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硫酸亚铁的来源及应用(图文)

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    一、硫酸亚铁的来源:

    1.硫酸亚铁又名绿矾,分子式为FeSO4·7H2O。我国硫酸亚铁主要有一下几方面的来源:

    1.硫酸法生产涂料和电焊条钛白的副产硫酸亚铁

    钛白生产有两条路线:氯化法和硫酸法。氯化法在我国还处于扩大试验阶段。目前我国钛白生产厂都采用硫酸法。在硫酸法生产钛白过程中,使用钛铁矿,副产硫酸亚铁。

    FeTiO3+H2SO4=H2TiO3+FeSO4

    由上式计算,每生产一吨钛白(TiO2),副产4.5-5.0吨七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)。据不完全统计,我国钛白工业每年副产硫酸亚铁约为67-75万吨。

    2.从钢铁浸洗液中回收硫酸亚铁

    钢铁厂生产的各种钢材,尤其是各种规格的钢板,表面面积很大,与空气接触,生成一层氧化铁。钢材在大气中放置时间越长,生成的氧化铁层越厚。当钢材进行加工,需要将钢材在稀酸槽中清洗。清洗液中的硫酸亚铁达到一定浓度(20-25%),即可回收。据不完全统计,我国每年从钢铁酸洗液中回收的硫酸亚铁在13.6万吨以上。

七水硫酸亚铁属性

    但是,近几年来随着盐酸的过剩。也用稀盐酸代替硫酸清洗钢铁表面的氧化铁。

    3.化工厂生产的硫酸亚铁

    有的化工厂为了某些特殊需要用硫酸加铁屑制造硫酸亚铁。工艺路线如下:

    本方法生产的化工厂,大都是自产自销,一般产量不大。

    硫酸亚铁是一个有价值的化工产品,它在国民经济各部门中有着广泛的应用,其用途如下:

    水的净化剂、污水处理、颜料(铁红、铁黄、铁黑)、黄血盐、华兰、硫酸、农药、肥料、除草剂、硫酸盐、亚硫酸盐、电解制铁、防水剂、墨水、油墨、木材防腐、照相、石印、雕刻、铁触媒、医药、橡胶、火柴。

    在五十年代和六十年代,世界上许多国家出现了寻找硫酸亚铁应用的高潮,这个时期文献上报到的资料也最多。在我国随着工业的发展,尤其是钛白和钢铁工业的发展,副产大量的硫酸亚铁。怎样合理地利用硫酸亚铁是我国工业发展中一件重要的事情。

    下面将我国硫酸亚铁应用情况及今后发展方向两个问题作一简单介绍,以供参考:

    二、国内硫酸亚铁的应用情况

    1.水的净化与污水处理

    一般江河湖水都比较浑浊,在用作饮水和工业用水之前需要净化处理。通常是采用硫酸亚铁、硫酸铝等进行净化。硫酸亚铁水解生成的氢氧化铁胶体对水中的金属离子和有机杂质是一种良好的絮凝剂。它对水中的杂质吸附力强,效率高。

    发电厂的锅炉用水质量要求严格,水要预先净化处理,通常也使用硫酸亚铁。

    另外,一些化工厂的污水,例如含苯、含酚和氰化物的生产污水,也可用硫酸亚铁处理。这样可以减少污水对河流的污染及农作物的危害。

    硫酸亚铁在水中的絮凝作用与硫酸铝的絮凝作用是一样的。一般净化水的絮凝剂要占被净化水量的百万分之几。

    2.制造铁红颜料

    铁红是一种优质颜料。它广泛用于色漆和底漆。硫酸亚铁是生产铁红的基本原料。每生产1吨铁红消耗4.0-4.5吨七水硫酸亚铁。生产的基本反应如下:

    (1)脱水,  FeSO4·7H2O→ FeSO4·H2O+6H2O

    在120-130℃反应进行完全。但加速这个反应是在300-400℃。

    (2)氧化,  4FeSO4·H2O+H2O+O2→ Fe2(SO4)3+Fe2O3+SO3+4H2O

    (3)分解,  Fe2(SO4)3→Fe2O3+3SO3

    理论计算是在709℃进行,实际上是在750℃。

    (4)SO2的生成,2SO3→2SO2+O2

    但是,钛白生产中副产的硫酸亚铁制造铁红,色泽不好。改进方法是在生产过程中通入少量氯气。

    我国每年约为有50000吨硫酸亚铁用于制造铁红颜料。

    3.生产黄血盐

    黄血盐分子式为NA4(Fe(CN)6)·3H2O,是一种重要染料。硫酸亚铁是生产黄血盐的主要原料。每生产1吨黄血盐需要消耗0.90-0.94吨硫酸亚铁。

    黄血盐生产对硫酸亚铁的质量要求如下:

    FeSO4·7H2O≥96%,游离H2SO4≤0.3%

    水不溶物≤0.5%

    硫酸亚铁生产黄血盐有三条路线:

    (1)用氰化钠或氰化钾与硫酸亚铁作用制得。

    (2)用硫酸亚铁溶液洗涤焦炉气,制得黄血盐。

    (3)用硫酸亚铁处理氰溶体,氰化物转变成亚铁氰化物,制得黄血盐。

    据统计我国每年约有6000-8000吨硫酸亚铁用于制造黄血盐。

    4.制造硫酸

    硫酸亚铁制造硫酸是大量利用硫酸亚铁最好的方法。按照理论计算,沸腾焙烧1吨硫酸亚铁可以得到0.56吨硫酸和0.46吨三氧化二铁。而三氧化二铁又可用于高炉炼铁。

    我国已将硫酸亚铁与黄铁矿混合,在沸腾炉中高温烧焙制造硫酸。

    水合硫酸亚铁脱水和分解,需要外部供热。而混合焙烧黄铁矿氧化放热供给硫酸亚铁脱水和分解,有助于降低黄铁矿沸腾焙烧温度的升高。同事也提高了炉气中二氧化硫的浓度和有助于除砷。

    试验表明,在含量28-30%的黄铁矿中,可以加入30%(重量)的七水硫酸亚铁制造硫酸。这样,我国最大的钛白粉厂副产全部硫酸亚铁(约13500吨/年)只是株洲硫酸厂加入量的三分之一。

    5.制造肥料

    根据资料报导,用10%硫酸铵、40%硫酸亚铁和50%的草灰制成无机有机结构肥料,施入土壤中,春谷增产37.1%,玉米增产14.9-19.6%。

    另外,硫酸亚铁还用于制造铁催化剂、木材防腐、防水剂、除草剂、橡胶、医药等方面。

    三、硫酸亚铁综合利用的发展方向

    从上数钛白和钢铁浸洗副产硫酸亚铁和净化、铁红、黄血盐等生产利用硫酸亚铁的数字可以看出,我国副产的硫酸亚铁没有全部被利用。因为硫酸亚铁价格低(60-70元/吨),一些钛白厂不重视硫酸亚铁的应用,而白白扔掉。尤其是我国硫铁矿资源品位比较低,硫磺资源少,每年需要从国外进口部分硫磺生产硫酸,充分利用我国硫酸亚铁中的硫资源是十分必要的。尤其是利用硫酸亚铁制造硫酸,是国际上许多国际采用的方法。

    1.硫酸亚铁生产硫酸

    苏联研究将钛白生产中的副产硫酸亚铁加热到160-220℃,进行沸腾干燥。干燥后的硫酸亚铁桶经过预选的黄铁矿按1∶1混合,进行沸腾焙烧,制得硫酸。

    化工部天津化工研究院,株洲化工厂和杭州硫酸厂等单位在杭州硫酸厂进行了钛白副产硫酸亚铁加入到硫酸沸腾焙烧炉中进行沸腾焙烧制造硫酸的扩大实验,加入量达到30%(重量)。试验表明这是一条合理利用硫酸亚铁的较好途径,它即解决了钛白大量副产硫酸亚铁问题,又解决了硫酸法生产钛白原料-硫酸的部分来源问题。这在综合利用及经理价值上均是比较合理的。所以我们认为钛白副产硫酸亚铁制造硫酸是今后利用硫酸亚铁的一个主要方向。

    日本同和矿业公司专利发表了用硫酸亚铁制造硫酸时,首先氧化成碱式硫酸亚铁,再加热分解,产生三氧化硫,吸收制造硫酸。

    还有资料报导了脱水硫酸亚铁同煤粉(或焦炭)混合,沸腾焙烧制造硫酸。

    日本同和矿业公司专利发表了用硫酸亚铁制造硫酸时,首先氧化成碱式硫酸亚铁

    4FeSO4+H2O+C→2Fe2O3+4SO2+CO2+4H2O

    放出的二氧化硫经过催化氧化制成硫酸。

    本工艺路线仅硫酸亚铁脱水需要外加热。加入煤粉可以供给硫酸亚铁分解所需要的热量。煤粉来源极广,价格便宜。使用焦炭也可行。因此,本条线路适合于大工业生产。

    2.铁红和黄血盐

     用钛白副产的硫酸亚铁生产优质铁红。需要在工艺上作一些改进。例如硫酸亚铁先经处理或在焙烧时通氯气。又如广州氧化铁红厂把钛白副产的硫酸亚铁(Fe+++﹤3%,水不溶物﹤1%)经过酸化处理,制得了色光鲜红的铁红。改进工艺解决铁红色色泽,就可以大量利用钛白副产的硫酸亚铁,以供国内需要及提供出口。

    钛白副产的硫酸亚铁生产黄血盐,是一项成功的工艺路线,且黄血盐生产的三条路线都需要用硫酸亚铁为基本原料。所以我们认为钛白副产硫酸亚铁制黄血盐,也是硫酸亚铁综合利用的一个方面。

    3.交换触媒生产

    交换触媒是生产所有氮肥必须采用重要催化剂。我国地大物博,尤其是我国广大农村需要的氮肥日益增多,氮肥的大量生产,必将促进农业生产,为了满足国内氮肥的需要,今后势必扩大变换触媒的生产。这样就能解决年产万吨硫酸法生产钛白副产硫酸亚铁的出路问题。

    4.生产硫酸铵肥料

    苏联资料报导了利用酸洗液中的硫酸亚铁可以制造氮铁肥料,这种肥料适合于马铃薯、白菜、果树等的栽植。试验证明效果良好。

    大型钢铁企业焦炉煤气中的氨气,利用钢铁和钛白副产的硫酸亚铁溶液吸收,生产化肥硫酸铵不仅利用了硫酸亚铁,而且利用了焦化工厂中副产的氨气,提供大量的化肥支援农业。

    用硫酸亚铁生产硫酸铵,有两条路线,鞍钢化工总厂曾试验过下列路线。

    FeSO4+2NH4OH→(NH4)2SO4+Fe(OH)2

    即利用从焦炉煤气中回收的NH3经洗涤冷凝得氨水,而后以10-20%的氨水与硫酸亚铁反应,生成硫酸铵和氢氧化铁可直接用作化肥料。

    另一条路线是将硫酸亚铁和煤粉(或焦炭)高温焙烧,生成SO2和Fe2O3,用氨水吸收SO2生成硫酸铵。

    5.改良土壤

     硫酸亚铁具有酸性及含铁较多。我国广大农村有些地区是缺铁或是盐碱地,硫酸亚铁是改良盐碱地的良好化学原料。有些地区在少量使用钛白副产硫酸亚铁后,有一定的收效。所以,我们建议有关单位进行一定的调查研究和试验。

    6.水的净化

    利用硫酸亚铁净化,也是值得重视的。据不完全统计,全国自来水60%是江河水,都需要净化处理。此外,发电厂锅炉用水,一般也需要用硫酸亚铁处理。我国南方广大农村一般都食用江河塘水。这样水质比较浑浊需要净化处理。如果在广大农村中推广使用硫酸亚铁净水,则硫酸亚铁的使用量是相当可观的。

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