专利名称：从赤铁矿生产七水硫酸亚铁工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于无机盐领域，涉及一种生产七水硫酸亚铁的工艺，特别是用赤铁矿为原料采用酸溶—还原两步法生产七水硫酸亚铁的工艺。
背景技术：
目前工业上七水硫酸亚铁的生产工艺有两种，第一种是铁屑—硫酸法生产七水硫酸亚铁，其生产工艺过程是硫酸与铁屑反应，经沉淀、结晶、脱水即得硫酸亚铁。其化学反应如下
第二种是钛白副产法生产七水硫酸亚铁，其生产工艺过程是用硫酸分解钛铁矿，生成FeSO4及Fe2(SO4)3，其中三价铁用铁丝还原，经冷冻结晶，可获得副产品FeSO4·7H2O，其化学反应是
上述两种生产工艺方法存在的问题是铁屑—硫酸法的原料成本较高，铁屑的价格易受钢铁价格的波动，且其来源有限，不适合大规模工业化生产；钛白副产法要消耗大量的硫酸，生产过程中排放的废酸、废水、废渣和废气，严重污染环境，且产品七水硫酸亚铁的杂质含量高，产品的等级较低。
天然赤铁矿主要是用于钢铁冶炼工业中作为高炉炼制生铁的原料。七水硫酸亚铁俗称绿矾，广泛应用于医药、农药、饲料及污水处理等行业。
发明内容
本发明主要针对现有七水硫酸亚铁的生产工艺中，原料铁屑价格较高及来源有限、不适合于大规模工业化生产，以及产品杂质含量高、等级低和生产中排出的废水、废气、废渣严重污染环境的问题，提供一种原料价廉易得、适合于大规模工业化生产、无环境污染的从赤铁矿生产七水硫酸亚铁的工艺。
本发明实现上述目的所采用的技术方案是将赤铁矿石经机械破碎，并磨矿加工为80～100目，精选至TFe＞65％的矿粉；其次是在矿粉中加入工业硫酸与矿粉中的Fe2O3进行酸溶反应生成硫酸高铁溶出液，过滤并用水稀释；最后用铁屑将稀释的溶出液中的硫酸高铁还原为硫酸亚铁，过滤并在低温下使还原液析出七水硫酸亚铁结晶，分离结晶并进行真空干燥，即得七水硫酸亚铁。
其中，所述的酸溶反应的原料配比为工业硫酸与矿粉中的Fe2O3的摩尔比为1∶4.3；所述的酸溶反应的最佳工艺条件是硫酸浓度为45％、反应温度为110℃、反应时间为2.0hr，赤铁矿的溶出率为92％以上；所述的酸溶反应生成的硫酸高铁溶出液，过滤并用水稀释至23～24°Be′，再进行还原反应；所述的还原反应操作条件是反应温度为45℃～75℃、反应时间为2.0hr，硫酸高铁还原为硫酸亚铁可达100％；所述的真空干燥七水硫酸亚铁的温度为≤65℃、真空度为13.33KPa、干燥时间2.0hr。
本发明实施上述技术方案的创新之处在于用赤铁矿粉取代铁屑生产七水硫酸亚铁，原料储量丰富、价格低廉、适合于大规模工业化生产，90年已探明的储量有50120Mt，其中工业储量占总储量的67.9％，居世界前列；而来源于零件机械加工的铁屑产量有限，不适合于规模化连续化生产。本发明原料成本低廉，按可比价格计算，原料成本可下降40％。本发明提出了一种酸溶—还原两步工艺，克服了钛白副产法工艺中存在的大量的废水、废气、废渣对环境造成的严重污染；而且通过本工艺生产的七水硫酸亚铁产品纯度高，杂质含量低，符合国标GB10531-89的工业水处理剂一等品。该产品的技术质量指标如下表1、表2表1.产品的技术质量指标
表2.产品微量元素含量单位ug/g＝10-6(ppm)＝10-4％
具体实施方式
实施例下面结合实施例对本发明进一步详细说明取产于澳大利亚的赤铁矿作为生产七水硫酸亚铁的原料，经粉碎、磨矿加工为100目，并用磁选或者浮选等方法精选为65％的矿粉，再用硫酸—磷酸混合酸分解法、重铬酸钾容量法分别测定全铁及亚铁含量见表1
表1澳大利亚赤铁矿粉的铁含量
赤铁矿粉和工业硫酸为原料依次进行如下步骤(1)酸溶按赤铁矿粉中的Fe2O3与工业硫酸的摩尔比为1∶4.3，向赤铁矿粉中加入浓度为45％的硫酸，在反应温度为110℃下反应2.0hr，使赤铁矿中各种价态的铁的氧化物能游离于溶液中，溶出率为92％以上。酸溶过程的化学反应为
(2)还原将过滤并稀释至23～24°Bé(比重为1.1896～1.1995)的硫酸高铁溶液加热至45℃～75℃，并投入过量的还原剂铁屑，进行如下还原反应
还原反应约2.0hr，高铁Fe3+还原为亚铁Fe2+可达100％(以硫氰酸铵指示不显红色)。还原过程同时进行如下反应
(3)结晶硫酸亚铁还原液在0℃左右自溶液中结晶析出七水硫酸亚铁晶体，即绿矾
还原液中硫酸亚铁的浓度很高，当浓度达2.3～2.6mol/l(35％～40％)，在常温下即可结晶出淡绿色的硫酸亚铁晶体。为了提高硫酸亚铁的收率，参照硫酸亚铁在水中的溶解度数据，还原液采用冷冻至0℃的方法对得率有利，不仅可快速结晶出七水硫酸亚铁，母液量少，且母液中产品的残留量也少。这样，结晶母液可直接送到配酸工段作稀释浓硫酸之用。若采用自然结晶，一是时间长，占有结晶池面积大；二是夏日气温高，析出的晶体少，母液中产品的残留量偏高，不宜作酸浸液的稀释剂，须将母液二次浓缩、结晶。
(4)真空干燥析出的七水硫酸亚铁晶体经液固分离后，含有残留母液。因七水硫酸亚铁在干燥空气中易风化，在潮湿空气中易氧化成棕黄色的碱式硫酸铁，加热至56.6℃时由七水物转变为四水物，64.4℃又转化一水物”知，普通干燥100℃将得到一水物，为此采用低于≤65℃、真空度13.332KPa的真空干燥2.0hr。
权利要求
1.从赤铁矿生产七水硫酸亚铁工艺，其特征是将赤铁矿石经机械破碎，并磨矿加工为80～100目，精选至TFe＞65％的矿粉；其次是在矿粉中加入工业硫酸与矿粉中的Fe2O3进行酸溶反应生成硫酸高铁溶出液，过滤并用水稀释；最后用铁屑将稀释的溶出液中的硫酸高铁还原为硫酸亚铁，过滤并在低温下使还原液析出七水硫酸亚铁结晶，分离结晶并进行真空干燥，即得七水硫酸亚铁。
2.根据权利要求1所述的从赤铁矿生产七水硫酸亚铁工艺，其特征是酸溶反应的原料配比为工业硫酸与矿粉中的Fe2O3的摩尔比为1∶4.3。
3.根据权利要求1所述的从赤铁矿生产七水硫酸亚铁工艺，其特征是酸溶反应的最佳工艺条件是硫酸浓度为45％、反应温度为110℃、反应时间为2.0hr，赤铁矿的溶出率为92％以上。
4.根据权利要求1所述的从赤铁矿生产七水硫酸亚铁工艺，其特征是酸溶反应生成硫酸高铁溶出液，须用水稀释至23～24°Be′，再进行还原反应。
5.根据权利要求1所述的从赤铁矿生产七水硫酸亚铁工艺，其特征在于还原反应的操作条件是反应温度为45℃～75℃、反应时间为2.0hr，硫酸高铁还原为硫酸亚铁可达100％。
6.根据权利要求1所述的从赤铁矿生产七水硫酸亚铁工艺，其特征在于真空干燥七水硫酸亚铁的温度为≤65℃、真空度为13.33KPa、干燥时间2.0hr。
全文摘要
本发明公开了一种从赤铁矿生产七水硫酸亚铁工艺，该工艺是将赤铁矿石粉碎，磨矿加工为80～100目，精选至T
文档编号C01G49/14GK1597537SQ20041001247
公开日2005年3月23日 申请日期2004年8月6日 优先权日2004年8月6日
发明者何凯, 马青兰 申请人:太原理工大学