钛白粉副产品硫酸亚铁制备氧化铁红的研究

前言1前言氧化铁红是一种无机颜料，广泛地用于建筑材料、涂料、塑料、橡胶、陶瓷、玻璃、油墨等工业中。硫酸亚铁又称绿矾，是硫酸法钛白粉生产中的固体废弃物。生产1t钛白粉，产生3～3.2t的七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)。硫酸亚铁部分用于饲料添加剂、净水剂、农用化肥外，部分可生产氧化铁红颜料，但大部分作为废弃物无法有效加以利用。利用钛白粉副产物硫酸亚铁生产铁红粉，有干法和湿法两种工艺。干法生产工艺简单，但原料中杂质含量高，通过水洗处理后产品仍然难上档次，同时造成二次空气污染；湿法生产工艺经过沉淀转化，提高了铁红粉原料品质，但成本较高。硫酸盐产品的有效回收、产品质量的提高，成了影响该工艺生产成本关键性因素。采用硫酸法生产钛白时，每生产一吨钛白要副产硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)3.5～4吨。据不完全统计，我国钛白工业副产硫酸亚铁超过100万吨/年。副产的硫酸亚铁除了少量用做聚合硫酸铁净水剂外，大部分还未得到充分利用。这不仅浪费硫、铁资源，而且还造成环境污染。用钛白副产硫酸亚铁的铁原料来合成氧化铁颜料是一种解决钛白副产硫酸亚铁出路的有效途径。但是，钛白副产硫酸亚铁除含有95%左右的亚铁盐外，还含有Ti、Mn、Mg、Al、Si等多种杂质。这些杂质若不加以处理，混杂在颜料成品中会影响颜料的色光与性能，尤其是Ti、Mn的影响较为明显。另外，如何利用钛白副产硫酸亚铁中的硫酸根离子，这也是一个值得考虑的问题。近年来，利用钛白副产硫酸亚铁合成氧化铁颜料的研究较为活跃，但就其工业应用的实际价值来讲，还存在原料的预处理和副产硫酸盐的利用等问题。近年来，我国氧化铁红需求量不断增加，年增长率高达107%，远远高于整个氧化铁颜料36.6%的增长率，是仅次于铁黑和铁黄的铁系颜料。为此，我们提出了一条用氨水代替烧碱、利用钛白副产硫酸亚铁制备氧化铁红的新工艺，并较好地解决了原料预处理和副产硫酸盐的利用问题，所得产品质量符合国家标准。与传统工艺相比，该法不仅降低了生成成本，而且还减少了三废的排放，为综合利用钛白副产硫酸亚铁开辟了一条新途径。硫酸亚铁煅烧法生产铁红产品品质较低，无法得到湿法铁红“130”这一类饱和度高、颜色纯正的中性红色，在没有取得理论和技术的突破之前，不宜发展。液相沉淀法生产铁红和铁黄应作为长远的研究方向。其中生产铁黄的难度要比生产铁红低，并且锌铁黄和复合铁绿是在铁黄的基础上发展出来的，可以把铁黄、锌铁黄、复合铁绿综合起来开发。铁红的主要工作是进行应用性能研究，对产品进行深加工。透明氧化铁是一类新型材料，随着应用研究的发展其应用范围会越来越广，需求量也会越来越大。广东石油化工学院本科毕业论文：钛白粉副产品硫酸亚铁制备氧化铁红的研究2前言................................................................................................................................................................1第一章文献综述...........................................................................................................................................3第二章副产品七水合硫酸亚铁的精制.......................................................................................................92.1原料、设备与生产工艺..................................................................................................................92.1.1原料......................................................................................................................................92.1.2设备......................................................................................................................................92.1.3生产工艺..............................................................................................................................92.1.4工艺流程图........................................................................................................................102.2硫酸亚铁纯度的测定....................................................................................................................102.2.1无水硫酸亚铁的制取........................................................................................................102.2.2精制后的无水硫酸亚铁纯度测定....................................................................................102.3实验结果及数据分析.....................................................................................................................112.3.1相同的水解时间，PAM加入量不同，对硫酸亚铁纯度的影响....................................112.3.2PAM加入量相同，不同的水解时间对硫酸亚铁纯度的影响........................................13第三章氧化铁红的制取.............................................................................................................................173.1直接干法制取氧化铁红.................................................................................................................173.1.1工艺原理............................................................................................................................173.1.2工艺流程图........................................................................................................................173.2实验结果及分析.............................................................................................................................17第四章沉降时间的测定.............................................................................................................................204.1絮凝剂的加入量对硫酸亚铁中杂质絮凝的影响........................................................................204.1.1实验原理............................................................................................................................204.1.2实验结果及分析................................................................................................................20结论..............................................................................................................................................................21参考文献.......................................................................................................................................................22第一章文献综述3第一章文献综述铁系颜料是一种重要的无机颜料，一般都具有耐碱、耐晒、无毒、价廉等优点，广泛应用于涂料、塑料、橡胶、建筑等行业中。氧化铁红是铁系颜料之一，它具有很好的耐热性，在500℃时不变色，在1200℃时也不改变化学结构，极为稳定；能吸收阳光中的紫外光，所以对涂层有保护作用；耐稀酸、耐碱、耐水、耐溶剂，使它具有很好的耐候性。我国的钛白粉生产过程中产生大量的副产物硫酸亚铁(每生产1t钛白粉就有副产品硫酸亚铁2.5～4t)，硫酸亚铁的本身价值并不高，目前除少量用于净水剂、肥料、饲料添加剂等，大部分都没有被充分利用，既污染了环境又浪费了宝贵的资源。若把它用作氧化铁红的生产原料，既能有效利用资源，减少环境污染，又可降低氧化铁红的生产成本，因而具有重要的现实意义。针对这一情况，作者以钛白粉副产物硫酸亚铁为原料，对氧化铁红颜料的合成进行了研究，以期为工业生产综合利用钛白粉副产物提供一定的参考。钛白副产硫酸亚铁净化方法主要有重结晶法和氧化絮凝法。重结晶法除杂效果较好,但能耗高,且硫酸亚铁损失较大。氧化絮凝法是将硫酸亚铁配成一定浓度的溶液,在一定的pH值下，加入适量絮凝剂、还原铁粉和沉淀剂搅拌通气氧化，静置，过滤得到净化的硫酸铁溶液。这种方法与重结晶法相比，成本较低，但操作过程稍为麻烦一些。这里我们提出一种二步除杂工艺，过程如下：(1)在钛白厂将副产硫酸亚铁在硫酸法钛白副产废酸中打浆，硫酸亚铁仍为固相，杂质则溶于废酸，离心过滤，用少许水洗涤，废酸返回溶解钛矿石。(2)将水洗过滤的