CN104495949A

CN104495949A - 一种利用钛白废酸制取氧化铁红和碳酸锰的方法

Info

Publication number: CN104495949A
Application number: CN201510002913.1A
Authority: CN
Inventors: 朱军; 邓勇
Original assignee: Fiedler Environmental Ecology Engineering (suzhou) Co Ltd
Current assignee: Fiedler Environmental Ecology Engineering (suzhou) Co Ltd
Priority date: 2015-01-05
Filing date: 2015-01-05
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2035-01-05
Also published as: CN104495949B

Abstract

本发明公开了一种利用钛白废酸制取氧化铁红和碳酸锰的方法，将七水合硫酸亚铁、软锰矿粉与钛白废酸反应，反应后加入可溶性碳酸盐得粉末状中间产物，一次反应得到氧化铁红、碳酸锰和硫酸盐。本发明方法制备的氧化铁红成品化学品位高、物理性能好；本方法经济环保，充分利用工业副产物，同时制备氧化铁红、碳酸锰和硫酸盐，一次生产获得三种产物；本发明能够用于大规模生产，产品质量稳定；具有反应时间短、铁回收率高等优点，还能使钛白废酸、硫酸亚铁和低品位软锰矿均变废为宝，实现了资源的重复利用。

Description

一种利用钛白废酸制取氧化铁红和碳酸锰的方法

技术领域

本发明涉及一种工业废料的综合利用方法，具体涉及一种利用钛白废酸制取氧化铁红和碳酸锰的方法。

背景技术

铁氧体磁性材料作为磁性材料的重要分支，广泛应用于无线通讯、自动控制、测量仪表、宇航、家电以及医学等众多领域，近年来在我国取得巨大发展，我国的铁氧体产量以每年20％以上的速度高速增长。但我国生产的铁氧体档次并不高，其很大一个原因就是，生产铁氧体磁性材料的必备原料氧化铁红(三氧化二铁Fe₂O₃)的品质不高，而国外高品质氧化铁红的价格非常昂贵。因此随着我国铁氧体行业的持续发展，对高品质又平价的氧化铁红的要求已日益强烈。

与此同时，在硫酸法钛白生产中，会产生大量废酸和硫酸亚铁，不但白白浪费了大量可利用的资源，而且造成严重的环境污染。

中国专利200710202616.7公开了一种用硫酸亚铁生产氧化铁红的方法，采用氨水、铁粉与硫酸亚铁反应。中国专利102649588公开了一种用钛白副产物硫酸亚铁生产氧化铁红的方法，也是使用氨水与硫酸亚铁反应。但这些专利尚有如下不足之处：1)未能将大量废酸利用；2)产品品质还不能达到国外高品质要求，且不能稳定而大规模生产。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用钛白废酸及其硫酸亚铁和低品位软锰矿制取氧化铁红和碳酸锰的方法，能够将钛白废酸及其副产物硫酸亚铁、以及低品位软锰矿都充分利用，实现了资源的重复利用，并能大规模稳定生产高品质产品。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种利用钛白废酸制取氧化铁红和碳酸锰的方法，包括以下步骤：

1)将FeSO₄·7H₂O加入钛白废酸(硫酸100-300g/l)中溶解，加入软锰矿粉(总锰含量10％-35％)反应，至溶液的pH值为1～1.5，过滤；

2)将步骤1)所得滤液加入碳酸钙调pH值至1.5～2，过滤，滤渣加石灰乳中和外运处置；

3)将步骤2)过滤所得滤液(铁离子150-250g/l)加入可溶性碳酸盐调pH值至2～2.5，加热反应；

4)静置陈化12小时，过滤；

5)将步骤4)所得滤渣洗涤、烘干，然后进行煅烧，洗涤、烘干、研磨、包装后即得成品氧化铁红；

6)将步骤4)所得滤液中加入碳酸钙调pH值至5～6，然后过滤，去除铁、铝等杂质，所得滤液加可溶性碳酸盐碳化调pH值至6.5～7.5，粗产品经洗涤、烘干、包装后即得成品碳酸锰；

7)将步骤6)所余母液除杂分离后，经蒸发浓缩、结晶、分离、烘干即得成品硫酸盐。

其中，步骤3)加可溶性碳酸盐后，反应过程中温度保持在75～95℃，保温2～4小时。

其中，所述可溶性碳酸盐是碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸钾。

其中，步骤5)中滤渣用水洗涤1～5次，并于100～125℃下烘干。

其中，步骤5)中滤渣烘干后于600～800℃煅烧。

其中，步骤5)中滤渣的洗涤水加可溶性碳酸盐调pH值至6.5～7.5，然后将粗产品过滤、洗涤、烘干、包装后得碳酸锰。

其中，步骤6)中粗产品用水洗涤1～5次，并于95～105℃下烘干。

其中，步骤7)中烘干是于95～105℃下烘干。

其中，步骤7)所得硫酸盐产品是硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾。

本发明使用的七水合硫酸亚铁是生产钛白粉的副产物，含有很多杂质，但本发明不需要对其进行提纯，直接使用。软锰矿粉可以是低品位软锰矿，总锰含量12-15％。钛白废酸主要成分是硫酸，含量10-30％。

步骤2)过滤所得滤液中含有硫酸高铁、硫酸锰和其他多种金属杂质，在加入可溶性碳酸盐至pH 2～2.5后，生成粉末状中间产物。然后将此中间产物过滤、洗涤、煅烧，只余三氧化二铁，得到成品氧化铁红。成品的粒度可达0.2微米。

本发明方法铁回收率＞85％，得到的氧化铁红成品纯度＞99％，粒度达到0.2微米。

本发明方法锰回收率＞95％，得到的碳酸锰成品总锰纯度＞43.0％。

本发明方法制备的氧化铁红成品化学品位高、物理性能好，能够满足市场对高品质铁红的要求；本方法经济环保，充分利用工业副产物，同时制备氧化铁红、碳酸锰和硫酸盐，一次生产获得三种产物。本发明能够用于大规模工业生产，产品质量稳定；具有反应时间短、铁回收率高等优点，还能大量使用钛白废酸、硫酸亚铁和低品位软锰矿，实现了资源的重复利用。

附图说明

图1是本发明工艺流程示意图

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种利用钛白废酸制取氧化铁红和碳酸锰的方法，包括以下步骤：

1)将25kg FeSO₄·7H₂O加入钛白废酸43L(H₂SO₄浓度20％)中溶解，加入锰含量12％的软锰矿25.5kg，反应至溶液的pH值为1～1.5，过滤；

2)将步骤1)所得滤液加入碳酸钙调pH值至1.5～2，过滤，滤渣加石灰乳中和去弃；

3)将步骤2)过滤所得滤液加入碳酸氢铵调pH值至2～2.5，反应过程中温度保持在75～95℃，保温2～4小时；

4)步骤3)静置陈化12小时，有大量含铁中间产物沉淀，过滤；

5)将步骤4)所得滤渣用水洗涤1～5次，于100～125℃下烘干，得到粉末状中间产物，然后将该粉末状中间产物于600～800℃煅烧，水洗干燥得产物三氧化二铁7.8kg，研磨、包装后即得成品氧化铁红；

6)步骤4)所得滤液中加入碳酸钙调pH值至5～6，以除去铁、铝等杂质，然后过滤、静置，滤液再加碳酸氢铵调pH值至6.5～7.5，粗产品用水洗涤1～5次，于95～105℃下烘干得产物6.2kg，包装后即得成品碳酸锰；

7)步骤6)所余母液除杂分离后，经蒸发浓缩、结晶、分离、于95～105℃下烘干，得到7kg成品硫酸铵。

步骤5)中，滤渣于100～125℃下烘干后得到粉末状中间产物，而不是现有技术中的晶体状中间产物，本发明的粉末状中间产物在600～800℃煅烧后直接成为纳米级颗粒，只需稍加研磨以破坏其在煅烧时的凝结状态即可，就能够达到铁氧体磁性材料的标准要求，从而为我国铁氧体行业提供优质又平价的氧化铁红原料。

实施例2

1)将25kgFeSO₄.7H₂O加入钛白废酸43L(H₂5O₄浓度20％)中溶解，加入锰含量15％的软锰矿20kg，反应至溶液的pH值1～1.5，得到三价铁和二价锰，过滤；

3)将步骤2)过滤所得滤液加入碳酸铵调pH值至2～2.5，反应过程中温度保持在75～95℃，保温2～4小时；

4)步骤3)静置陈化12小时，有大量含铁中间产物沉淀，过滤；

5)将步骤4)所得滤渣用水洗涤1～5次，于100～125℃下烘干，得到粉末状中间产物，然后将该粉末状中间产物于600～800℃煅烧，水洗干燥后得产物三氧化二铁7.9kg，研磨、包装后即得成品氧化铁红。

6)步骤4)所得滤液中加入碳酸钙调pH值5～6，以除去铁、铝等杂质，然后过滤、静置，再加碳酸铵调pH值6.5～7.5，粗产品用水洗涤1～5次，于95～105℃下烘干得产物6kg，包装后即得成品碳酸锰。

7)步骤6)所余母液除杂分离后，经蒸发浓缩、结晶、分离、于95～105℃下烘干，得到6.5kg成品硫酸铵包装。

实施例3

1)将20kg FeSO₄·7H₂O加入钛白废酸35L(H₂SO₄浓度20％)中溶解，加入锰含量12％的软锰矿20.5kg，反应至溶液的pH值1～1.5，过滤；

2)将步骤1)所得滤液加入碳酸钙调pH值1.5～2，过滤，滤渣加石灰乳中和外运处置；

3)将步骤2)过滤所得滤液加入碳酸钠调pH值2～2.5，反应过程中温度保持在75～95℃，保温2～4小时；

4)步骤3)静置陈化12小时有大量含铁中间产物沉淀，过滤；

5)将步骤4)所得滤渣用水洗涤1～5次，于100～125℃下烘干，得到粉末状中间产物13kg，然后将该粉末状中间产物于600～800℃煅烧，水洗干燥得产物三氧化二铁5.8kg，研磨、包装后即得成品氧化铁红。

6)步骤4)所得滤液中加入碳酸钙调pH值5～6，以除去铁、铝等杂质，然后过滤、静置，再加碳酸钠调pH值6.5～7.5，粗产品用水洗涤1～5次，于95～105℃下烘干得产物5.1kg，包装后即得成品碳酸锰。

7)步骤6)所余母液除杂分离后，经蒸发浓缩、结晶、分离、于95～105℃下烘干，得到6kg成品硫酸钠包装。

实施例4

1)将20kg FeSO₄·7H₂O加入钛白废酸35L(H₂8O₄浓度20％)中溶解，加入锰含量15％的软锰矿16.4kg，反应至溶液的pH值1～1.5，过滤；

3)将步骤2)过滤所得滤液加入碳酸钾调pH值2～2.5，反应过程中温度保持在75～95℃，保温2～4小时；

4)将步骤3)静置陈化12小时有大量含铁中间产物沉淀，过滤；

5)将步骤4)所得滤渣用水洗涤1～5次，于100～125℃下烘干，得到粉末状中间产物13kg，然后将该粉末状中间产物于600～800℃煅烧，水洗干燥后得产物三氧化二铁5.8kg，研磨、包装后即得成品氧化铁红。

6)将步骤4)所得滤液中加入碳酸钙调pH值5～6，以除去铁、铝等杂质，然后过滤、静置，再加碳酸钾调pH值6.5～7.5，粗产品用水洗涤1～5次，于95～105℃下烘干得产物5kg，包装后即得成品碳酸锰。

7)将步骤6)所余母液除杂分离后，经蒸发浓缩、结晶、分离、于95～105℃下烘干，得到7.2kg成品硫酸钾包装。

产品品质经检验，各项性能见表1。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种利用钛白废酸制取氧化铁红和碳酸锰的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将FeSO₄·7H₂O加入钛白废酸中溶解，加入软锰矿粉反应，至溶液的pH值为1～1.5，过滤；

2)将步骤1)过滤所得滤液加入碳酸钙调pH值至1.5～2，过滤；

3)将步骤2)过滤所得滤液加入可溶性碳酸盐调pH值至2～2.5，加热反应；

4)静置陈化12小时，过滤；

5)将步骤4)过滤所得滤渣洗涤、烘干，然后进行煅烧，洗涤、烘干、研磨、包装后即得成品氧化铁红；

6)将步骤4)过滤所得滤液中加入碳酸钙调pH值至5～6，然后过滤，所得滤液加可溶性碳酸盐碳化调pH值至6.5～7.5，粗产品经洗涤、烘干、包装后即得成品碳酸锰；

7)将步骤6)所余母液除杂分离后，蒸发浓缩、结晶、分离、烘干即得成品硫酸盐。

2.根据权利要求1所述的利用钛白废酸制取氧化铁红和碳酸锰的方法，其特征在于，所述步骤3)加可溶性碳酸盐后，反应过程中温度保持在75～95℃，保温2～4小时。

3.根据权利要求1所述的利用钛白废酸制取氧化铁红和碳酸锰的方法，其特征在于，所述步骤3)和步骤6)中的可溶性碳酸盐是碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸钾。

4.根据权利要求1所述的利用钛白废酸制取氧化铁红和碳酸锰的方法，其特征在于，所述步骤5)中滤渣用水洗涤1～5次，并于100～125℃下烘干。

5.根据权利要求1所述的利用钛白废酸制取氧化铁红和碳酸锰的方法，其特征在于，所述步骤5)中滤渣烘干后于600～800℃煅烧。

6.根据权利要求1所述的利用钛白废酸制取氧化铁红和碳酸锰的方法，其特征在于，所述步骤5)中滤渣的洗涤水加可溶性碳酸盐调pH值6.5～7.5，然后将粗产品过滤、洗涤、烘干、包装后得碳酸锰。

7.根据权利要求1所述的利用钛白废酸制取氧化铁红和碳酸锰的方法，其特征在于，所述步骤6)中粗产品用水洗涤1～5次，并于95～105℃下烘干。

8.根据权利要求1所述的利用钛白废酸制取氧化铁红和碳酸锰的方法，其特征在于，所述步骤7)中烘干是指于95～105℃下烘干。