CN103553143A - 硫磺还原分解铁的硫酸盐制备氧化铁红联产硫酸的方法 - Google Patents

硫磺还原分解铁的硫酸盐制备氧化铁红联产硫酸的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种硫磺还原分解铁的硫酸盐制备铁红联产硫酸的方法，属于无机化合物制备方法领域。本发明提供一种硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备氧化铁红联产硫酸的方法，包括如下步骤：a.将铁的硫酸盐于温度400～800℃中，通入气态硫磺，反应20～120min，制得氧化铁红和二氧化硫气体；b.步骤a所得的二氧化硫气体用于制备硫酸。本发明所得的方法中原料的转化率一般可达到90%以上，所得氧化铁红符合GBT1863-2008的规定。另外，本发明工艺适合于大规模的生产，它具有工艺简单，生产周期短，易于控制，便于推广，产物纯度高等特点。

Description

硫磺还原分解铁的硫酸盐制备氧化铁红联产硫酸的方法
技术领域
本发明涉及一种硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备铁红联产硫酸的方法，属于无机化合物制备方法领域。
背景技术
氧化铁红是一种红色颜料，成分为三氧化二铁，具有很高的遮盖力和着色力，有优越的耐光、耐高温性能、耐碱性，被广泛用于橡胶、油漆、人造大理石的着色剂，以及陶瓷、造纸、油墨和美术颜料等。中国是氧化铁红生产大国,氧化铁红产量的2/3是用于出口的。目前氧化铁红生产主要是以氧化铁皮为原料，但由于原材料的涨价致使成本较高，并且近年来，随着国家对环境保护的越来越重视，对企业的环保要求也越来越高，使企业难以扩大生产规模，造成氧化铁红市场紧张，因此亟待开发一种成本低，环保的生产新工艺。
夏新蕊等研究了利用钛白废渣硫酸亚铁干法制备氧化铁红颜料，将硫酸亚铁在500℃下煅烧成硫酸铁，再将硫酸铁在800℃下煅烧，制成氧化铁红，由于色泽较差增加了包膜处理。此法耗时长，煅烧硫酸铁生成大量SO3，对设备要求高。公开号为CN102431976A的中国专利公开了一种通过钛白废渣湿法制备颜料及氧化铁红的方法，通过硫酸亚铁除杂，制得硫酸亚铁溶液，通过加入氨水制备铁黑沉淀，在600～750℃煅烧制得氧化铁红，但副产硫酸铵废液仍需进一步处理。公开号为CN102649588A的中国专利公开了一种用钛白副产物硫酸亚铁生产氧化铁红的方法，将含杂硫酸亚铁通过净化除杂，通过结晶制备纯净硫酸亚铁，于800～900℃锻烧1～4h制备氧化铁红，产品杂质含量少，铁回收率高，但生产过程煅烧温度高，生成的气体含有大量SO3，对设备腐蚀大。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供一种硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备铁红联产硫酸的方法，具有操作简单，工艺流程短，原料来源广泛并且价格低廉等特点。
本发明的技术方案：
本发明提供一种硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备氧化铁红联产硫酸的方法，包括如下步骤：
a将铁的硫酸盐于温度400～800℃中，通入气态硫磺，反应20～120min，制得氧化铁红和二氧化硫气体；
b步骤a所得的二氧化硫气体用于制备硫酸。
所述步骤a中的铁的硫酸铁盐为硫酸亚铁或硫酸高铁中的至少一种。
所述步骤a中铁的硫酸盐的含水量≤15wt%。
优选的，所述步骤a中铁的硫酸盐或铁氧化物控制其含水量≤15wt%的方法为：于90～400℃下干燥5～60min即可。
优选的，所述步骤a中还通入还原性小于气态硫磺的气体形成混合气体，其中，气态硫磺与混合气体的体积比≤40%。
所述还原性小于气态硫磺的气体为氮气、气态硫、二氧化碳或二氧化硫中的至少一种。
本发明的有益效果：
1、由于本发明采用的是一段法还原分解铁的硫酸盐，操作简单。
2、由于本发明采用的是气态硫磺还原分解铁的硫酸盐，无论从理论反应发生温度还是反应物之间的接触面积来说，反应都更容易发生。本发明铁的硫酸盐的分解率一般可达到90%以上。
4、本发明分解产生的尾气中SO2浓度高，可直接用两转两吸生产硫酸。
5、本发明工艺适合于大规模的生产，它具有工艺简单，生产周期短，易于控制，便于推广，产物纯度高等特点。
具体实施方式
本发明提供一种硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备铁红联产硫酸的方法，包括如下步骤：
a将铁的硫酸盐于温度400～800℃中，通入气态硫磺，反应20～120min，制得铁红和二氧化硫气体；
b步骤a所得的二氧化硫气体用于制备硫酸。
本发明a步骤中，限定上述温度为400～800℃，反应时间为20～120min，主要因为时间短温度低的话，转化率低、反应速度慢；时间长、温度高的话主要是能耗高，还有如果时间过长并一直保持有硫磺通入的话，产物很可能变成二硫化亚铁。
所述步骤a中的铁的硫酸铁盐为硫酸亚铁或硫酸高铁中的至少一种。
所述步骤a中铁的硫酸盐的含水量≤15wt%。
优选的，所述步骤a中铁的硫酸盐或铁氧化物控制其含水量≤15wt%的方法为：于90～400℃下干燥5～60min即可。
优选的，所述步骤a中还通入还原性小于气态硫磺的气体形成混合气体，其中，气态硫磺与混合气体的体积比≤40%；气态硫磺是不能过量的，当混合气体气速是一定的，如果气态硫磺体积份率过高的话，那么通入相同的硫磺量所用的时间就少，也就是反应时间就短，但短时间内反应时不能进行完全的。
所述还原性小于气态硫磺的气体为氮气、气态硫、二氧化碳或二氧化硫中的至少一种。
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该技术领域的技术人员可以根据本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1采用本发明方法硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备铁红联产硫酸
a、将4g硫酸亚铁于400℃中干燥60min，得到原料含水量为0.1wt%；
b、将干燥后的铁的硫酸盐于二氧化碳气氛、800℃中，通入气态硫磺(其中，气态硫磺占混合气体总体积的1%，即S/(S+CO2)的体积份率为1％，气体总气速在标况下是100ml/min)，反应120min，得到氧化铁红和二氧化硫；所得二氧化硫可用于生产硫酸；所产生的SO2浓度为8.5vol%，可采用两转两吸工艺生产硫酸。
经测定，铁的硫酸盐分解率为90%，氧化铁红纯度为88wt%，达到GBT1863-2008B级产品要求。
实施例2采用本发明方法硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备铁红联产硫酸
a、将4g硫酸亚铁于90℃中干燥5min，得到原料含水量为15wt%；
b、将干燥后的铁的硫酸盐于二氧化硫气氛、500℃中，通入气态硫磺(其中，气态硫磺占混合气体总体积的5%，即S/(S+SO2)的体积份率为5％，气体总气速在标况下是100ml/min)，反应120min，得到氧化铁红和二氧化硫；所产生的SO2浓度为10.5vol%，可采用两转两吸工艺生产硫酸。
经测定，铁的硫酸盐分解率为94%，氧化铁红纯度为92wt%，达到GBT1863-2008B级产品要求。
实施例3采用本发明方法硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备铁红联产硫酸
a、将6g硫酸高铁于200℃中干燥30min，得到原料含水量为10wt%；
b、将干燥后的铁的硫酸盐于氮气和二氧化碳气氛、600℃中，通入气态硫磺(其中，气态硫磺占混合气体总体积的10%，即S/(S+CO2+N2)的体积份率为10％，气体总气速在标况下是100ml/min)，反应100min，得到氧化铁红和二氧化硫；所产生的SO2浓度为12vol%，可采用两转两吸工艺生产硫酸。
经测定，铁的硫酸盐分解率为95%，铁红纯度为94wt%，达到GBT1863-2008B级产品要求。
实施例4采用本发明方法硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备铁红联产硫酸
a、将6g硫酸高铁于300℃中干燥45min，得到原料含水量为7wt%；
b、将干燥后的铁的硫酸盐于氮气和二氧化硫气氛、700℃中，通入气态硫磺(其中，气态硫磺占混合气体总体积的20%，即S/(S+SO2+N2)的体积份率为20％，气体总气速在标况下是100ml/min)，反应80min，得到氧化铁红和二氧化硫；所产生的SO2浓度为16vol%，可采用两转两吸工艺生产硫酸。
经测定，铁的硫酸盐分解率为98%，氧化铁红纯度95%，达到GBT1863-2008A级产品要求。
实施例5采用本发明方法硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备铁红联产硫酸
a、将6g硫酸高铁于150℃中干燥15min，得到原料含水量为13wt%；
b、将干燥后的铁的硫酸盐于氮气、二氧化碳和二氧化碳气氛、650℃中，通入气态硫磺(其中，气态硫磺占混合气体总体积的40%，即S/(S+CO2+N2)+SO2的体积份率为40％，气体总气速在标况下是100ml/min)，反应30min，得到氧化铁红和二氧化硫；所产生的SO2浓度为19vol%，可采用两转两吸工艺生产硫酸。
经测定，铁的硫酸盐分解率为93%，氧化铁红纯度为91%，达到GBT1863-2008B级产品要求。

Claims (6)

1.一种硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备氧化铁红联产硫酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a将铁的硫酸盐于温度400～800℃中，通入气态硫磺，反应20～120min，制得氧化铁红和二氧化硫气体；
b步骤a所得的二氧化硫气体用于制备硫酸。
2.根据权利要求1所述的硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备氧化铁红联产硫酸的方法，其特征在于，所述步骤a中的铁的硫酸铁盐为硫酸亚铁或硫酸高铁中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备氧化铁红联产硫酸的方法，其特征在于，所述步骤a中铁的硫酸盐的含水量≤15wt%。
4.根据权利要求3所述的硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备氧化铁红联产硫酸的方法，其特征在于，所述步骤a中铁的硫酸盐或铁氧化物控制其含水量≤15wt%的方法为：于90～400℃下干燥5～60min即可。
5.根据权利要求1或2所述的硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备氧化铁红联产硫酸的方法，其特征在于，所述步骤a中还通入还原性小于气态硫磺的气体形成混合气体，其中，气态硫磺与混合气体的体积比≤40%。
6.根据权利要求5所述的硫磺还原分解铁的硫酸盐直接制备氧化铁红联产硫酸的方法，其特征在于，所述还原性小于气态硫磺的气体为氮气、气态硫、二氧化碳或二氧化硫中的至少一种。
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