00GK1208019SQ9810256
公開日1999年2月17日 申請日期1998年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月1日
發(fā)明者張夫道 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所