CN100591622C - 硫酸亚铁溶液中深度净化除钛的方法 - Google Patents

Abstract

一种硫酸亚铁溶液中深度净化除钛的方法，本发明包括先进行溶解，将生产钛白粉的副产物硫酸亚铁溶解在去离子水中，静置后抽出上清液待用，溶解渣压滤后废弃；然后进行还原，在25～35℃时向上清液中加入1～2%的还原铁粉，溶液变为蓝色即为终点，最后进行中和，向还原后的硫酸亚铁溶液中加入氧化亚铁粉末调节溶液的pH＝1～5，搅拌30～90min后溶液变为亮绿色即为终点，过滤得到纯净的硫酸亚铁溶液。本发明钛的脱除率高，铁的损失小，工艺过程稳定；不引入其它金属杂质，得到纯净的硫酸亚铁溶液；可以通过溶液还原前后的颜色判断反应终点，过程控制简单；操作温度低、处理时间短、综合成本低。

Description

硫酸亚铁溶液中深度净化除钛的方法

技术领域

本发明涉及冶金领域中湿法冶金过程，特别是有效地从硫酸亚铁溶液中深度净化除钛的方法。

背景技术

钛白粉的硫酸法制备工艺是用硫酸浸出钛铁矿，使钛和铁都进入溶液，经沉降去除杂质、冷冻分离出副产物硫酸亚铁后，加入晶种使硫酸氧钛水解为偏钛酸，经过水洗后在800～1000℃煅烧、粉碎后得到钛白粉。该工艺过程产生的副产物硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)经典成分为(％)：FeSO₄85.0、TiO₂0.8，已经开发出多种用途：可以制备工业级硫酸亚铁、有无机高分子絮凝剂聚合硫酸铁、氧化铁黄或氧化铁红、草酸亚铁和磷酸铁锂前驱体等产品；该副产物如果直接用来生产高品质铁的化合物，其中钛的含量较高，影响产品质量，故需要深度净化硫酸亚铁溶液中的钛。

传统的净化溶液中钛的方法是将该副产物硫酸亚铁溶解后，直接用氨水或者稀碱溶液中和硫酸亚铁溶液中的残酸，调节溶液的pH＞1.5，在温度低于60℃的条件下，生成粗颗粒的偏钛酸H₂TiO₃，过滤后得到除去钛的硫酸亚铁溶液，如中国专利CN100357361C介绍的方法，但此类方法中和后溶液中的钛含量仍然在200～400mg·L^-1之间，不能满足高质量产品的要求，而且该处理过程难以有效控制，溶液中残留的钛含量变化很大。

上述硫酸亚铁溶液中除钛的方法存在如下缺点：

(1)四价的钛水解程度不完全，沉淀结束后溶液中钛含量在200～400mg·L^-1之间；

(2)由于三价铁的存在，直接中和沉淀后的溶液难以过滤；

(3)反应终点难以准确判断。

发明内容

为了克服传统硫酸亚铁溶液净化除钛方法的不足，本发明提供一种能有效地深度净化硫酸亚铁溶液中钛，且过程高效的湿法冶金方法。

为达到上述目的，本发明利用低价态在溶液中水解沉淀更完全的原理，将生产钛白粉过程中的副产物硫酸亚铁，用水溶解后，再加入铁粉将溶液中的钛还原为低价态，反应一段时间后，加入氧化亚铁粉调节溶液的pH使低价态的钛水解沉淀，反应完毕后过滤，产出纯净的硫酸亚铁溶液。

具体的工艺过程和工艺参数如下：

1溶解

将生产钛白粉的副产物硫酸亚铁按照液固比L/Kg为1.5～3∶1溶解在去离子水中，静置后抽出上清液待用，溶解渣压滤后废弃；

2还原

在25～35℃时向上清液中加入副产物硫酸亚铁重量的1～2％的还原铁粉，在搅拌速度150～300r·min^-1下反应30～120min，溶液变为蓝色即为终点。还原过程发生的化学反应为：

Fe+2Fe³⁺＝3Fe²⁺                          (1)

Fe+2TiO²⁺+4H⁺+H₂O＝Fe²⁺+2Ti(H₂O)₃ ³⁺      (2)

3中和

向还原后的硫酸亚铁溶液中加入少量氧化亚铁粉末调节溶液的pH＝1～5，搅拌30～90min后溶液变为亮绿色即为终点，过滤得到纯净的硫酸亚铁溶液，中和过程发生的化学反应为：

2Ti(H₂O)₃ ³⁺+3FeO＝2Ti(OH)₃↓+3Fe²⁺+3H₂O    (3)

所述的铁粉和氧化亚铁粉均为工业级试剂

本发明适用于深度净化硫酸亚铁溶液中的钛杂质，其中钛的含量范围为：0.006～20g·L^-1；也适合于处理其他硫酸盐溶液中钛的净化。

本发明与传统的硫酸亚铁溶液净化除钛工艺流程比较，有以下优点：本发明不仅钛的脱除率高，而且铁的损失小，工艺过程稳定；除去硫酸亚铁溶液中的钛离子时不引入其它金属杂质，得到纯净的硫酸亚铁溶液；该工艺过程可以通过溶液还原前后的颜色判断反应终点，过程控制简单；操作温度低、处理时间短、综合成本低。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式：

实施例1：向反应釜中加入75L纯水，然后加入50Kg工业级硫酸亚铁，搅拌30min溶解后静置分层后，过滤上清液得到含钛2.2g·L^-1的硫酸亚铁溶液，称取500g铁粉加入其中，常温下搅拌2h后溶液变为蓝色，用硫氰酸钾检测没有三价铁存在；加入250g氧化亚铁粉调节溶pH＝4.00，溶液呈灰绿色，继续搅拌1h后过滤，净化渣经过磁选回收没有参与反应的铁粉，净化后的硫酸亚铁溶液中钛含量为0.09mg·L^-1。

实施例2：向反应釜中加入1500L纯水，然后加入1000Kg工业级硫酸亚铁，搅拌30min溶解后静置分层后，过滤上清液得到含钛2.5g·L^-1的硫酸亚铁溶液，称取10Kg铁粉加入其中，常温下搅拌2h后溶液变为蓝色，用硫氰酸钾检测没有三价铁存在；加入5Kg氧化亚铁粉调节溶液pH＝4.20，溶液呈灰绿色，继续搅拌1h后过滤，净化渣经过磁选回收没有参与反应的铁粉，净化后的硫酸亚铁溶液中钛含量0.08mg·L^-1。

Claims (2)

1.一种硫酸亚铁溶液中深度净化除钛的方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)溶解

将生产钛白粉的副产物硫酸亚铁按照液固比L/Kg为1.5～3∶1溶解在去离子水中，静置后抽出上清液待用，溶解渣压滤后废弃；

(2)还原

在25～35℃时向上清液中加入副产物硫酸亚铁重量的1～2％的还原铁粉，在搅拌速度150～300r·min^-1下反应30～120min，溶液变为蓝色即为终点，还原过程发生的化学反应为：

Fe+2Fe³⁺＝3Fe²⁺                        (1)

Fe+2TiO²⁺+4H⁺+H₂O＝Fe²⁺+2Ti(H₂O)₃ ³⁺    (2)

(3)中和

向还原后的硫酸亚铁溶液中加入氧化亚铁粉末调节溶液的pH＝1～5，搅拌30～90min后溶液变为亮绿色即为终点，过滤得到纯净的硫酸亚铁溶液，中和过程发生的化学反应为：

2Ti(H₂O)₃ ³⁺+3FeO＝2Ti(OH)₃↓+3Fe²⁺+3H₂O        (3)

2.根据权利要求1所述的硫酸亚铁溶液中深度净化除钛的方法，其特征在于：所述的铁粉和氧化亚铁粉均为工业级试剂。

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