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硫酸亞鐵的來源及應用(圖文)

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    一、硫酸亞鐵的來源:

    1.硫酸亞鐵又名綠礬,分子式為FeSO4·7H2O。我國硫酸亞鐵主要有一下幾方麵的來源:

    1.硫酸法生產塗料和電焊條鈦白的副產硫酸亞鐵

    鈦白生產有兩條路線:氯化法和硫酸法。氯化法在我國還處於擴大試驗階段。目前我國鈦白生產廠都采用硫酸法。在硫酸法生產鈦白過程中,使用鈦鐵礦,副產硫酸亞鐵。

    FeTiO3+H2SO4=H2TiO3+FeSO4

    由上式計算,每生產一噸鈦白(TiO2),副產4.5-5.0噸七水硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)。據不完全統計,我國鈦白工業每年副產硫酸亞鐵約為67-75萬噸。

    2.從鋼鐵浸洗液中回收硫酸亞鐵

    鋼鐵廠生產的各種鋼材,尤其是各種規格的鋼板,表麵麵積很大,與空氣接觸,生成一層氧化鐵。鋼材在大氣中放置時間越長,生成的氧化鐵層越厚。當鋼材進行加工,需要將鋼材在稀酸槽中清洗。清洗液中的硫酸亞鐵達到一定濃度(20-25%),即可回收。據不完全統計,我國每年從鋼鐵酸洗液中回收的硫酸亞鐵在13.6萬噸以上。

七水硫酸亞鐵屬性

    但是,近幾年來隨著鹽酸的過剩。也用稀鹽酸代替硫酸清洗鋼鐵表麵的氧化鐵。

    3.化工廠生產的硫酸亞鐵

    有的化工廠為了某些特殊需要用硫酸加鐵屑製造硫酸亞鐵。工藝路線如下:

    本方法生產的化工廠,大都是自產自銷,一般產量不大。

    硫酸亞鐵是一個有價值的化工產品,它在國民經濟各部門中有著廣泛的應用,其用途如下:

    水的淨化劑、汙水處理、顏料(鐵紅、鐵黃、鐵黑)、黃血鹽、華蘭、硫酸、農藥、肥料、除草劑、硫酸鹽、亞硫酸鹽、電解製鐵、防水劑、墨水、油墨、木材防腐、照相、石印、雕刻、鐵觸媒、醫藥、橡膠、火柴。

    在五十年代和六十年代,世界上許多國家出現了尋找硫酸亞鐵應用的高潮,這個時期文獻上報到的資料也最多。在我國隨著工業的發展,尤其是鈦白和鋼鐵工業的發展,副產大量的硫酸亞鐵。怎樣合理地利用硫酸亞鐵是我國工業發展中一件重要的事情。

    下麵將我國硫酸亞鐵應用情況及今後發展方向兩個問題作一簡單介紹,以供參考:

    二、國內硫酸亞鐵的應用情況

    1.水的淨化與汙水處理

    一般江河湖水都比較渾濁,在用作飲水和工業用水之前需要淨化處理。通常是采用硫酸亞鐵、硫酸鋁等進行淨化。硫酸亞鐵水解生成的氫氧化鐵膠體對水中的金屬離子和有機雜質是一種良好的絮凝劑。它對水中的雜質吸附力強,效率高。

    發電廠的鍋爐用水質量要求嚴格,水要預先淨化處理,通常也使用硫酸亞鐵。

    另外,一些化工廠的汙水,例如含苯、含酚和氰化物的生產汙水,也可用硫酸亞鐵處理。這樣可以減少汙水對河流的汙染及農作物的危害。

    硫酸亞鐵在水中的絮凝作用與硫酸鋁的絮凝作用是一樣的。一般淨化水的絮凝劑要占被淨化水量的百萬分之幾。

    2.製造鐵紅顏料

    鐵紅是一種優質顏料。它廣泛用於色漆和底漆。硫酸亞鐵是生產鐵紅的基本原料。每生產1噸鐵紅消耗4.0-4.5噸七水硫酸亞鐵。生產的基本反應如下:

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

    在120-130℃反應進行完全。但加速這個反應是在300-400℃。

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

    (3)分解,  Fe2(SO4)3→Fe2O3+3SO3

    理論計算是在709℃進行,實際上是在750℃。

    (4)SO2的生成,2SO3→2SO2+O2

    但是,鈦白生產中副產的硫酸亞鐵製造鐵紅,色澤不好。改進方法是在生產過程中通入少量氯氣。

    我國每年約為有50000噸硫酸亞鐵用於製造鐵紅顏料。

    3.生產黃血鹽

    黃血鹽分子式為NA4(Fe(CN)6)·3H2O,是一種重要染料。硫酸亞鐵是生產黃血鹽的主要原料。每生產1噸黃血鹽需要消耗0.90-0.94噸硫酸亞鐵。

    黃血鹽生產對硫酸亞鐵的質量要求如下:

    FeSO4·7H2O≥96%,遊離H2SO4≤0.3%

    水不溶物≤0.5%

    硫酸亞鐵生產黃血鹽有三條路線:

    (1)用氰化鈉或氰化鉀與硫酸亞鐵作用製得。

    (2)用硫酸亞鐵溶液洗滌焦爐氣,製得黃血鹽。

    (3)用硫酸亞鐵處理氰溶體,氰化物轉變成亞鐵氰化物,製得黃血鹽。

    據統計我國每年約有6000-8000噸硫酸亞鐵用於製造黃血鹽。

    4.製造硫酸

    硫酸亞鐵製造硫酸是大量利用硫酸亞鐵最好的方法。按照理論計算,沸騰焙燒1噸硫酸亞鐵可以得到0.56噸硫酸和0.46噸三氧化二鐵。而三氧化二鐵又可用於高爐煉鐵。

    我國已將硫酸亞鐵與黃鐵礦混合,在沸騰爐中高溫燒焙製造硫酸。

    水合硫酸亞鐵脫水和分解,需要外部供熱。而混合焙燒黃鐵礦氧化放熱供給硫酸亞鐵脫水和分解,有助於降低黃鐵礦沸騰焙燒溫度的升高。同事也提高了爐氣中二氧化硫的濃度和有助於除砷。

    試驗表明,在含量28-30%的黃鐵礦中,可以加入30%(重量)的七水硫酸亞鐵製造硫酸。這樣,我國最大的鈦白粉廠副產全部硫酸亞鐵(約13500噸/年)隻是株洲硫酸廠加入量的三分之一。

    5.製造肥料

    根據資料報導,用10%硫酸銨、40%硫酸亞鐵和50%的草灰製成無機有機結構肥料,施入土壤中,春穀增產37.1%,玉米增產14.9-19.6%。

    另外,硫酸亞鐵還用於製造鐵催化劑、木材防腐、防水劑、除草劑、橡膠、醫藥等方麵。

    三、硫酸亞鐵綜合利用的發展方向

    從上數鈦白和鋼鐵浸洗副產硫酸亞鐵和淨化、鐵紅、黃血鹽等生產利用硫酸亞鐵的數字可以看出,我國副產的硫酸亞鐵沒有全部被利用。因為硫酸亞鐵價格低(60-70元/噸),一些鈦白廠不重視硫酸亞鐵的應用,而白白扔掉。尤其是我國硫鐵礦資源品位比較低,硫磺資源少,每年需要從國外進口部分硫磺生產硫酸,充分利用我國硫酸亞鐵中的硫資源是十分必要的。尤其是利用硫酸亞鐵製造硫酸,是國際上許多國際采用的方法。

    1.硫酸亞鐵生產硫酸

    蘇聯研究將鈦白生產中的副產硫酸亞鐵加熱到160-220℃,進行沸騰幹燥。幹燥後的硫酸亞鐵桶經過預選的黃鐵礦按1∶1混合,進行沸騰焙燒,製得硫酸。

    化工部天津化工研究院,株洲化工廠和杭州硫酸廠等單位在杭州硫酸廠進行了鈦白副產硫酸亞鐵加入到硫酸沸騰焙燒爐中進行沸騰焙燒製造硫酸的擴大實驗,加入量達到30%(重量)。試驗表明這是一條合理利用硫酸亞鐵的較好途徑,它即解決了鈦白大量副產硫酸亞鐵問題,又解決了硫酸法生產鈦白原料-硫酸的部分來源問題。這在綜合利用及經理價值上均是比較合理的。所以AG娱乐認為鈦白副產硫酸亞鐵製造硫酸是今後利用硫酸亞鐵的一個主要方向。

    日本同和礦業公司專利發表了用硫酸亞鐵製造硫酸時,首先氧化成堿式硫酸亞鐵,再加熱分解,產生三氧化硫,吸收製造硫酸。

    還有資料報導了脫水硫酸亞鐵同煤粉(或焦炭)混合,沸騰焙燒製造硫酸。

    日本同和礦業公司專利發表了用硫酸亞鐵製造硫酸時,首先氧化成堿式硫酸亞鐵

    4FeSO4+H2O+C→2Fe2O3+4SO2+CO2+4H2O

    放出的二氧化硫經過催化氧化製成硫酸。

    本工藝路線僅硫酸亞鐵脫水需要外加熱。加入煤粉可以供給硫酸亞鐵分解所需要的熱量。煤粉來源極廣,價格便宜。使用焦炭也可行。因此,本條線路適合於大工業生產。

    2.鐵紅和黃血鹽

     用鈦白副產的硫酸亞鐵生產優質鐵紅。需要在工藝上作一些改進。例如硫酸亞鐵先經處理或在焙燒時通氯氣。又如廣州氧化鐵紅廠把鈦白副產的硫酸亞鐵(Fe+++﹤3%,水不溶物﹤1%)經過酸化處理,製得了色光鮮紅的鐵紅。改進工藝解決鐵紅色色澤,就可以大量利用鈦白副產的硫酸亞鐵,以供國內需要及提供出口。

    鈦白副產的硫酸亞鐵生產黃血鹽,是一項成功的工藝路線,且黃血鹽生產的三條路線都需要用硫酸亞鐵為基本原料。所以AG娱乐認為鈦白副產硫酸亞鐵製黃血鹽,也是硫酸亞鐵綜合利用的一個方麵。

    3.交換觸媒生產

    交換觸媒是生產所有氮肥必須采用重要催化劑。我國地大物博,尤其是我國廣大農村需要的氮肥日益增多,氮肥的大量生產,必將促進農業生產,為了滿足國內氮肥的需要,今後勢必擴大變換觸媒的生產。這樣就能解決年產萬噸硫酸法生產鈦白副產硫酸亞鐵的出路問題。

    4.生產硫酸銨肥料

    蘇聯資料報導了利用酸洗液中的硫酸亞鐵可以製造氮鐵肥料,這種肥料適合於馬鈴薯、白菜、果樹等的栽植。試驗證明效果良好。

    大型鋼鐵企業焦爐煤氣中的氨氣,利用鋼鐵和鈦白副產的硫酸亞鐵溶液吸收,生產化肥硫酸銨不僅利用了硫酸亞鐵,而且利用了焦化工廠中副產的氨氣,提供大量的化肥支援農業。

    用硫酸亞鐵生產硫酸銨,有兩條路線,鞍鋼化工總廠曾試驗過下列路線。

    FeSO4+2NH4OH→(NH4)2SO4+Fe(OH)2

    即利用從焦爐煤氣中回收的NH3經洗滌冷凝得氨水,而後以10-20%的氨水與硫酸亞鐵反應,生成硫酸銨和氫氧化鐵可直接用作化肥料。

    另一條路線是將硫酸亞鐵和煤粉(或焦炭)高溫焙燒,生成SO2和Fe2O3,用氨水吸收SO2生成硫酸銨。

    5.改良土壤

     硫酸亞鐵具有酸性及含鐵較多。我國廣大農村有些地區是缺鐵或是鹽堿地,硫酸亞鐵是改良鹽堿地的良好化學原料。有些地區在少量使用鈦白副產硫酸亞鐵後,有一定的收效。所以,AG娱乐建議有關單位進行一定的調查研究和試驗。

    6.水的淨化

    利用硫酸亞鐵淨化,也是值得重視的。據不完全統計,全國自來水60%是江河水,都需要淨化處理。此外,發電廠鍋爐用水,一般也需要用硫酸亞鐵處理。我國南方廣大農村一般都食用江河塘水。這樣水質比較渾濁需要淨化處理。如果在廣大農村中推廣使用硫酸亞鐵淨水,則硫酸亞鐵的使用量是相當可觀的。