CN114538525A - 黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺 - Google Patents
黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114538525A CN114538525A CN202210139870.1A CN202210139870A CN114538525A CN 114538525 A CN114538525 A CN 114538525A CN 202210139870 A CN202210139870 A CN 202210139870A CN 114538525 A CN114538525 A CN 114538525A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ferrous sulfate
- solution
- ferrous
- metatitanic acid
- grade
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 title claims abstract description 143
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 title claims abstract description 143
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 140
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 title abstract 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 112
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 82
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 136
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 6
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 5
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 claims description 3
- XWGJFPHUCFXLBL-UHFFFAOYSA-M rongalite Chemical group [Na+].OCS([O-])=O XWGJFPHUCFXLBL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- HRZFUMHJMZEROT-UHFFFAOYSA-L sodium disulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)S([O-])(=O)=O HRZFUMHJMZEROT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229940001584 sodium metabisulfite Drugs 0.000 claims description 3
- 235000010262 sodium metabisulphite Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 14
- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 11
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003922 charged colloid Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 229910000398 iron phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 mercury ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012629 purifying agent Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/14—Sulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,包括:1:用热水溶解黄亚铁,得到黄亚铁溶液;2:加热黄亚铁溶液至温度达标后,加入偏钛酸分离剂溶液并搅拌,过滤使偏钛酸与硫酸亚铁分离,得到硫酸亚铁悬浊液;3:加入还原剂和重金属分离剂,搅拌后静置,使不溶物杂质及重金属离子聚沉;4:过滤步骤3中的混合液,分离滤渣,得到提纯的硫酸亚铁溶液,冷却后析出食品级硫酸亚铁结晶。本发明仅需将几种药剂与黄亚铁溶液混合,过滤,即可得到纯度符合GB29211—2012要求的食品级硫酸亚铁,无论是处理规模、还是工艺流程的简便性,乃至处理后产品的纯度上,都要优于现有其他黄亚铁净化方式。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域,具体涉及一种黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,该工艺主要是以黄亚铁为原料制备食品级七水硫酸亚铁结晶。
背景技术
黄亚铁是钛白粉行业的副产物,产量极大,每制备1吨钛白粉就会产生约5吨的黄亚铁。黄亚铁的主要成分为硫酸亚铁,含有杂质硫酸、偏钛酸和重金属离子(钙、镁、铬、锰等)。由于涉及硫酸亚铁的行业内,对上述杂质的要求比较高,因此黄亚铁一直难被其很好的利用。
现阶段,黄亚铁一般被用于制砖、工业级除磷剂等行业。其中,在制砖行业内,黄亚铁主要用于中和碱性,同时因铁元素的存在,可使红砖颜色更红。但黄亚铁用量并不高,且高温烧制过程中易分解,因此难以应对钛白粉行业规模所需的处理量。而在除磷剂行业内,黄亚铁用于制备聚合硫酸铁,但黄亚铁酸含量过高,制得的聚铁盐基度偏低,导致除磷效果较差,且由于偏钛酸等杂质的影响,生产出来的聚合硫酸铁易产生沉淀,保质期也较短。
为了解决上述技术问题,现有技术中提出了如下技术:
如公开号CN112357967A的文献公开了一种钛白粉副产物高纯度硫酸亚铁提纯的工艺,其能够充分利用钛白副产品硫酸亚铁资源,较低成本的提纯工业级和食品级硫酸亚铁,具体包括如下步骤:利用钛白副产物配制硫酸亚铁溶液;加入液碱调节溶液pH值,进行钛的水解处理;加入絮凝剂使溶液中钙、镁、锰、锌等沉淀;利用卧螺沉降离心机、活性炭吸附器和板框压滤机三级过滤,固液分离。该工艺通过物理除杂有效去除钛、钙、镁、锌、锰等离子,去杂效率达到90%以上,获得含量达99.9%以上高纯度食品级硫酸亚铁。但该工艺需要用到高浓度碱液溶解、反复浸洗、加热、压滤等步骤,存在成本高、耗时长、设备要求高的技术问题。
又如公开号CN108046337A的文献公开了一种钛白粉副产物硫酸亚铁的提纯方法。所述钛白粉副产物硫酸亚铁含钛、镁、锰杂质元素,包括如下步骤:(1)将钛白粉副产物硫酸亚铁用水溶解,得到硫酸亚铁溶液;(2)向步骤(1)的硫酸亚铁溶液加入铁粉,加热至90℃以上,溶液pH值达到3~4.5时再加入磷酸;(3)向步骤(2)得到的溶液加入硫化物和氟化物,搅拌;(4)向步骤(3)的溶液加入絮凝剂,然后将絮凝沉淀物除去,得到提纯的硫酸亚铁溶液。提取后硫酸亚铁的杂质元素含量能满足生产电池级磷酸铁的要求。但该方法是通过添加还原铁粉实现的,实际提纯时需要使用铁粉吸收亚铁中的酸,用硫化物及氟化物沉淀钙、镁离子。因钛白粉副产物中硫酸含量较高(一般在15%左右)导致其对铁粉的消耗量大,经济性较差。而后续通过引入硫化物及氟化物的方式除去钙、镁等离子,虽然有除杂效果,却会对环境产生不利影响。
另外,现有已知的其他技术中,涉及到黄亚铁的净化,基本都是用还原性铁粉或铁皮等物质与硫酸亚铁溶液反应,但其反应效率慢,净化效果差,处理后的产品仅可用于少数工业原料使用,利用范围局限性较大。
综上所述,有必要研发新的净化提纯方法以解决现有技术存在的上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题,提供了一种黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,本发明仅需将几种药剂与黄亚铁溶液混合,过滤,即可得到纯度符合GB29211—2012要求的食品级硫酸亚铁,无论是处理规模、还是工艺流程的简便性,乃至处理后产品的纯度上,都要优于现有其他黄亚铁净化方式。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,其特征在于包括以下步骤:
步骤1:用50-80℃热水溶解黄亚铁,溶解浓度为30-65%,得到黄亚铁溶液;
步骤2:加热黄亚铁溶液至50-95℃,温度达标后,加入偏钛酸分离剂溶液并搅拌,然后过滤使偏钛酸与硫酸亚铁分离,分离后得到硫酸亚铁悬浊液;
步骤3:向硫酸亚铁悬浊液中加入还原剂和重金属分离剂,搅拌后静置5-30分钟,使硫酸亚铁悬浊液中的不溶物杂质及重金属离子聚沉;
步骤4:过滤步骤3中的混合液,分离滤渣,得到提纯的硫酸亚铁溶液,冷却后析出食品级硫酸亚铁结晶。
步骤2中,偏钛酸分离剂溶液的加入过程为:先将偏钛酸分离剂配置成浓度为0.1%的偏钛酸分离剂溶液,然后按照黄亚铁溶液总量的1-15%的比例添加,添加完毕后搅拌1-30分钟使溶液内的偏钛酸聚集成絮团,从而与硫酸亚铁分离。
步骤3中,还原剂有效成分为次硫酸氢钠甲醛,由焦亚硫酸钠、锌粉、甲醛为原料合成,或以Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料,通过以下反应制得:
SO2+Na2SO3+H2O=2NaHSO3,
NaHSO3+Zn+HCHO+3H2O=NaHSO2•HCHO•2H2O+Zn(OH)2↓。
步骤3中,重金属分离剂为采用二乙烯三胺、氢氧化钠、乙醇和氨水合成的螯合剂。
步骤3中,还原剂的添加量控制在1‰以内,重金属分离剂的添加量为0.1-1%。
步骤4中,过滤后得到提纯的硫酸亚铁溶液的温度为70-85℃,然后降温并通过搅拌的方式析出食品级硫酸亚铁结晶。
步骤4中,得到提纯的硫酸亚铁溶液的浓度为25-60%,冷却后析出的食品级硫酸亚铁结晶为食品级七水硫酸亚铁结晶,该食品级硫酸亚铁结晶在完全除去游离水后,纯度符合GB29211—2012要求的食品级硫酸亚铁。
采用上述技术方案,本发明的有益技术效果是:
1、本发明仅需将几种药剂与黄亚铁溶液混合,过滤,即可得到纯度较高的食品级硫酸亚铁,无论是处理规模、还是工艺流程的简便性,乃至处理后产品的纯度上,本发明都要优于背景技术中所引证文献的净化方式。另外,
步骤1中采用50-80℃热水溶解黄亚铁,可加快黄亚铁的溶解速度,进而节省时间。
步骤2中采用了偏钛酸分离剂溶液,其中,黄亚铁溶液中胶体颗粒微小,偏钛酸等杂质表面水化和带电使其具有稳定性,偏钛酸分离剂投加到水中后水解成带电胶体与其周围的离子组成双电层结构的胶团。投药后快速搅拌,可促进黄亚铁溶液中胶体杂质颗粒与偏钛酸分离剂水解成的胶团的碰撞机会和次数,黄亚铁溶液中的杂质颗粒在偏钛酸分离剂的作用下先失去稳定性,然后相互凝聚成尺寸较大的颗粒,促使偏钛酸分离剂迅速向水中扩散,并与全部偏钛酸混合均匀。偏钛酸等杂质颗粒与偏钛酸分离剂作用,通过压缩双电层和电中和等机理,失去或降低稳定性,生成微絮粒,在架桥物质和水流的搅动下,通过吸附架桥和沉淀物网捕等机理成长为大絮体,最后使用过滤的方式即可将偏钛酸与硫酸亚铁溶液进行有效分离。此外,偏钛酸分离剂除了具有聚沉偏钛酸的作用外,对过滤效果也有明显促进作用,有利于进一步缩短过滤时间。
步骤3中加入的还原剂在高温下具有极强的还原性,硫酸亚铁悬浊液中,部分亚铁在溶解时,被热水中的氧气氧化为三价铁,加入还原剂后,可将这部分被氧化的铁还原为二价铁,加入还原剂的目的有利于使制备出的硫酸亚铁结晶纯度更纯。而加入的重金属分离剂可与溶液中的铬、砷、铅、镉、汞离子反应形成不溶沉淀,再通过过滤除去滤渣即可得到不含或含量极低的上述离子的硫酸亚铁溶液。
2、本发明在保证净化效果的前提下,反应及处理时间上占有明显的优势,同时所使用的净化药剂用量小,不属于危化品,也不会对环境产生不利影响,且在运输及存储方面均无严苛的限制。
3、本发明仅需将几种特效药剂与黄亚铁溶液混合,过滤,即可得到纯度较高的硫酸亚铁,无论是工艺流程的简便性,还是处理后产品的纯度上,都要优于现有的其他黄亚铁净化方式。以处理1吨黄亚铁溶液的量来计算,仅需要固体偏钛酸分离剂10-100g、还原剂1-10g和重金属分离剂5-20ml,仅步骤4的析出过程需要3-4小时,总体提纯过程约3-5小时即可完成。相较于现有技术来说,一方面净化药剂用量更小,有利于大幅降低净化成本,另一方面也大幅缩短了净化时间,进而提高了净化效率。另外,对于大规模生产的情况,本发明利所涉及的三种产品在配置成溶液且按比例添加后,与硫酸亚铁溶液混合均匀即可达成处理效果,因此相比实验室制备流程,仅需多出进料、放料的过程的时间消耗。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
本发明公开了一种黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,该工艺通过将三种药剂与黄亚铁溶液简单混合过滤即可制备出食品级硫酸亚铁结晶,具有工艺简单、成本低和效率高等优点。如图1所示,该工艺具体包括以下步骤:
步骤1:用50-80℃热水溶解黄亚铁,溶解浓度为30-65%,溶解后得到黄亚铁溶液。
步骤2:加热黄亚铁溶液至50-95℃,温度达标后,加入偏钛酸分离剂溶液并搅拌,然后过滤使偏钛酸与硫酸亚铁分离,分离后得到硫酸亚铁悬浊液。
本步骤中偏钛酸分离剂溶液的加入过程为:先将偏钛酸分离剂配置成浓度为0.1%的偏钛酸分离剂溶液,然后按照黄亚铁溶液总量的1-15%的比例添加,添加完毕后搅拌1-30分钟使溶液内的偏钛酸聚集成絮团,从而与硫酸亚铁分离。
需要说明的是,偏钛酸分离剂溶液以偏钛酸为原料,偏钛酸为白色偏透明的固体颗粒,使用时可现场配置成溶液,搅拌溶解的过程需要约30-120分钟。也可提前配制,配好后的溶液保质期在一周以上。
步骤3:向硫酸亚铁悬浊液中加入还原剂和重金属分离剂,还原剂的添加量控制在1‰以内,重金属分离剂的添加量为0.1-1%。还原剂和重金属分离剂既可先后加入,也可同时加入,为节约时间,优选还原剂和重金属分离剂同时加入。加入完成后,在保持温度不变的条件上,搅拌并静置5-30分钟,具体可先搅拌约10分钟,再静置约10分钟,即可使硫酸亚铁悬浊液中的不溶物杂质及重金属离子聚沉。
本步骤中的还原剂为白色颗粒状固体,使用前需加水溶解,约5分钟即可充分溶解。还原剂有效成分为次硫酸氢钠甲醛,由焦亚硫酸钠、锌粉、甲醛为原料合成,或以Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料,通过以下反应制得:
SO2+Na2SO3+H2O=2NaHSO3,
NaHSO3+Zn+HCHO+3H2O=NaHSO2•HCHO•2H2O+Zn(OH)2↓。
本步骤中的重金属分离剂是一种螯合剂,为无色或略带淡黄色的透明液体,,直接使用即可,具体可采用二乙烯三胺、氢氧化钠、乙醇和氨水作为合成。
由于还原剂和重金属分离剂均为现有常规市售助剂,因此对其具体组成配比及合成方式不再赘述。
步骤4:过滤步骤3中的混合液,分离滤渣,得到提纯的硫酸亚铁溶液,冷却后析出食品级硫酸亚铁结晶。
本步骤中过滤后得到提纯的硫酸亚铁溶液的温度为70-85℃,浓度为25-60%(对比黄亚铁溶解时的浓度,因引入了三种除杂试剂,带来了额外的水分影响,导致提纯后的溶液浓度略微降低),然后降温并通过搅拌的方式即可析出食品级硫酸亚铁结晶。冷却后析出的食品级硫酸亚铁结晶为食品级七水硫酸亚铁结晶,该食品级硫酸亚铁结晶在完全除去游离水后,纯度符合GB29211—2012要求的食品级硫酸亚铁。
本发明的工艺中限定了温度及溶解浓度等特定参数,该特定参数对提高处理效率及产品收率具有较大影响,具体如下:
在本发明所给出的温度范围内,温度越高,溶液溶解速度越快,偏钛酸分离剂、重金属分离剂、特效还原剂达到处理效果的时间也就越短,更有利于提高处理效率。当然,如果是超出本发明所限定范围的更高温度,例如>95℃,将会导致黄亚铁水解变质。
本发明最终步骤为在常温下析出结晶,起始溶解温度及溶液配制浓度直接影响最终产品的收率。例如在90℃时,经试验黄亚铁溶液可配制出54%的浓度,经过一系列处理并在20℃时析出结晶变为25%浓度的饱和溶液,按起始溶液配制量1kg计,可得到290g食品级硫酸亚铁结晶,收率为53.7%,而如果起始溶解浓度为70℃时,只能配制出40%的黄亚铁溶液,同样在经过一系列处理并在20℃时析出结晶变为25%浓度的饱和溶液,按起始溶液配制量1kg计,可得到150g食品级硫酸亚铁结晶,收率只有37.5%。
本发明还按照温度、黄亚铁配制浓度及是否添加偏钛酸分离剂、是否添加重金属分离剂等方面做了交叉实验,下面结合具体实施例对本发明的工艺进行具体说明。
实施例1
本实施例公开了一种黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,具体包括以下步骤:
步骤1:用50℃热水溶解黄亚铁配制浓度为30%的黄亚铁溶液。
步骤2:加热黄亚铁溶液至50℃,温度达标后,加入偏钛酸分离剂溶液并搅拌,然后过滤使偏钛酸与硫酸亚铁分离,分离后得到硫酸亚铁悬浊液。
本步骤中偏钛酸分离剂溶液的加入过程为:先将偏钛酸分离剂配置成浓度为0.1%的偏钛酸分离剂溶液,然后按照黄亚铁溶液总量的1%的比例添加,添加完毕后搅拌1分钟使溶液内的偏钛酸聚集成絮团,从而与硫酸亚铁分离。
步骤3:向硫酸亚铁悬浊液中加入还原剂和重金属分离剂,还原剂的添加量控制在1‰以内,重金属分离剂的添加量为0.1%。还原剂和重金属分离剂既可先后加入,也可同时加入,为节约时间,优选还原剂和重金属分离剂同时加入。加入完成后,在保持温度不变的条件上,先搅拌约10分钟,再静置约5分钟,即可使硫酸亚铁悬浊液中的不溶物杂质及重金属离子聚沉。
步骤4:过滤步骤3中的混合液,分离滤渣,得到提纯的硫酸亚铁溶液,冷却后析出食品级硫酸亚铁结晶。冷却后析出的食品级硫酸亚铁结晶为食品级七水硫酸亚铁结晶,该食品级硫酸亚铁结晶在完全除去游离水后,纯度符合GB29211—2012要求的食品级硫酸亚铁。因温度及溶解度的选择,本方案最终收率约25%。
实施例2
本实施例公开了一种黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,具体包括以下步骤:
步骤1:用65℃热水溶解黄亚铁配制浓度为45%的黄亚铁溶液。
步骤2:加热黄亚铁溶液至70℃,温度达标后,加入偏钛酸分离剂溶液并搅拌,然后过滤使偏钛酸与硫酸亚铁分离,分离后得到硫酸亚铁悬浊液。
本步骤中偏钛酸分离剂溶液的加入过程为:先将偏钛酸分离剂配置成浓度为0.1%的偏钛酸分离剂溶液,然后按照黄亚铁溶液总量的7%的比例添加,添加完毕后搅拌15分钟使溶液内的偏钛酸聚集成絮团,从而与硫酸亚铁分离。
步骤3:向硫酸亚铁悬浊液中加入还原剂和重金属分离剂,还原剂的添加量控制在1‰以内,重金属分离剂的添加量为0.5%。还原剂和重金属分离剂既可先后加入,也可同时加入,为节约时间,优选还原剂和重金属分离剂同时加入。加入完成后,在保持温度不变的条件上,先搅拌约10分钟,再静置约10分钟,即可使硫酸亚铁悬浊液中的不溶物杂质及重金属离子聚沉。
步骤4:过滤步骤3中的混合液,分离滤渣,得到提纯的硫酸亚铁溶液,冷却后析出食品级硫酸亚铁结晶。冷却后析出的食品级硫酸亚铁结晶为食品级七水硫酸亚铁结晶,该食品级硫酸亚铁结晶在完全除去游离水后,纯度符合GB29211—2012要求的食品级硫酸亚铁。因温度及溶解度的选择,本方案最终收率约45%。
实施例3
本实施例公开了一种黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,具体包括以下步骤:
步骤1:用80℃热水溶解黄亚铁配制浓度为65%的黄亚铁溶液。
步骤2:加热黄亚铁溶液至95℃,温度达标后,加入偏钛酸分离剂溶液并搅拌,然后过滤使偏钛酸与硫酸亚铁分离,分离后得到硫酸亚铁悬浊液。
本步骤中偏钛酸分离剂溶液的加入过程为:先将偏钛酸分离剂配置成浓度为0.1%的偏钛酸分离剂溶液,然后按照黄亚铁溶液总量的15%的比例添加,添加完毕后搅拌30分钟使溶液内的偏钛酸聚集成絮团,从而与硫酸亚铁分离。
步骤3:向硫酸亚铁悬浊液中加入还原剂和重金属分离剂,还原剂的添加量控制在1‰以内,重金属分离剂的添加量为1%。还原剂和重金属分离剂既可先后加入,也可同时加入,为节约时间,优选还原剂和重金属分离剂同时加入。加入完成后,在保持温度不变的条件上,先搅拌约10分钟,再静置约30分钟,即可使硫酸亚铁悬浊液中的不溶物杂质及重金属离子聚沉。
步骤4:过滤步骤3中的混合液,分离滤渣,得到提纯的硫酸亚铁溶液,冷却后析出食品级硫酸亚铁结晶。冷却后析出的食品级硫酸亚铁结晶为食品级七水硫酸亚铁结晶,该食品级硫酸亚铁结晶在完全除去游离水后,纯度符合GB29211—2012要求的食品级硫酸亚铁。因温度及溶解度的选择,本方案最终收率约55%。
对比例1
与实施例1的区别仅在于,本对比例不加入偏钛酸分离剂溶液。
对比例2
与实施例2的区别仅在于,本对比例不加入偏钛酸分离剂溶液。
对比例3
与实施例3的区别仅在于,本对比例不加入偏钛酸分离剂溶液。
对比例1-3因未加入偏钛酸分离剂溶液,未能除去偏钛酸等杂质,导致最终制得的硫酸亚铁结晶纯度较差,不符合GB29211—2012的食品级硫酸亚铁要求。
对比例4
与实施例1的区别仅在于,本对比例不加入还原剂。
对比例5
与实施例2的区别仅在于,本对比例不加入还原剂。
对比例6
与实施例3的区别仅在于,本对比例不加入还原剂。
对比例4-6因未加入还原剂,溶解过程升温导致少量亚铁被水中的氧气氧化为三价铁,最终制得的硫酸亚铁结晶表面会略微发黄,且对纯度有一定影响,同样不符合GB29211—2012的食品级硫酸亚铁要求。
对比例7
与实施例1的区别仅在于,本对比例不加入重金属分离剂。
对比例8
与实施例2的区别仅在于,本对比例不加入重金属分离剂。
对比例9
与实施例3的区别仅在于,本对比例不加入重金属分离剂。
对比例7-9因未加入重金属分离剂,导致最终制得的七水硫酸亚铁中含有各类微量的重金属杂质,达不到食品级要求。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,本说明书中所公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换;所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以任何方式组合。
Claims (7)
1.黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,其特征在于包括以下步骤:
步骤1:用50-80℃热水溶解黄亚铁,溶解浓度为30-65%,得到黄亚铁溶液;
步骤2:加热黄亚铁溶液至50-95℃,温度达标后,加入偏钛酸分离剂溶液并搅拌,然后过滤使偏钛酸与硫酸亚铁分离,分离后得到硫酸亚铁悬浊液;
步骤3:向硫酸亚铁悬浊液中加入还原剂和重金属分离剂,搅拌后静置5-30分钟,使硫酸亚铁悬浊液中的不溶物杂质及重金属离子聚沉;
步骤4:过滤步骤3中的混合液,分离滤渣,得到提纯的硫酸亚铁溶液,冷却后析出食品级硫酸亚铁结晶。
2.根据权利要求1所述的黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,其特征在于:步骤2中,偏钛酸分离剂溶液的加入过程为:先将偏钛酸分离剂配置成浓度为0.1%的偏钛酸分离剂溶液,然后按照黄亚铁溶液总量的1-15%的比例添加,添加完毕后搅拌1-30分钟使溶液内的偏钛酸聚集成絮团,从而与硫酸亚铁分离。
3.根据权利要求1所述的黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,其特征在于:步骤3中,还原剂有效成分为次硫酸氢钠甲醛,由焦亚硫酸钠、锌粉、甲醛为原料合成,或以Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料,通过以下反应制得:
SO2+Na2SO3+H2O=2NaHSO3,
NaHSO3+Zn+HCHO+3H2O=NaHSO2•HCHO•2H2O+Zn(OH)2↓。
4.根据权利要求1所述的黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,其特征在于:步骤3中,重金属分离剂为采用二乙烯三胺、氢氧化钠、乙醇和氨水合成的螯合剂。
5.根据权利要求1所述的黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,其特征在于:步骤3中,还原剂的添加量控制在1‰以内,重金属分离剂的添加量为0.1-1%。
6.根据权利要求1所述的黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,其特征在于:步骤4中,过滤后得到提纯的硫酸亚铁溶液的温度为70-85℃,然后降温并通过搅拌的方式析出食品级硫酸亚铁结晶。
7.根据权利要求1所述的黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺,其特征在于:步骤4中,得到提纯的硫酸亚铁溶液的浓度为25-60%,冷却后析出的食品级硫酸亚铁结晶为食品级七水硫酸亚铁结晶,该食品级硫酸亚铁结晶在完全除去游离水后,纯度符合GB29211—2012要求的食品级硫酸亚铁。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210139870.1A CN114538525A (zh) | 2022-02-16 | 2022-02-16 | 黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210139870.1A CN114538525A (zh) | 2022-02-16 | 2022-02-16 | 黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114538525A true CN114538525A (zh) | 2022-05-27 |
Family
ID=81675236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210139870.1A Pending CN114538525A (zh) | 2022-02-16 | 2022-02-16 | 黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114538525A (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1104999A (zh) * | 1994-06-01 | 1995-07-12 | 山西省阳泉市磁粉工程筹建处 | 钛白粉副产物硫酸亚铁的精制工艺 |
CN101973587A (zh) * | 2010-10-19 | 2011-02-16 | 河南佰利联化学股份有限公司 | 一种钛白粉副产物七水硫酸亚铁的提纯方法 |
CN105293588A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-03 | 湖北万润新能源科技发展有限公司 | 一种电池级七水硫酸亚铁晶体的制备方法 |
CN108046337A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-05-18 | 绵阳天明新能源科技有限公司 | 一种钛白粉副产物硫酸亚铁的提纯方法 |
CN108101121A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-01 | 大拇指环保设备(天津)有限公司 | 一种含铁废硫酸溶液的资源回收利用方法 |
CN112357967A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-02-12 | 山东鑫动能锂电科技有限公司 | 一种钛白粉副产物高纯度硫酸亚铁提纯工艺 |
-
2022
- 2022-02-16 CN CN202210139870.1A patent/CN114538525A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1104999A (zh) * | 1994-06-01 | 1995-07-12 | 山西省阳泉市磁粉工程筹建处 | 钛白粉副产物硫酸亚铁的精制工艺 |
CN101973587A (zh) * | 2010-10-19 | 2011-02-16 | 河南佰利联化学股份有限公司 | 一种钛白粉副产物七水硫酸亚铁的提纯方法 |
CN105293588A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-03 | 湖北万润新能源科技发展有限公司 | 一种电池级七水硫酸亚铁晶体的制备方法 |
CN108101121A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-01 | 大拇指环保设备(天津)有限公司 | 一种含铁废硫酸溶液的资源回收利用方法 |
CN108046337A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-05-18 | 绵阳天明新能源科技有限公司 | 一种钛白粉副产物硫酸亚铁的提纯方法 |
CN112357967A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-02-12 | 山东鑫动能锂电科技有限公司 | 一种钛白粉副产物高纯度硫酸亚铁提纯工艺 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2701564C1 (ru) | Способ получения поливанадата аммония из высококонцентрированного ванадийсодержащего раствора | |
CN102070198B (zh) | 铁屑还原浸出软锰矿制备高纯硫酸锰和高纯碳酸锰的方法 | |
CN104058378B (zh) | 用湿法浓缩磷酸渣酸生产磷酸一铵及磷酸铵镁的方法 | |
CN110272144B (zh) | 一种磷酸铁生产废水的处理方法 | |
CN101760641B (zh) | 从硫酸镁溶液中回收镁的工艺 | |
CN108821255B (zh) | 一种磷酸铁的制备方法 | |
CN102002585A (zh) | 一种石煤酸浸液生产钒铁合金的方法 | |
CN110699756B (zh) | 一种利用氨碱废液制备α型石膏晶须的方法 | |
CN108396158A (zh) | 一种电解锰过程的复盐结晶物的处理方法 | |
CN110540246A (zh) | 一种用硫酸法钛白废水制备高纯度七水硫酸亚铁的方法 | |
CN110342483A (zh) | 一种利用磷酸锂废料制备电池级磷酸铁的方法 | |
CN110092396A (zh) | 一种石墨烯废硫酸资源化的方法及系统 | |
CN103014378B (zh) | 一种钒液的提纯方法 | |
CN111847527A (zh) | 钛白绿矾深度提纯的方法 | |
CN103014377B (zh) | 一种钒液的提纯方法 | |
CN1749173A (zh) | 硫酸亚铁综合利用新工艺 | |
CN101759315B (zh) | 钢材酸洗废稀硫酸的循环利用方法 | |
CN101723431B (zh) | 从硫酸镁溶液中回收镁的方法 | |
CN114538525A (zh) | 黄亚铁净化提纯制备食品级硫酸亚铁结晶的工艺 | |
CN101913656A (zh) | 钛白副产物硫酸亚铁制备氧化铁黄颜料的方法 | |
CN113292087B (zh) | 一种氧化铝生产系统蒸发结晶的处理方法 | |
CN109319896A (zh) | 用粉煤灰和钒钛磁铁矿制备絮凝剂的方法 | |
CN114314540A (zh) | 一种利用磷尾矿生产磷酸氢镁的方法 | |
CN108328592A (zh) | 一种采用湿法磷酸为原料生产磷酸氢镁的工艺 | |
CN108117054A (zh) | 一种制备磷酸二氢钾联产磷酸二氢钾铵的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |