CN103332751B - 硫酸亚铁综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硫酸亚铁综合利用方法，该方法包括以下步骤：⑴原料FeSO4·7H2O用蒸汽溶解得到溶液；⑵溶液加热2~4h后分别得到水蒸气、FeSO4·H2O和FeSO4的混合物；水蒸气冷却成水回收；⑶FeSO4·H2O和FeSO4的混合物抽滤后分别得到母液和干料；⑷干料进行煅烧后分别得到氧化铁红和含杂的SO2气体；氧化铁红经粉碎后即得氧化铁红成品；⑸含杂的SO2气体依次经一级、二级洗涤塔喷淋除杂，并除去水沫，得到纯净的SO2气体；⑹纯净的SO2气体与碳酸钠溶液反应，分别得到CO2气体和亚硫酸氢钠溶液；⑺亚硫酸氢钠溶液与碳酸钠溶液进行中和反应，得到亚硫酸钠溶液；⑻亚硫酸钠溶液经浓缩、分离、干燥至恒重，即得无水亚硫酸钠成品。本发明实现资源的全部回收利用，资源综合利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及钛白粉生产技术领域，尤其涉及硫酸亚铁综合利用方法。
背景技术
我国西南地区蕴藏着十分丰富的钒钛磁铁矿，已探明二氧化钛的工业储量达9.5亿吨，要把钒钛产业做强做大，其中钛白粉扮演着重要角色。钛白粉是目前世界上性能最佳的白色颜料，被广泛用于涂料、塑料、造纸、油墨、橡胶、化纤、搪瓷、电焊条等工业，由于其领域的进一步拓展，钛白粉已进入到生活的各个领域，成为一种重要的无机化工产品，其年销售额位于无机化工产品的第三位，仅次于合成氨和磷酸。目前，钛资源的利用90%是用来制造钛白粉，但钛白粉工业却相对落后，钛白粉人均消费量只有发达国家的十分之一。钛白粉还有巨大的发展空间，市场潜力很大，制约钛白粉生产的最大障碍是环保问题。
在钛白粉生产技术领域中，采用直接煅烧法生产氧化铁红，废气为SO3回收制硫酸（攀枝花钢铁研究院——钛白粉副产硫酸亚铁综合利用研究，摘自2010年全国钛白粉行业年会.论文集）。但直接煅烧时，七水硫酸亚铁在60~70℃呈液体状态，会突然放出大量的水，而无法瞬时蒸发，造成硫酸亚铁粘附于煅烧炉壁上，无法正常连续生产；煅烧产生的SO2需要转化为SO3才能制硫酸，投资大，且SO2气量和气浓不稳，不适宜工业化生产硫酸，并且硫酸附加值低。
玉门市范围内有原核工业部404厂年产4万吨钛白粉和玉门静洋钛白有限责任公司年产2万吨钛白粉，每年生产钛白粉产生的硫酸亚铁约有20万吨，加上酒泉公司酸洗钢板的硫酸亚铁约5万吨，总计25万吨。除少量用作制取净水剂外，全都是固体废物。由于这几家公司都生产多年，废弃的硫酸亚铁全都是堆放，已经对当地环境造成很大危害了，也严重制约了这几家企业的健康长期发展，废弃的硫酸亚铁的无害化处理已迫在眉捷。
因此，综合利用硫酸法钛白生产废弃物硫酸亚铁是硫酸法钛白企业可持续发展的必由之路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种综合利用率高的硫酸亚铁综合利用方法。
为解决上述问题，本发明所述的硫酸亚铁综合利用方法，包括以下步骤：
⑴将原料FeSO4·7H2O加入到溶解槽中，同时向所述溶解槽中通入90~120℃的蒸汽，20~40min后得到溶液；所述FeSO4·7H2O与所述蒸汽的质量比为1t：1.1t~1.3t；
⑵所述溶液通过溶解槽泵泵入蒸发釜中，该蒸发釜中通入90~120℃的蒸汽进行加热，2~4h后分别得到水蒸气、FeSO4·H2O和FeSO4的混合物；所述水蒸气在真空度为-0.2~-0.4MPa的条件下由真空泵抽走，并通过换热器中的冷凝水将水蒸气冷却成水，回收；
⑶所述FeSO4·H2O和FeSO4的混合物送入过滤槽，在真空度为-0.2~-0.4MPa的条件下由真空泵抽滤，分别得到母液和干料；所述母液返回所述溶解槽中；所述干料送入回转窑；
⑷所述回转窑中的所述干料在700~900℃的温度下进行煅烧，3~5h后分别得到氧化铁红和含杂的SO2气体；所述氧化铁红经粉碎至300~350目后即得氧化铁红成品；所述含杂的SO2气体从窑尾逸出；
⑸从窑尾逸出的所述含杂的SO2气体经沉降室依次进入一级洗涤塔、二级洗涤塔，在喷淋密度为15~25m3/m2·h的条件下通过循环泵泵入水进行喷淋除杂，并通过冷凝器及除沫器除去水沫，得到纯净的SO2气体；
⑹所述纯净的SO2气体送入吸收塔中，同时将所述化碱槽中的质量浓度为30~35%的碳酸钠溶液通过泵泵入所述吸收塔中进行反应，分别得到CO2气体和亚硫酸氢钠溶液；所述CO2气体排空；所述纯净的SO2气体与所述碳酸钠溶液的质量比为1t：0.7t~0.9t；
⑺所述亚硫酸氢钠溶液送入中和釜中，同时向所述中和釜中分别通入90~120℃的蒸汽和质量浓度为30~35%的碳酸钠溶液进行中和反应，除去铁杂质，得到亚硫酸钠溶液；所述亚硫酸氢钠溶液与所述碳酸钠溶液的质量比为1t：0.4t~0.6t；
⑻所述亚硫酸钠溶液送入结晶釜中，在110~130℃的温度下进行浓缩，并经过滤槽分离，3~5min后分别得到饱和母液和固相；所述饱和母液返回所述结晶釜中；所述固相在90~100℃的温度下干燥至恒重，即得无水亚硫酸钠成品。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、由于本发明将七水硫酸亚铁进行真空脱水，因此，不但能耗低、脱水干净，而且可连续性生产煅烧所需的合格原料。
2、本发明采用回转窑煅烧，可使氧化铁红产品质量稳定可靠。
3、本发明将七水硫酸亚铁脱水为一水硫酸亚铁，再进行煅烧，生产铁系颜料，解决了粘壁和连续生产的问题。
4、本发明将从窑尾逸出的含杂的SO2气体经沉降室、一级洗涤塔、二级洗涤塔进行喷淋除杂，并通过冷凝器及除沫器除去水沫，不但使烟气完全收集，而且可以得到纯净的SO2气体；同时用碱液吸收SO2制取亚硫酸钠，处理完全，杜绝了二次污染。
5、本发明实现资源的全部回收利用，资源综合利用率高，可以实现工业化生产，且亚硫酸钠产品比硫酸附加值高，经济效益好。
具体实施方式
实施例1 硫酸亚铁综合利用方法，包括以下步骤：
⑴将原料FeSO4·7H2O加入到溶解槽中，同时向溶解槽中通入90℃的蒸汽，40min后得到溶液；FeSO4·7H2O与蒸汽的质量比为1t：1.1t。
⑵溶液通过溶解槽泵泵入蒸发釜中，该蒸发釜中通入90℃的蒸汽进行加热，4h后分别得到水蒸气、FeSO4·H2O和FeSO4的混合物；水蒸气在真空度为-0.2MPa的条件下由真空泵抽走，并通过换热器中的冷凝水将水蒸气冷却成水，回收。
⑶FeSO4·H2O和FeSO4的混合物送入过滤槽，在真空度为-0.2MPa的条件下由真空泵抽滤，分别得到母液和干料；母液返回溶解槽中；干料送入回转窑。
⑷回转窑中的干料在700℃的温度下进行煅烧，5h后分别得到氧化铁红和含杂的SO2气体；氧化铁红经粉碎至300目后即得氧化铁红成品；含杂的SO2气体从窑尾逸出。
⑸从窑尾逸出的含杂的SO2气体经沉降室依次进入一级洗涤塔、二级洗涤塔，在喷淋密度为15m3/m2·h的条件下通过循环泵泵入水进行喷淋除杂，并通过冷凝器及除沫器除去水沫，得到纯净的SO2气体。
⑹纯净的SO2气体送入吸收塔中，同时将化碱槽中的质量浓度为30%的碳酸钠溶液通过泵泵入吸收塔中进行反应，分别得到CO2气体和亚硫酸氢钠溶液；CO2气体排空；纯净的SO2气体与碳酸钠溶液的质量比为1t：0.7t。
⑺亚硫酸氢钠溶液送入中和釜中，同时向中和釜中分别通入90℃的蒸汽和质量浓度为30%的碳酸钠溶液进行中和反应，除去铁杂质，得到亚硫酸钠溶液；亚硫酸氢钠溶液与碳酸钠溶液的质量比为1t：0.4t。
⑻亚硫酸钠溶液送入结晶釜中，在110℃的温度下进行浓缩，并经过滤槽分离， 5min后分别得到饱和母液和固相；饱和母液返回结晶釜中；固相在90℃的温度下干燥至恒重，即得无水亚硫酸钠成品。
实施例2 硫酸亚铁综合利用方法，包括以下步骤：
⑴将原料FeSO4·7H2O加入到溶解槽中，同时向溶解槽中通入120℃的蒸汽，20min后得到溶液；FeSO4·7H2O与蒸汽的质量比为1t：1.3t。
⑵溶液通过溶解槽泵泵入蒸发釜中，该蒸发釜中通入120℃的蒸汽进行加热，2h后分别得到水蒸气、FeSO4·H2O和FeSO4的混合物；水蒸气在真空度为-0.4MPa的条件下由真空泵抽走，并通过换热器中的冷凝水将水蒸气冷却成水，回收。
⑶FeSO4·H2O和FeSO4的混合物送入过滤槽，在真空度为-0.4MPa的条件下由真空泵抽滤，分别得到母液和干料；母液返回溶解槽中；干料送入回转窑。
⑷回转窑中的干料在900℃的温度下进行煅烧，3h后分别得到氧化铁红和含杂的SO2气体；氧化铁红经粉碎至350目后即得氧化铁红成品；含杂的SO2气体从窑尾逸出。
⑸从窑尾逸出的含杂的SO2气体经沉降室依次进入一级洗涤塔、二级洗涤塔，在喷淋密度为25m3/m2·h的条件下通过循环泵泵入水进行喷淋除杂，并通过冷凝器及除沫器除去水沫，得到纯净的SO2气体。
⑹纯净的SO2气体送入吸收塔中，同时将化碱槽中的质量浓度为35%的碳酸钠溶液通过泵泵入吸收塔中进行反应，分别得到CO2气体和亚硫酸氢钠溶液；CO2气体排空；纯净的SO2气体与碳酸钠溶液的质量比为1t：0.9t。
⑺亚硫酸氢钠溶液送入中和釜中，同时向中和釜中分别通入120℃的蒸汽和质量浓度为35%的碳酸钠溶液进行中和反应，除去铁杂质，得到亚硫酸钠溶液；亚硫酸氢钠溶液与碳酸钠溶液的质量比为1t：0.6t。
⑻亚硫酸钠溶液送入结晶釜中，在130℃的温度下进行浓缩，并经过滤槽分离，3min后分别得到饱和母液和固相；饱和母液返回结晶釜中；固相在100℃的温度下干燥至恒重，即得无水亚硫酸钠成品。
实施例3 硫酸亚铁综合利用方法，包括以下步骤：
⑴将原料FeSO4·7H2O加入到溶解槽中，同时向溶解槽中通入100℃的蒸汽，30min后得到溶液；FeSO4·7H2O与蒸汽的质量比为1t：1.2t。
⑵溶液通过溶解槽泵泵入蒸发釜中，该蒸发釜中通入100℃的蒸汽进行加热，3h后分别得到水蒸气、FeSO4·H2O和FeSO4的混合物；水蒸气在真空度为-0.3MPa的条件下由真空泵抽走，并通过换热器中的冷凝水将水蒸气冷却成水，回收。
⑶FeSO4·H2O和FeSO4的混合物送入过滤槽，在真空度为-0.3MPa的条件下由真空泵抽滤，分别得到母液和干料；母液返回溶解槽中；干料送入回转窑。
⑷回转窑中的干料在800℃的温度下进行煅烧，4h后分别得到氧化铁红和含杂的SO2气体；氧化铁红经粉碎至325目后即得氧化铁红成品；含杂的SO2气体从窑尾逸出。
⑸从窑尾逸出的含杂的SO2气体经沉降室依次进入一级洗涤塔、二级洗涤塔，在喷淋密度为20m3/m2·h的条件下通过循环泵泵入水进行喷淋除杂，并通过冷凝器及除沫器除去水沫，得到纯净的SO2气体。
⑹纯净的SO2气体送入吸收塔中，同时将化碱槽中的质量浓度为32%的碳酸钠溶液通过泵泵入吸收塔中进行反应，分别得到CO2气体和亚硫酸氢钠溶液；CO2气体排空；纯净的SO2气体与碳酸钠溶液的质量比为1t：0.8t。
⑺亚硫酸氢钠溶液送入中和釜中，同时向中和釜中分别通入100℃的蒸汽和质量浓度为32%的碳酸钠溶液进行中和反应，除去铁杂质，得到亚硫酸钠溶液；亚硫酸氢钠溶液与碳酸钠溶液的质量比为1t：0.5t。
⑻亚硫酸钠溶液送入结晶釜中，在120℃的温度下进行浓缩，并经过滤槽分离，4min后分别得到饱和母液和固相；饱和母液返回结晶釜中；固相在95℃的温度下干燥至恒重，即得无水亚硫酸钠成品。
Claims (1)
1.硫酸亚铁综合利用方法，包括以下步骤：
⑴将原料FeSO4·7H2O加入到溶解槽中，同时向所述溶解槽中通入90~120℃的蒸汽，20~40min后得到溶液；所述FeSO4·7H2O与所述蒸汽的质量比为1t：1.1t~1.3t；
⑵所述溶液通过溶解槽泵泵入蒸发釜中，该蒸发釜中通入90~120℃的蒸汽进行加热，2~4h后分别得到水蒸气、FeSO4·H2O和FeSO4的混合物；所述水蒸气在真空度为-0.2~-0.4MPa的条件下由真空泵抽走，并通过换热器中的冷凝水将水蒸气冷却成水，回收；
⑶所述FeSO4·H2O和FeSO4的混合物送入过滤槽，在真空度为-0.2~-0.4MPa的条件下由真空泵抽滤，分别得到母液和干料；所述母液返回所述溶解槽中；所述干料送入回转窑；
⑷所述回转窑中的所述干料在700~900℃的温度下进行煅烧，3~5h后分别得到氧化铁红和含杂的SO2气体；所述氧化铁红经粉碎至300~350目后即得氧化铁红成品；所述含杂的SO2气体从窑尾逸出；
⑸从窑尾逸出的所述含杂的SO2气体经沉降室依次进入一级洗涤塔、二级洗涤塔，在喷淋密度为15~25m3/m2·h的条件下通过循环泵泵入水进行喷淋除杂，并通过冷凝器及除沫器除去水沫，得到纯净的SO2气体；
⑹所述纯净的SO2气体送入吸收塔中，同时将化碱槽中的质量浓度为30~35%的碳酸钠溶液通过泵泵入所述吸收塔中进行反应，分别得到CO2气体和亚硫酸氢钠溶液；所述CO2气体排空；所述纯净的SO2气体与所述碳酸钠溶液的质量比为1t：0.7t~0.9t；
⑺所述亚硫酸氢钠溶液送入中和釜中，同时向所述中和釜中分别通入90~120℃的蒸汽和质量浓度为30~35%的碳酸钠溶液进行中和反应，除去铁杂质，得到亚硫酸钠溶液；所述亚硫酸氢钠溶液与所述碳酸钠溶液的质量比为1t：0.4t~0.6t；
⑻所述亚硫酸钠溶液送入结晶釜中，在110~130℃的温度下进行浓缩，并经过滤槽分离，3~5min后分别得到饱和母液和固相；所述饱和母液返回所述结晶釜中；所述固相在90~100℃的温度下干燥至恒重，即得无水亚硫酸钠成品。
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