本发明属于化工技术领域，具体涉及一种钛白粉副产物硫酸亚铁的盐析提纯方法。
背景技术：
钛白粉被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。钛白粉的生产方法主要有硫酸法和氯化法，硫酸法因生产工艺相对简单，对钛精矿的品位要求较低等优点，被大多数钛白粉生产企业所采用，目前国内较大的钛白粉生产企业基本都采用硫酸法生产钛白粉，占比高达98％。
硫酸法再生产钛白粉的过程中会产生大量的硫酸亚铁副产品，据不完全统计，硫酸亚铁的产量将高达500～750万吨/年，因其含有tio2+、mn2+、mg2+、al3+等杂质元素而无法被直接利用，长期以来都是作为固体废弃物堆放，如此大量的硫酸亚铁副产物不仅影响了环境，而且对铁资源造成了浪费，很大程度上制约了钛白粉产业的发展。目前硫酸亚铁的主要作净水剂、饲料添加剂、肥料、涂料等，但都需要对硫酸亚铁进行提纯才能满足要求，因此如何提高硫酸亚铁的纯度是解决钛白粉副产物硫酸亚铁的首要任务。
现有的提纯钛白粉副产物硫酸亚铁的方法主要集中在两类：水解沉淀法和结晶法。水解沉淀法的工艺大同小异，不同之处在于使用的沉淀剂不同，而沉淀剂在使用的过程中夹带的杂质以及其本身引入的杂质的不同对硫酸亚铁晶体产品质量、工艺流程复杂程度以及产率有显著的影响。与沉淀法不同，结晶法提纯硫酸亚铁不仅不会引入杂质，而且工艺简单易于操作，但现有的结晶法都是采用蒸发浓缩-降温结晶的方式，杂质的去除率较低。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种除杂率高、操作简单的钛白粉副产物硫酸亚铁的提纯新方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是提供了一种钛白粉副产物硫酸亚铁的盐析提纯方法，该方法包括以下步骤：
将钛白粉副产物硫酸亚铁加入水中，直到溶液中有部分硫酸亚铁不溶为止，过滤取下清液，即为硫酸亚铁饱和溶液；向硫酸亚铁饱和溶液中加入盐析剂，持续搅拌不少于6h，过滤，滤饼烘干得硫酸亚铁晶体。
其中，上述方法中，所述钛白粉副产物硫酸亚铁的杂质质量百分含量为mn：0.1～5％、mg：0.1～5％、ti：0.01～10％。
其中，上述方法中，所述水的纯度不低于去离子水。
其中，上述方法中，所述盐析剂的加入量为：每升硫酸亚铁饱和溶液中加入0.1～0.5kg盐析剂。
其中，上述方法中，所述盐析剂为硫酸铵或者硫酸氢铵中的至少一种。
优选的，上述方法中，所述持续搅拌的时间为6～24h。
其中，上述方法中，当硫酸亚铁晶体不能满足纯度要求时，重复提纯操作。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种有别于传统蒸发浓缩-降温结晶法的盐析提纯方法来提纯钛白粉副产物硫酸亚铁，不需添加沉淀剂、未引入金属杂质，就能够有效降低硫酸亚铁中mn、mg、ti等杂质，该方法工艺简单、反应周期短、经济环保、杂质去除率高，且常温下就可以取得较高的收率，避免了二价铁离子的氧化问题，为钛白粉副产物硫酸亚铁的提纯提供了一种新的途径；本发明所得硫酸亚铁晶体可以用于合成硫酸亚铁铵、磷酸铁、磷酸亚铁锂的原材料，拓宽了钛白粉副产物硫酸亚铁的应用领域。
具体实施方式
具体的，一种钛白粉副产物硫酸亚铁的盐析提纯方法，该方法包括以下步骤：
将钛白粉副产物硫酸亚铁加入水中，直到溶液中有部分硫酸亚铁不溶为止，过滤取下清液，即为硫酸亚铁饱和溶液；向硫酸亚铁饱和溶液中加入盐析剂，持续搅拌不少于6h，过滤，滤饼烘干得硫酸亚铁晶体。
本发明方法中，硫酸亚铁饱和溶液的配制及盐析提纯，在常温下即可进行，温度一般为20～30℃。
钛白粉副产物硫酸亚铁因其含有tio2+、mn2+、mg2+等杂质元素而无法被直接利用，其杂质质量百分含量一般为mn：0.1～5％、mg：0.1～5％、ti：0.01～10％。长期以来都是作为固体废弃物堆放，如此大量的硫酸亚铁副产物不仅影响了环境，而且对铁资源造成了浪费，很大程度上制约了钛白粉产业的发展，因此如何提高硫酸亚铁的纯度是解决钛白粉副产物硫酸亚铁的首要任务。
硫酸亚铁饱和溶液可通过以下方法制备：常温(一般为20～30℃)下，向水中边搅拌边加入钛白粉副产物硫酸亚铁，直到溶液中有部分硫酸亚铁不溶为止，过滤取下清液，即为硫酸亚铁饱和溶液。
为了避免引入额外杂质，提高硫酸亚铁晶体纯度，所述水的纯度不低于去离子水。
本发明方法采用硫酸铵或者硫酸氢铵作为盐析剂。硫酸铵或硫酸氢铵在溶液中的溶解度远远大于硫酸亚铁，是硫酸亚铁的2～3倍，且受温度的影响较低，因此将一定质量的硫酸铵或硫酸氢铵加入到硫酸亚铁饱和溶液中，一方面可以提高硫酸亚铁在溶液中的有效浓度，另一方面溶解吸热可以降低硫酸亚铁在溶液中的溶解度，双重作用可以使硫酸亚铁以均相成核的方式自发结晶析出；但硫酸铵或硫酸氢铵加入过多，可能导致杂质析出，影响硫酸亚铁晶体纯度，同时如果硫酸铵或硫酸氢铵不能在溶液中完全溶解，也会影响硫酸亚铁晶体纯度；为了保证硫酸亚铁晶体的收率，同时最大限度的降低硫酸亚铁晶体中杂质含量，盐析剂的加入量为：每升硫酸亚铁饱和溶液加入0.1～0.5kg盐析剂；所述盐析剂为硫酸铵或者硫酸氢铵中的至少一种。
本发明方法盐析结晶纯化过程中，需要持续搅拌6～24h，确保硫酸亚铁晶体的纯度和收率。
由于不同用途的硫酸亚铁对硫酸亚铁纯度的要求不同，钛白粉副产物硫酸亚铁经过一次纯化步骤所得硫酸亚铁晶体中杂质含量可能还不能满足相应用途的纯度要求，此时，可以将硫酸亚铁晶体重复盐析提纯操作，直至最终所得的硫酸亚铁晶体满足相应纯度要求。
优化的，一种钛白粉副产物硫酸亚铁的盐析提纯方法，该方法包括以下步骤：
将钛白粉副产物硫酸亚铁(其杂质含量为：mn：0.108％、mg：0.640％、ti：0.213％)加入水中，直到溶液中有部分硫酸亚铁不溶为止，过滤取下清液，即为硫酸亚铁饱和溶液；向硫酸亚铁饱和溶液中加入盐析剂，持续搅拌6～24h，过滤，滤饼烘干得硫酸亚铁晶体；所述盐析剂的加入量为：每升硫酸亚铁饱和溶液加入0.1～0.5kg盐析剂；所述盐析剂为硫酸铵或者硫酸氢铵中的至少一种。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
本发明实施例中所使用的硫酸亚铁饱和溶液按以下方法配制：取钛白粉副产物硫酸亚铁，经检测其杂质含量为mn：0.108％、mg：0.640％、ti：0.213％，在常温下(20～30℃)，向去离子水中边搅拌边加入钛白粉副产物硫酸亚铁，直到溶液中有部分硫酸亚铁不溶为止，过滤取下清液，即为硫酸亚铁饱和溶液，经检测硫酸亚铁饱和溶液中杂质含量为mn：0.539g/l、mg：1.844g/l、ti：0.901g/l。
实施例1
量取500ml硫酸亚铁饱和溶液，边搅拌边加入50g硫酸铵，持续搅拌时间为6h，过滤，滤饼烘干得硫酸亚铁晶体，经检测硫酸亚铁晶体中的杂质元素含量为mn：0.026％、mg：0.246％、ti：0.008％，铁的收率46.35％。
实施例2
量取500ml硫酸亚铁饱和溶液，边搅拌边加入100g硫酸铵，持续搅拌时间为12h，过滤，滤饼烘干得硫酸亚铁晶体，经检测硫酸亚铁晶体中的杂质元素含量为mn：0.034％、mg：0.255％、ti：0.009％，铁的收率55.72％。
实施例3
量取500ml硫酸亚铁饱和溶液，边搅拌边加入250g硫酸铵，持续搅拌时间为24h，过滤，滤饼烘干得硫酸亚铁晶体，经检测硫酸亚铁晶体中的杂质元素含量为mn：0.022％、mg：0.212％、ti：0.007％，铁的收率67.51％。
实施例4
量取500ml硫酸亚铁饱和溶液，边搅拌边加入200g硫酸氢铵，持续搅拌时间为12h，过滤，滤饼烘干得硫酸亚铁晶体，经检测硫酸亚铁晶体中的杂质元素含量为mn：0.019％、mg：0.198％、ti：0.008％，铁的收率68.36％。
由实施例1～4可知，本发明方法能有效降低钛白粉副产物硫酸亚铁中mn、mg、ti等杂质，工艺简单、反应周期短、经济环保、杂质去除率高，且常温下就可以取得较高的铁回收率；未添加沉淀剂、未引入金属杂质，且避免了二价铁离子的氧化问题，为钛白粉副产物硫酸亚铁的提纯提供了一种新的途径。