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1、精品毕业论文前言 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 33.2t的七水硫酸亚铁(FeSO47H2O)。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
2、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(FeSO47H2O) 3.54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
3、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“
4、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。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82.1原料、设备与生产工艺82.1.1原料82.1.2设备82.1.3生产工艺82.1.4工艺流程图92.2硫酸亚铁纯度的测定92.2.1无水硫酸
5、亚铁的制取92.2.2精制后的无水硫酸亚铁纯度测定92.3实验结果及数据分析102.3.1 相同的水解时间，PAM加入量不同，对硫酸亚铁纯度的影响102.3.2 PAM加入量相同，不同的水解时间对硫酸亚铁纯度的影响12第三章 氧化铁红的制取163.1直接干法制取氧化铁红163.1.1工艺原理163.1.2工艺流程图163.2实验结果及分析16第四章 沉降时间的测定194.1絮凝剂的加入量对硫酸亚铁中杂质絮凝的影响194.1.1实验原理194.1.2实验结果及分析19结论20参考文献21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
6、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2.54t)，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
7、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) 将水洗过滤的硫酸亚铁溶解搅
8、拌，加入氨水调节溶液pH值至 45，再加入适量的聚丙烯酰胺絮凝剂，则钛、锰、铝、镁、铁等的水解物絮凝沉降。然后吸取上层清液，滤渣去除。在第二步除杂过程中，Fe2 +、Fe3 +会水解絮凝沉降，这会造成一些 Fe2 +的损失，损失量与溶液的pH值有关。硫酸亚铁应配成制备氧化铁红所需浓度。钛白副产硫酸亚铁经二步除杂工艺处理后，可用于生产氧化铁红，所得产品各项质量指标达到国家一级标准，收率达98.35%.副产硫铵可用作肥料。与传统工艺相比，该工艺减少了废料排放，降低了生产成本，具有较明显的经济意义。硫铁矿烧渣是一种二次资源，对其综合利用正引起广泛重视。目前烧渣的利用主要是围绕着铁系化工产品：铁盐（制
9、取硫酸亚铁、二氯化铁），铁系颜料（制取氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑），铁氧体材料高纯磁性氧化铁，净水剂（生产聚合硫酸铁及复合净水剂）。今后，探索硫铁矿烧渣更好的综合利用，将会成为研究热点，这依赖于硫铁矿烧渣浸液中高效除杂剂的筛选和合理的除杂工艺。硫铁矿烧渣是利用硫铁矿生产硫酸的过程中排出的工业废渣。我国是硫酸生产大国，产量居世界第三位，其中用硫铁矿制酸占80 左右，而每生产lt硫酸会产生0.8至0.9t烧渣，目前全国每年将有约7l0t废渣量。烧渣通常采用堆填处理，不仅严重污染堆填处环境，且占用土地。而硫铁矿烧渣中一般含铁为20 60，还有有色金属及贵金属如Cu、Ag、Au等，可见，硫铁矿烧渣是
10、一种二次资源。因此综合利用硫铁矿烧渣己引起了国内外的广泛重视。为了提高资源利用率，保护环境，化害为利，国内外对烧渣的利用己进行了一些研究，如制砖和水泥添加剂、选渣后制团炼铁、提取有色金属及贵金属等， 但都存在着烧渣利用量和利用率较低的问题。近年来伴随着科技的发展又开发出了新的领域，如制取净水剂、铁盐和铁系颜料等铁系产品，并得到了快速发展。 1硫铁矿烧渣的化学成分硫铁矿烧渣的主要化学成分为：Fe2O3和SiO2，此外还含有CaO、MgO、Al2 O3、S、Pb、Au等。硫铁矿产地不同，其烧渣成分及含量也有差异。因此，从烧渣中提铁及利用其它方法制备高附加值的铁系产品很有实际意义。但是这一实践需要考
11、虑经济技术上的可行性，这样才真正能够变废为宝，实现资源的二次利用。 2硫铁矿烧渣的综合利用途径 目前，烧渣的利用主要是围绕着制取铁系化工产品：铁盐、铁系颜料、磁性氧化铁、净水剂等开展。 2 1 铁盐 2.1.1制取硫酸亚铁（FeSO4） 用硫铁矿烧渣制备硫酸亚铁一般有两种方式：还原焙烧酸浸法和酸浸还原法。还原焙烧酸浸法就是将烧渣和还原剂如褐煤、木炭等按一定的比例在高温炉(如马弗炉)中还原焙烧，目的是使烧渣中的Fe3+转变成Fe 2+ ，然后用硫酸浸取而得到硫酸亚铁溶液。若在浸取过程中控制一定的条件可去除部分杂质如Si、CaVIlS等。 郑晓虹等人用碳作还原剂，800以上温度、反应时间约20mi
12、n时铁的提取率达90 以上，还原烧渣在温和条件下用硫酸浸取得到FeSO4溶液。此溶液不需再经过还原且易于净化，适合作透明氧化铁颜料、磁性铁氧体等高档用品的原料。 还有人利用还原铁粉和碱液调节溶液的pH值，而后加入絮凝剂可制得饲料级硫酸亚铁溶液，这是制取高档产品的极好原料。酸浸还原法是将烧渣先直接进行酸浸，使F e3+进入溶液，然后在溶液中加入还原剂铁或硫铁矿将Fe3+还原为Fe2+。 2.1.2制取三氯化铁(FeCl3)还原焙烧后的烧渣直接用盐酸浸取，得到氯化亚铁溶液，而后可以通过用铁屑制备氯化铁的方法得到氯化铁。冯俊瑜等用硫铁矿烧渣与废盐酸以 固液比为0.3 0.5 ： 1(质量比)在一定的
13、温度下搅拌反应，静置得到上层棕黑色的清液三氯化铁成品，并建设了一套500ta的液体三氯化铁生产装置，年产值20至30万元 。2.2铁系颜料 2.2.1制取氧化铁红 氧化铁红的制备通常有干法和湿法两种。干法生产简单，但产品纯度不高、坚硬难粉碎 ：湿法工艺复杂、周期长、成本较高，但产品纯度高、疏松易磨、色泽好。而用硫铁矿烧渣制备氧化铁红的工艺技术已经非常成熟，但是要制取高品位的氧化铁红产品一直存在着技术和经济的困难。即便如此，其利用研究仍然相当多。 传统制取氧化铁红的方法是将烧渣中的氧化铁转变成可溶性的铁盐并使其结晶，然后将结晶的铁盐煅烧，氧化分解为氧化铁，所制产品质量一般可符合湿法一级标准。此外
14、，浇渣也可利用浮选、反浮选除硅脱硫，再碱浸、铵盐浸除杂质后，于600至700氧化焙烧，磨细得铁红产品。 徐旺生等人用硫铁矿烧渣通过控制氧化时酸解液的p H 值，后在粗品氧化铁中用硝酸除杂的方法也制得了高纯度的氧化铁，纯度达到99.56 ，具有较高的工业使用价值。亦有金士威等人研究出了以硫铁矿烧渣制备高纯氧化铁红的新工艺 。产品质量符合HGT257494优等品标准。其工艺主要经过磁选、酸溶、净化、FeCO3的合成、煅烧。其新工艺关键就在于净化除SiO2的步骤中加入了一种自制的添加剂，处理效果很好 。 2.2.2制取氧化铁黄用硫铁矿烧渣制取氧化铁黄的关键在于晶种的制备，且晶种的好坏直接影响颜料性能
15、的优劣。传统制备氧化铁黄的方法是将硫铁矿烧渣还原酸溶加碱制得Fe(OH) 2，再通氧气氧化转变为FeOOH，即为铁黄。若对其煅烧、脱水便可得到铁红产品。周敏等人研究出了用硫铁矿烧渣氨法生产氧化铁黄的新工艺。其采用流态化还原技术处理硫铁矿烧渣，并在生产铁黄的二步氧化过程中运用文氏管射流氧化技术，将残渣石膏作为副产品用于建材 。 2.2.3制取氧化铁黑硫铁矿烧渣制备铁黑主要有中和法、氧化法及还原法。但是通常采取中和与氧化同时进行的方法。即先用烧渣制取酸浸液，然后酸浸液中加入碱液得到Fe(OH)2，通入氧气得到Fe(OH)3 ，而后将Fe(OH)2和Fe(OH)3混合反应而得到铁黑Fe 3O4。 2.3铁氧体材料亩纯磁性氧化铁 (FeOs) 磁性氧化铁工业生产方法一般为硫酸盐法和鲁斯纳法。鲁斯纳法是将氯化铁溶液焙烧分解并氧化而得到磁性氧化铁。但产品档次不高，只适用于制备中低档磁材。而硫酸盐法以搪瓷铁皮和硫酸为原料而制得。产品质量好，适于制备高档磁材，但成本较高。总之，以硫铁矿烧渣制取高纯磁性氧化铁不仅可治理环境，而且也探索出了高纯磁性氧化铁新的生产途径。 龚竹青等人以硫铁矿烧渣制备的FeS0 47H20为原料，配成一定体积的溶液，在一定的温度下，加入碳酸铵溶液，在中强搅拌下，反应1h，静置、过滤、洗涤，离心甩干后，干燥、粉碎过筛送入煅烧炉中进行煅烧处理，得到高纯软磁用a
