[发明专利]硫酸亚铁直接制备硫酸和氧化铁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸亚铁直接制备硫酸和氧化铁的方法，属于废弃物综合利用领域。

背景技术

硫酸亚铁通常是指含结晶水的七水硫酸亚铁（FeSO4·7H2O），蓝绿色单斜结晶或颗粒，俗称“绿矾”。无气味。在干燥空气中风化。在潮湿空气中表面氧化成棕色的碱式硫酸铁。在56.6℃成为四水合物，在65℃时成为一水合物。在300℃干燥时可以得到无水硫酸亚铁（白色粉末）。

对于硫酸亚铁的应用，目前主要用于制铁盐、氧化铁颜料、媒染剂、净水剂、防腐剂、消毒剂等；医药上作抗贫血药、局部收敛剂及补血剂，可用于子宫肌瘤引起的慢性失血；分析试剂及制铁氧体原料；作为饲料添加剂的铁强化剂；农业上可用作农药，能防治小麦黑穗病，苹果和梨的疤痂病、果树的腐烂病；食用级用作营养增补剂，如铁质强化剂、果蔬发色剂。也可用作肥料，作为植物铁元素的补充剂，防治植物应缺铁而发生生理性病害，使植物叶色失绿。能除去树干的青苔及地衣。是制造磁性氧化铁、氧化铁红和铁蓝无机颜料、铁催化剂及聚硫酸铁的原料。此外还用作色谱分析试剂等。 

硫酸亚铁的来源有以下几个方面：1、硫酸法生产钛白粉的工厂的副产品；2、钢铁厂酸洗车间的废弃物（硫酸亚铁废水经浓缩得到），3.粉末冶金、碳刷等的铜包覆粉末的企业，一般用铁粉来置换硫酸铜或氯化铜进行化学镀，会产生大量的硫酸亚铁废液。另外 ，在钢铁生产及深加工企业，也会产生大量的硫酸亚铁酸洗废液。

以钛白粉厂为例，用硫酸法生产钛白粉的过程也产生大量硫酸亚铁，每生产1吨钛白粉水解工序会产生8～10吨浓度为20%左右的含酸废水，每生产1吨钛白粉会产生2.5～4吨的七水合硫酸亚铁。过去一般的钢铁厂、钛白粉生产厂及酸洗工业，只是简单将含酸废水加入氢氧化钠进行中和以后即排放，如此量大的硫酸亚铁如果排放入江河，将会产生严重的环境污染。为了保护环境、充分利用废副品中的铁、硫元素，人们想出了很多关于钢铁厂和钛白行业硫酸亚铁的综合利用的路子。如文献[ 硫酸亚铁的综合利用 卢芳仪等 化工环保 2000 20（2）]以工业废弃物硫酸亚铁为原料，加入碳酸氢铵和氯化钾，通过一系列化学反应和过滤、蒸发、煅烧等步骤，可以制得硫酸钾、氯化铵、氧化铁和液态二氧化碳。该方法能够处理钛白行业副产的硫酸亚铁，但需要添加大量化学试剂，并发生一系列化学反应及产品的分离提纯过程，工艺比较繁琐，设备投入多，能耗高，并且产生大量废水废气，产生二次污染，环保投入大；文献[钛白生产副产硫酸亚铁的综合利用 刘海等 环境工程 2003 21（5）]以钛白副产硫酸亚铁为原料，以微生物为催化剂，在常温常压下用空气为氧化剂氧化硫酸亚铁，经水解、聚合反应生成聚合硫酸铁，用于污水处理的絮凝剂。该方法确实提供了一种钛白副产硫酸亚铁综合利用的一个途径，但污水处理用到的聚合硫酸铁絮凝剂量较少，无法从根本上处理大量的硫酸亚铁；中国专利（一种采用七水硫酸亚铁制备氧化铁红的工艺，申请号201210179429.2）采用七水硫酸亚铁与硫磺为原料，通过七水硫酸亚铁浓缩制备以水硫酸亚铁、一水硫酸亚铁的超细化处理、焙烧、粉尘分离、粉尘二次煅烧等工艺，制备氧化铁红产品，同时回收高浓度的二氧化硫炉气，用于生产硫酸或亚硫酸亚产品。该方法能有效解决硫酸法钛白副产七水硫酸亚铁的难于消化问题，但工艺中需要把七水合硫酸亚铁加入到四效蒸发器浓缩结晶、离心分离得到一水合硫酸亚铁，再将一水合硫酸亚铁晶体研磨至0.6—1微米，工艺步骤繁琐，需要设备多，这些步骤耗费大量能源，显然与节能减排的生产理念背道而驰；煅烧过程中加入大量硫磺，降低了煅烧设备的有效容积，一次处理硫酸亚铁的量就变少，而且需要通入500℃高温的空气作为氧化剂参与反应，如此剧烈的氧化反应，对煅烧设备要求高，生产的安全性低，由于担心煅烧过程的氧化还原反应不完全，需要进行二次煅烧，这种处理钛白行业副产硫酸亚铁的方法导致处理能耗太高，日处理量低，需要设备投入大，生产成本居高不下，并可能产生二次污染。

虽然目前国内对硫酸亚铁的应用已经得到广泛的研究，但是钛白行业的硫酸亚铁量很大，很多硫酸亚铁的综合利用成本高，工艺繁琐，要全部进行利用还有很多难题待于研究。

发明内容

本发明的目的是针对现有硫酸亚铁的综合利用成本高，工艺繁琐等缺点，提出了一种硫酸亚铁的综合方法及设备。通过本发明可以有效的利用硫酸亚铁中的铁、硫资源，产生一种硫酸法钛白粉生产的循环经济模式。

本发明是这样实现的：