[发明专利]用硫酸法钛白粉行业废亚铁渣制备硫酸亚铁铵的方法

说明书

技术领域

本发明涉及硫酸亚铁铵的制备方法，具体涉及到用硫酸法钛白粉行业废亚铁渣制备硫酸亚铁铵的方法。

背景技术

硫酸亚铁铵是由硫酸亚铁与硫酸铵等摩尔组成的一种复盐，俗称莫尔盐，常以六水合物[(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O]形式存在，它是分析化学中常见的还原剂和基础化工原料，用于配制亚铁离子标准溶液和定量分析基准试剂，标定高锰酸钾和重铬酸钾溶液；在农业、林业上用作铁肥；还常作为弱酸阳离子活性剂用作杀菌灭藻剂和聚合催化剂；在医药、电镀等行业均具有广阔的市场前景。

硫酸亚铁铵的传统制备工艺(附图1)：废铁(铁粉或铁片)经热碱除油去杂和清水洗净、沥干后，与稀硫酸反应先制取硫酸亚铁溶液，过滤除杂，在滤液中加入与硫酸亚铁等摩尔量的硫酸铵晶体，搅拌溶解，加热浓缩制得高浓度硫酸亚铁铵混合溶液，经冷却结晶、分离纯化得成品硫酸亚铁铵。传统工艺设备简单，原料清晰，投资省，成本透明，其品质取决于原料纯度和反应工艺条件的控制，操作方便，生产过程仅有少量氢气、酸雾和碱性除油去杂废水/废渣外排，所以该工艺一直作为经典沿用至今。

钛白粉是一种以二氧化钛为主体成分的重要白色无机颜料，在涂料、油墨、橡胶、造纸和化纤工业中用作颜料，在机械工业用于制造电焊条、绝缘体和电瓷，在糖瓷、冶金等工业也有着广泛的应用。目前，全球钛白粉总产能约800万吨/年，我国钛矿资源丰富，原料廉价、易得，总产能已超过250万吨，总产量也已达到200万吨，且仍以10％以上的年增长速度迅猛发展。

硫酸法是我国当前最主要的钛白粉生产方法，该方法以间歇操作为主，技术较成熟，设备简单，原料廉价、易得，但流程长，硫酸及水的消耗大，废酸、七水硫酸亚铁和废亚铁渣等废弃物多，环境污染大。为了减少环境污染，对传统的硫酸法已进行了多方面改进，如以酸溶性高钛渣、钛精矿取代钛铁矿、利用工艺副产废蒸气将废酸浓缩回收、水解母液直接浓缩减量等等。据初步估算，我国钛白粉生产行业每年副产废酸800余万吨，副产七水硫酸亚铁近300万吨，副产亚铁渣约100万吨。废酸可通过浓缩回收和直接生产其他化工产品等手段消化，大量无回收价值的低浓度废酸也可经简单中和进行无害化处理；七水硫酸亚铁综合利用的渠道很多，如制作净水剂、铁系颜料、农药、催化剂、肥料、钛青兰和饲料添加剂等；

中国专利于2010年8月4日公开了专利号为CN101792187A的专利，以钛白废酸浓缩渣为原料，通过浓缩渣的降酸、冷却结晶、分离、转晶等过程生产出饲料级一水硫酸亚铁，以极高的代价实现了硫酸法钛白粉副产物废酸浓缩渣的综合利用。亚铁渣是一种土黄色、含铁高、酸度大、粘稠状腐蚀性淤泥，其分子构成为FeSO₄·xH₂SO₄·yH₂O，x＝0.5～0.6，y＝0.9～1.2。它无法像七水硫酸亚铁那样直接加以利用，对环境危害大，至今仍未找到令人满意的有效利用途径，只能作为危险废物加以无害化处理，或渗入硫铁矿制酸——这些手段虽然基本达到了消除污染的目的，但付出的成本极其昂贵(所以许多钛白粉企业均采取偷排等手段逃避自己的环保责任)。

发明内容

为了改善硫酸亚铁铵传统制备工艺的原料结构，资源化利用硫酸法钛白粉行业的废亚铁渣(以下简称废亚铁渣)，本发明提供用硫酸法钛白粉行业废亚铁渣制备硫酸亚铁铵的方法，以废亚铁渣为主要原料，以硫酸、氨为反应剂，制作硫酸亚铁铵，化废为宝，不仅消除了硫酸法钛白粉行业发展的环保困扰，节约资源，降低成本，而且开创了硫酸亚铁铵的制备新工艺，具有十分重要的理论价值和现实意义。本发明通过如下技术方案实现。

用硫酸法钛白粉行业废亚铁渣制备硫酸亚铁铵的方法，包括如下步骤：(1)将2份重量的硫酸含量为7.5～7.6wt％的溶解液泵入反应锅，启动搅拌机，加入1份重量的废亚铁渣后再搅拌，当温度不再升高、料液已转化为黄褐色清液时，完成溶解和水解；(2)再加入氨，控制反应锅内液温不超过110℃，pH值在1.0以下，当pH值升高到0.5时，表明氨的投加量已经足够，立即停止加氨，继续保温反应0.5～1.5h，得硫酸亚铁铵混合溶液；(3)混合溶液经冷却结晶、分离纯化后固相为硫酸亚铁铵产品，所剩液相作为可循环使用的母液。

上述用硫酸法钛白粉行业废亚铁渣制备硫酸亚铁铵的方法，所述母液后在调理槽中补加硫酸/水后用作溶解液，泵入反应锅循环使用，硫酸/水的补加量以使溶解液中硫酸含量为7.5～7.6wt％。