硫化亚铁的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种硫化亚铁的制备方法。该方法包括：反应：用蒸馏水分别将原料亚铁盐和硫化物配成亚铁盐水溶液和硫化物水溶液；调节亚铁盐水溶液pH值小于3后加入还原剂；将硫化物水溶液加入亚铁盐水溶液中搅拌，得沉淀物为硫化亚铁；分离：反应完成去除上清液，进行离心沉降分离；离心后去上清液，用蒸馏水清洗沉淀物，离心沉降，重复三次；之后加入第一惰性有机溶剂，清洗、离心沉降分离三次，去除沉淀物中水分；干燥：将清洗后沉淀物硫化亚铁加入第二惰性有机溶剂形成混合物，将混合物转入过滤装置过滤分离；用第三惰性有机溶剂对滤纸中硫化亚铁沉淀进行反复三次以上冲洗；在惰性气体氛围中进行研磨干燥，干燥后即得到适用于对自热自燃研究的硫化亚铁粉末。
【专利说明】硫化亚铁的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及硫铁化合物自热自燃领域，特别是涉及一种对石油石化行业硫化亚铁自燃、煤炭自燃、含硫矿物自燃、金属腐蚀研究所需高纯度硫化亚铁的制备方法。
【背景技术】
[0002]硫化亚铁在空气中发生缓慢氧化反应并且发出热量是油气储罐、石油炼化装置、煤炭、含硫矿物和生产设施发生燃烧、爆炸的重要原因。研究硫化亚铁自热自燃反应机理并且控制和治理硫化亚铁自燃危害具有极其重要的意义。随着针对硫化亚铁自然自热特性的研究越来越引起人们的重视，高纯度硫化亚铁的制备对研究硫化亚铁的自然自热反应的重要作用逐渐显现。
[0003]目前文献报道有关试硫化亚铁自热自燃性质研究中，基本上都是采用购买的试剂，由于硫化亚铁自身性质决定批量生产的硫化亚铁含量为85%左右、杂质种类多、杂质和样品含量不确定等多种因素，对研究硫化亚铁的自热自燃反应十分不利。硫化亚铁的化学式为FeS硫化亚铁为黑褐色六方晶体难溶于水，市售硫化亚铁试剂由硫和铁在高真空石英封管内共熔而得，这样制得的硫化亚铁作为化学纯试剂硫化亚铁含量仅为85%，反应方程式为:Fe+S — FeS (条件为加热)；实验研究表明，使用市售硫化亚铁试剂在空气环境下，无论是否含有水分，在室温条件下都不会发生自燃反应，只有温度升到300°C以上才会有明显的氧化反应和放出热量现象。
[0004]这种实验结果与自然界硫化亚铁的自热自燃现象完全不符，对科学研究和危害治理工作会造成严重的负面影响。因此使用现有试剂硫化亚铁无法合理开展自热自燃研究。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种硫化亚铁的制备方法，能制备高纯度、小粒径适用于硫化亚铁自热自燃研究的硫化亚铁。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种硫化亚铁的制备方法，包括以下步骤:
[0007]反应步骤:以亚铁盐和硫化物为原料，用蒸馏水分别将所述亚铁盐和硫化物配成亚铁盐水溶液和硫化物水溶液；向所述亚铁盐水溶液中加入HCl调节pH值小于3后加入盐酸羟胺；将所述硫化物水溶液缓慢加入所述亚铁盐水溶液中，出现有黑色沉淀物并进行搅拌，得到的沉淀物即为硫化亚铁；
[0008]分离步骤:所述反应步骤反应完成后，将上层清液去除，将沉淀物转移入离心试管离心，在离心机作用下进行沉降分离；
[0009]离心后将上层清液去除，用蒸馏水清洗沉淀物，再次离心沉降，按此重复操作三次，去除溶液中的其他蒸馏水可溶的物质；
[0010]之后加入第一惰性有机溶剂，清洗、离心沉降分离三次，去除沉淀物中的水分；
[0011]干燥步骤:将所述分离步骤清洗后的所述沉淀物硫化亚铁加入第二惰性有机溶剂形成混合物，将所述混合物转入安放滤纸的过滤装置，将有机溶剂与所述硫化亚铁过滤分离；用第三惰性有机溶剂对滤纸中的所述硫化亚铁沉淀进行反复三次以上的冲洗；在惰性气体氛围中进行研磨干燥，干燥后即得到纯度不低于98%，颗粒直径不大于25微米的硫化亚铁粉末。
[0012]本发明的有益效果为:通过选用分析纯以上优质化学试剂为原料可以控制其他元素杂质物质含量；通过使用还原剂、脱氧蒸馏水、惰性气体保护等手段可以避免硫化亚铁被氧化；通过使用惰性有机溶剂、离心沉降分离等手段可以确保硫化亚铁易于干燥，可以快速得到小粒径粉末状的硫化亚铁，这种硫化亚铁由于纯度高、粒径小、比表面积大、反应活性强，性质接近金属锈蚀产物中硫化亚铁的性质，是一种特别适用于开展硫化亚铁自热自燃研究和相关实验的试剂。
【具体实施方式】
[0013]下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0014]本发明实施例提供一种硫化亚铁的制备方法，包括以下步骤:
[0015]反应步骤:以纯度不低于分析纯级别的亚铁盐和纯度不低于分析纯级别的硫化物为原料，用加热脱氧的蒸馏水分别将亚铁盐和硫化物配成亚铁盐水溶液和硫化物水溶液；向亚铁盐水溶液中加入HCl调节pH值小于3后加入盐酸羟胺；将硫化物水溶液以每分钟小于10滴的速度缓慢加入亚铁盐水溶液中，出现有黑色沉淀物并进行搅拌，得到的沉淀物即为硫化亚铁；
[0016]分离步骤:反应步骤反应完成后，将上层清液去除，将沉淀物转移入离心试管离心，在离心机作用下进行沉降分离；
[0017]离心后将上层清液去除，用蒸馏水清洗沉淀物，再次离心沉降，按此重复操作三次，去除溶液中的其他蒸馏水可溶的物质；
[0018]之后加入第一惰性有机溶剂，清洗、离心沉降分离三次，去除沉淀物中的水分；
[0019]干燥步骤:将分离步骤清洗后的沉淀物硫化亚铁加入第二惰性有机溶剂形成混合物，将混合物转入安放滤纸的过滤装置，将有机溶剂与硫化亚铁过滤分离；用第三惰性有机溶剂对滤纸中的硫化亚铁沉淀进行反复三次以上的冲洗；在惰性气体氛围中进行研磨干燥，干燥后即得到纯度不低于98% (纯度是指硫化亚铁在产物中的质量百分含量)，颗粒直径不大于25微米的高纯度、小粒径硫化亚铁粉末。
[0020]上述方法中，亚铁盐可采用硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、氯化亚铁、硝酸亚铁、草酸亚铁、碳酸亚铁等中的任一种；硫化物可采用硫化钠、硫化氢溶液、硫化氢气体、氯化钾、硫化铵等中的任一种；还原剂可采用盐酸羟胺、抗坏血酸、四氢硼钠、四氢铝锂等中的任一种。
[0021]上述方法中，第一、第二惰性有机溶剂采用纯度不低于分析纯级别的丙酮；第三惰性有机溶剂采用纯度不低于分析纯级别的乙醚。
[0022]上述方法中的惰性气体采用氮气。
[0023]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明
[0024](1)反应步骤:
[0025]称量一定量亚铁盐(分析纯级别以上)，此处以硫酸亚铁铵为例但不仅限于，用蒸馏水(高纯度、经过加热脱氧，下同)配置成水溶液；称量一定量硫化物(分析纯级别以上)，此处以硫化钠为例但不仅限于，用蒸馏水配置成水溶液；
[0026]向硫酸亚铁铵氨溶液中加入少量HCl将pH值调到小于3后加入一定量盐酸羟胺；将配制的硫化钠溶液缓慢加入硫酸亚铁氨溶液，立刻有黑色沉淀物出现，适当搅拌，得到的沉淀就是硫化亚铁。
[0027](2)沉降分离步骤:
[0028]反应完成后，用滴管将上层清液去除，将沉淀转移入离心试管离心，在离心机作用下进行沉降分离；离心后用滴管将上层清液去除，再用用蒸馏水清洗沉淀，再次离心沉降。如此重复操作三次，去除溶液中的其他蒸馏水可溶的物质。
[0029]然后加惰性有机溶剂(分析纯级别以上)，此处以丙酮为例但不仅限于，清洗、离心沉降分离三次，目的是去除沉淀中的水分。
[0030](3)快速干燥:
[0031]将最后一次清洗的硫化亚铁加入惰性有机溶剂(分析纯级别以上)，此处以丙酮为例但不仅限于，将混合物转移入安放滤纸的过滤装置，是有机溶剂与硫化亚铁过滤分离。然后再用惰性有机溶剂(分析纯级别以上)，此处以乙醚为例但不仅限于，对滤纸中的硫化亚铁沉淀进行反复 三次以上的冲洗。最后在惰性气体，此处以氮气为例但不仅限于，氛围中进行研磨干燥，干燥后即得到高纯度、小粒径的硫化亚铁粉末。
[0032]本发明制备的硫化亚铁粉末，与自然界形成的参与自热自燃的硫化亚铁形态基本一致，都是以细微颗粒的分散状态存在，而不是以块状晶体状态存在。相比试剂进行粉碎和研磨得到的硫化亚铁，无论从晶体结构和界面性质与本发明或参与自热自燃的硫化亚铁的硫化亚铁是完全不同，因此，本发明制备的硫化亚铁粉末可以有效的用于对硫化亚铁的自热自燃研究。
[0033]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种硫化亚铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 反应步骤:以纯度不低于分析纯级别的亚铁盐和纯度不低于分析纯级别的硫化物为原料，用加热脱氧的蒸馏水分别将所述亚铁盐和硫化物配成亚铁盐水溶液和硫化物水溶液；向所述亚铁盐水溶液中加入HCl调节pH值小于3后加入还原剂；将所述硫化物水溶液以每分钟小于10滴的速度加入所述亚铁盐水溶液中，出现黑色沉淀物并进行搅拌，得到的沉淀物即为硫化亚铁； 分离步骤:所述反应步骤反应完成后，将上层清液去除，将沉淀物转移入离心试管离心，在离心机作用下进行沉降分离； 离心后将上层清液去除，用蒸馏水清洗沉淀物，再次离心沉降，按此重复操作三次，去除溶液中的其他蒸馏水可溶的物质； 之后加入第一惰性有机溶剂，清洗、离心沉降分离三次，去除沉淀物中的水分； 干燥步骤:将所述分离步骤清洗后的所述沉淀物硫化亚铁加入第二惰性有机溶剂形成混合物，将所述混合物转入安放滤纸的过滤装置，将有机溶剂与所述硫化亚铁过滤分离；用第三惰性有机溶剂对滤纸中的所述硫化亚铁沉淀进行反复三次以上的冲洗；在惰性气体氛围中进行研磨干燥，干燥后即得到纯度高于98%，颗粒直径小于25微米的硫化亚铁粉末。
2.根据权利要求1所述的硫化亚铁的制备方法，其特征在于，所述亚铁盐采用硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、氯化亚铁、硝酸亚铁、草酸亚铁、碳酸亚铁中的任一种。
3.根据权利要求1所述的硫化亚铁的制备方法，其特征在于，所述硫化物采用硫化钠、硫化氢溶液、硫化氢气体、硫化钾、硫化铵中的任一种。
4.根据权利要求1所述的硫化亚铁的制备方法，其特征在于，所述还原剂采用盐酸羟胺、抗坏血酸、四氢硼钠、四氢铝锂中的任一种。
5.根据权利要求1至4任一项所述的硫化亚铁的制备方法，其特征在于，所述方法中，所述第一、第二惰性有机溶剂采用纯度不低于分析纯级别的丙酮；所述第三惰性有机溶剂采用纯度不低于分析纯级别的乙醚。
6.根据权利要求1至4任一项所述的硫化亚铁的制备方法，其特征在于，所述方法中，所述惰性气体采用氮气。
【文档编号】C01G49/12GK104030365SQ201410270619
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】高建村, 韩占生, 孟倩倩, 朱佳华, 孙谞, 任绍梅, 何晓囡 申请人:北京石油化工学院