CN115650311B - 一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法 - Google Patents
一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115650311B CN115650311B CN202211295340.2A CN202211295340A CN115650311B CN 115650311 B CN115650311 B CN 115650311B CN 202211295340 A CN202211295340 A CN 202211295340A CN 115650311 B CN115650311 B CN 115650311B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ferrous sulfate
- solution
- titanium dioxide
- stirring
- mixed solution
- 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.)
- Active
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 120
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 title claims abstract description 108
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 title claims abstract description 108
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 108
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 108
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000012535 impurity Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 131
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 110
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 80
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 40
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 33
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims abstract description 33
- MIMUSZHMZBJBPO-UHFFFAOYSA-N 6-methoxy-8-nitroquinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC(OC)=CC([N+]([O-])=O)=C21 MIMUSZHMZBJBPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 235000010215 titanium dioxide Nutrition 0.000 claims description 58
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 11
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 6
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 claims description 3
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 claims description 3
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 14
- -1 purity Chemical compound 0.000 description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 8
- 239000005955 Ferric phosphate Substances 0.000 description 7
- 229940032958 ferric phosphate Drugs 0.000 description 7
- 229910000398 iron phosphate Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910000399 iron(III) phosphate Inorganic materials 0.000 description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910001448 ferrous ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 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 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000349 titanium oxysulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001038 titanium pigment Substances 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012463 white pigment Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Abstract
本发明公开一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法，包括如下步骤：S1：取一定质量的钛白粉副产物硫酸亚铁，利用去离子水溶解，加热后搅拌溶解，使得硫酸亚铁含量控制在一定范围，待溶质溶解完全，停止加热，降温后保持一定时间，过滤掉不溶物；S2：将S1步骤中的溶液打入反应罐中，配制多浓度梯度的氟化氢铵和碳酸铵的混合溶液，随空心的搅拌桨分别在上、下层加入，调节pH至设定值，加热后搅拌一段时间；S3：向溶液加入一定量的絮凝剂并搅拌；S4：利用压滤机对S3步骤溶液进行过滤，得到除杂的硫酸亚铁溶液，转入成化罐，静置一段时间，测量硫酸亚铁溶液元素含量；本发明除杂过程稳定性高，可大幅度除去阳离子杂质元素，并且不会引入其他杂质。
Description
技术领域
本发明属于钛白粉副产物硫酸亚铁除杂技术领域，具体地涉及一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法。
背景技术
钛白粉被认为是目前性能最好的白色颜料，广泛应用各个领域，硫酸法钛白生产工艺相对简单，对钛精矿的品位要求不高，在工业上的应用已是十分成熟，是钛白粉主要的生产方法之一。目前国内较大的钛白粉企业基本都是采用硫酸法进行生产，在酸解工序结束后为了去除部分被氧化的亚铁离子，会向硫酸氧钛和硫酸亚铁溶液中加入适量还原铁粉将三价铁还原为二价铁，最后通过真空浓缩和冷却结晶使钛液中的所有亚铁离子以FeSO4·7H2O的形式析出，由此产生了钛白粉副产物硫酸亚铁。
硫酸法在生产钛白粉的过程中会产生大量的硫酸亚铁副产品，据不完全统计每年硫酸亚铁产量高达几百万吨。钛白副产物中硫酸亚铁含量很高，但是由于其中含有钛、锰、镁、铝等多种杂质存在，无法直接被应用于其他领域，因此钛白粉副产物被当作废品处置，堆积掩埋，不仅对环境造成了严重污染，也对铁资源造成了巨大浪费。很大程度限制了钛白粉产业的发展。为此，国内外诸多研究人员在副产硫酸亚铁资源化利用的问题上做了大量的工作，仍旧愈显不足。
近年来，我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，“碳达峰、碳中和”工作的持续推进加快了新能源项目的发展，对进一步优化调整能源消费结构，实现资源、能源的循环高效利用，构建清洁低碳、安全高效、智慧互联的现代能源体系提出新的要求。全球锂电池市场需求迅猛增长，锂离子电池进行飞速发展，从而带动了包括以磷酸铁锂为正极材料的锂电池的发展，这使得利用钛白粉副产物硫酸亚铁为原料生产磷酸铁成为一种合理路径。磷酸铁锂电化学性能的好坏在较大程度上与前驱体磷酸铁的品质密切相关，如纯度、微观形貌、产物粒径等，磷酸铁的品质与工艺控制和原材料品质有关。因此，从磷酸铁生产原料上控制可生产品质较好的磷酸铁，有针对性的对钛白粉副产物硫酸亚铁进行除杂精制提纯，达到合成磷酸铁所需铁源的要求并加以利用显得尤为重要。
钛白粉副产物硫酸亚铁提纯工艺方法繁多，如水解析出法、定向超滤法、重结晶法等，但是水解析出法成本低、操作简单，适合工业大批量生产，不同之处在于使用沉淀剂的不同，而沉淀剂使用过程夹带的杂质以及其本身引入的杂质对硫酸亚铁晶体产品的质量、工艺过程以及提纯效率都有影响。综上所述，如何使用钛白粉副产物硫酸亚铁制备出符合高品质磷酸铁所用铁源成为处理钛白粉副产物和发展锂电材料的一举两得的关键举措。因此，开发一种稳定、操作简单、无杂质引入的精制提纯钛白粉副产物的方法非常重要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有钛白粉副产物硫酸亚铁中含大量钛、镁、锰、铝等杂质的问题，提供一种稳定、操作简单、无杂质代入、低消耗的钛白粉副产物硫酸亚铁除杂方法，可满足作为电池级磷酸铁制备原料的要求。
本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法，它包括如下步骤：
S1：取一定质量的钛白粉副产物硫酸亚铁，利用去离子水溶解，加热后搅拌溶解，使得硫酸亚铁溶液中的硫酸亚铁含量控制在一定范围，待溶质溶解完全，停止加热，然后将溶液降温后保持一定时间，过滤掉不溶物得到未除杂的硫酸亚铁溶液；
S2：将S1步骤中未除杂的硫酸亚铁溶液打入反应罐中，配制多浓度梯度的氟化氢铵和碳酸铵的混合溶液，在反应罐内随空心的搅拌桨分别在上、下层同时加入，然后通过加入碳酸铵溶液调节溶液pH至设定值，加热后搅拌一段时间，进行水解沉降反应；S3：反应一段时间后向溶液加入一定量的絮凝剂并搅拌，搅拌一段时间进行絮凝沉降；S4：利用压滤机对S3步骤溶液进行过滤，得到除杂后的硫酸亚铁溶液，转入成化罐，静置一段时间，测量硫酸亚铁溶液元素含量。
优选地，所述钛白粉副产物硫酸亚铁各金属元素质量百分含量为Fe:17.0-20.0％、Mg:0.4-0.8％、Ti:0.1-0.4％、Mn:0.1-0.2％。
优选地，S1步骤所述钛白粉副产物硫酸亚铁加热溶解温度为60℃，降温温度为45℃。
优选地，S1步骤硫酸亚铁溶液中的硫酸亚铁质量百分含量控制在12-15％。
优选地，S2步骤中，配制高浓度梯度的氟化氢铵和碳酸铵的混合溶液A在反应罐内随空心的搅拌桨在上层加入，配制低浓度梯度的氟化氢铵和碳酸铵的混合溶液B在反应罐内随空心的搅拌桨在下层加入。
优选地，其中混合溶液A为质量浓度20％碳酸铵溶液和10％氟化氢铵溶液配制而成，混合溶液B为质量浓度10％碳酸铵溶液和5％氟化氢铵溶液配制而成；最终加入的氟化氢铵质量为处理钛白粉副产物硫酸亚铁固体质量的1.5-2％。
优选地，S2步骤中，通过加入质量浓度为10％的碳酸铵溶液，调节溶液pH至5-5.5，随后加热温度为60℃，搅拌速度为60r/min，搅拌时间为20min。
优选地，S2步骤中，所述搅拌桨包括上层搅拌桨和下层搅拌桨，所述上层搅拌桨和下层搅拌桨均为水平设置的空心管道结构，其管道尾端开放，首端与竖向设置的搅拌轴连通，所述搅拌轴为空心管道结构，其中部设有分隔片，搅拌轴顶部通过上旋转接头与高浓度混合溶液进料管连通，搅拌轴底部通过下旋转接头与低浓度混合溶液进料管连通，搅拌轴上侧通过轴承安装于反应罐顶部，搅拌轴上端套装有第一齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮啮合，所述第二齿轮安装于伺服电机的输出轴上；在加料过程中，其中混合溶液A通过高浓度混合溶液进料管进入到上层搅拌桨内，然后从其尾端出来后到达反应罐上层，混合溶液B通过低浓度混合溶液进料管进入到下层搅拌桨内，然后从其尾端出来后到达反应罐下层。
优选地，S3步骤所述絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺，加入絮凝剂的量为S1步骤中钛白粉副产物硫酸亚铁质量的万分之六，搅拌速度20r/min，搅拌时间10-30min。
优选地，S4步骤所述压滤机为板框压滤机。
本发明的有益效果：
1、与现有技术相比，本发明的使用除杂剂原料独特，除杂剂为多梯度浓度混合溶液，比单一使用氟化氢铵溶液效果要好，金属阳离子和氢氧根、碳酸根结合形成沉淀，分层加料的方式加快了待沉淀阴阳离子的碰撞结合，提高了成核速度，同时上层混合溶液A加料后形成的沉淀物在重力作用下可以沉降至下层，由于原先下层加入的为低浓度混合溶液B，所以下层区域可以继续进行成核，反应更彻底，沉淀更充分，因此上述过程不仅加快了生长速度，而且也可以使得反应更彻底，浓度差的协同作用使沉淀完全充分。
2、在反应过程中，氟化氢铵电离的氟离子与待除杂硫酸亚铁溶液中的镁离子结合生产沉淀，碳酸铵溶液电离形成碳酸根、碳酸氢根离子、铵离子和氢氧根离子，待除杂硫酸亚铁中的镁、锰、铝在碳酸根和氢氧根离子下结合生产沉淀，钛杂质化合物在Ph值调节过程中水解生产偏钛酸沉淀，铵根离子与氢氧根离子结合后通过加热水解以氨气形式排出；因此整个除杂剂无其他阳离子引入，杜绝了除杂原料将其他杂质离子带入的风险，为后续磷酸铁和磷酸铁锂生产提供了理想原料，减少了杂质元素的控制的难度；并且除杂过程稳定性高，可以大幅度除去阳离子杂质元素，可工业化生产并且除杂过程操作简单，成本低。
3、本发明方法除杂过程配置的钛白粉副产物硫酸亚铁溶液中铁源5％，除杂后溶液中剩余4.9％以上。能够满足作为一种电池级的磷酸铁的前驱体。
4、多浓度分层加入方式除杂时间缩短，加料方式独特，搅拌器内设中空进料管道，搅拌桨出料，分上下层浓度差加料，搅拌为连续性横向搅拌方式，分层加料缩短了加料时间，多浓度加料多层次反应缩短了反应时间。
附图说明
图1为一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法涉及的搅拌桨及其安装结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法，它包括如下步骤：
S1：取一定质量的钛白粉副产物硫酸亚铁，利用去离子水溶解，加热后搅拌溶解，使得硫酸亚铁溶液中的硫酸亚铁含量控制在一定范围，待溶质溶解完全，停止加热，然后将溶液降温后保持一定时间，过滤掉不溶物得到未除杂的硫酸亚铁溶液；
S2：将S1步骤中未除杂的硫酸亚铁溶液打入反应罐8中，配制多浓度梯度的氟化氢铵和碳酸铵的混合溶液，在反应罐8内随空心的搅拌桨1分别在上、下层同时加入，然后通过加入碳酸铵溶液调节溶液pH至设定值，加热后搅拌一段时间，进行水解沉降反应；
S3：反应一段时间后向溶液加入一定量的絮凝剂并搅拌，搅拌一段时间进行絮凝沉降；S4：利用压滤机对S3步骤溶液进行过滤，得到除杂后的硫酸亚铁溶液，转入成化罐，静置一段时间，测量硫酸亚铁溶液元素含量。
优选地，所述钛白粉副产物硫酸亚铁各金属元素质量百分含量为Fe:17.0-20.0％、Mg:0.4-0.8％、Ti:0.1-0.4％、Mn:0.1-0.2％。
优选地，S1步骤所述钛白粉副产物硫酸亚铁加热溶解温度为60℃，降温温度为45℃。
优选地，S1步骤硫酸亚铁溶液中的硫酸亚铁质量百分含量控制在12-15％。
优选地，S2步骤中，配制高浓度梯度的氟化氢铵和碳酸铵的混合溶液A在反应罐8内随空心的搅拌桨1在上层加入，配制低浓度梯度的氟化氢铵和碳酸铵的混合溶液B在反应罐8内随空心的搅拌桨1在下层加入。
优选地，其中混合溶液A为质量浓度20％碳酸铵溶液和10％氟化氢铵溶液配制而成，混合溶液B为质量浓度10％碳酸铵溶液和5％氟化氢铵溶液配制而成；最终加入的氟化氢铵质量为处理钛白粉副产物硫酸亚铁固体质量的1.5-2％。
优选地，S2步骤中，通过加入质量浓度为10％的碳酸铵溶液，调节溶液pH至5-5.5，随后加热温度为60℃，搅拌速度为60r/min，搅拌时间为20min。在本实施例中，混合溶液A和B里面本身存在碳酸铵溶液，所以可以预先起到调节pH的作用，然后最后再通过10％的碳酸铵溶液调节溶液pH至5-5.5，由于硫酸亚铁溶液本身呈酸性，所以在调节pH过程中，只需要加入碳酸铵溶液调节。
优选地，如图1所示，S2步骤中，所述搅拌桨1包括上层搅拌桨1.1和下层搅拌桨1.2，所述上层搅拌桨1.1和下层搅拌桨1.2均为水平设置的空心管道结构，其管道尾端开放，首端与竖向设置的搅拌轴2连通，所述搅拌轴2为空心管道结构，其中部设有分隔片3，搅拌轴2顶部通过上旋转接头4与高浓度混合溶液进料管5连通，搅拌轴2底部通过下旋转接头6与低浓度混合溶液进料管7连通，搅拌轴2上侧通过轴承安装于反应罐8顶部，搅拌轴2上端套装有第一齿轮9，所述第一齿轮9和第二齿轮10啮合，所述第二齿轮10安装于伺服电机11的输出轴上；在加料过程中，其中混合溶液A通过高浓度混合溶液进料管5进入到上层搅拌桨1.1内，然后从其尾端出来后到达反应罐8上层，混合溶液B通过低浓度混合溶液进料管7进入到下层搅拌桨1.2内，然后从其尾端出来后到达反应罐8下层。在本实施例中，当伺服电机11工作时，可以带动第二齿轮10转动，进而通过第一齿轮9带动搅拌轴2转动，由于搅拌轴2顶部通过上旋转接头4与高浓度混合溶液进料管5连通，搅拌轴2底部通过下旋转接头6与低浓度混合溶液进料管7连通，所以搅拌轴2转动时，不影响高浓度混合溶液进料管5和低浓度混合溶液进料管7的进料过程，同时由于搅拌轴2为空心管道结构，其中部设有分隔片3，所以高浓度混合溶液进料管5和低浓度混合溶液进料管7的进料过程彼此互相不受影响，另外为了防止物料回流，可以在高浓度混合溶液进料管5和低浓度混合溶液进料管7上安装相应的单向阀即可解决这一问题；最终可以实现混合溶液A和混合溶液B的分层进料过程，这样可以缩短加料时间及反应时间，极大地提高沉淀反应速率。
优选地，S3步骤所述絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺，加入絮凝剂的量为S1步骤中钛白粉副产物硫酸亚铁质量的万分之六，搅拌速度20r/min，搅拌时间10-30min。
优选地，S4步骤所述压滤机为板框压滤机。
实施例1：
a.取钛白粉副产物硫酸亚铁250g，加去离子水750g进行溶解，使硫酸亚铁溶液质量分数为13.6％左右，铁离子含量为5％左右，加热至60℃，搅拌使溶质完全溶解，停止加热并冷却到45℃，将溶液过滤并进行ICP测试。
b.配制多梯度浓度混合溶液：混合溶液A：20％浓度的碳酸铵溶液和10％浓度的氟化氢铵溶液，混合溶液B：10％浓度的碳酸铵溶液和5％浓度的氟化氢铵溶液。混合溶液A通过高浓度混合溶液进料管5进入到上层搅拌桨1.1内，然后从其尾端出来后到达反应罐8上层，混合溶液B通过低浓度混合溶液进料管7进入到下层搅拌桨1.2内，然后从其尾端出来后到达反应罐8下层，加入量：10％浓度氟化氢铵溶液30g、5％浓度氟化氢铵溶液20g，加入10％浓度碳酸铵溶液至溶液pH为5.5，加热至60℃，进行连续性横向搅拌，搅拌速度为60r/min，反应20min。
c.向溶液中加入0.15g的絮凝剂，搅拌速度20r/min，搅拌时间10min。
d.将溶液进行过滤，转入静置罐，取除杂后的硫酸亚铁溶液进行ICP测试。
测试结果见表1。
表1：磷酸铁检测结果：
| 样品 | 未除杂硫酸亚铁溶液 | 除杂后硫酸亚铁溶液 |
| Fe(％) | 5 | 4.95 |
| Na(ppm) | 未检出 | 未检出 |
| K(ppm) | 11 | 10 |
| Ca(ppm) | 28 | 20 |
| Mg(ppm) | 5264 | 30 |
| Al(ppm) | 45 | 3.5 |
| Zn(ppm) | 63 | 13 |
| Ni(ppm) | 38 | 6 |
| Cr(ppm) | 8 | 未检出 |
| Mn(ppm) | 1369 | 303 |
| Ti(ppm) | 1716 | 0.2 |
实施例2：
a.取钛白粉副产物硫酸亚铁250g，加去离子水750g进行溶解，使硫酸亚铁溶液质量分数为13.6％左右，铁离子含量为5％左右，加热至60℃，搅拌使溶质完全溶解，停止加热并冷却到45℃，将溶液过滤并进行ICP测试。
b.配制单一高浓度混合溶液：20％浓度的碳酸铵溶液和10％浓度的氟化氢铵溶液。混合溶液通过高浓度混合溶液进料管5进入到上层搅拌桨1.1内，然后从其尾端出来后到达反应罐8上层，混合溶液通过低浓度混合溶液进料管7进入到下层搅拌桨1.2内，然后从其尾端出来后到达反应罐8下层，加入量：10％浓度氟化氢铵溶液40g，加入10％浓度碳酸铵溶液至溶液pH为5.5，加热至60℃，进行连续性横向搅拌，搅拌速度为60r/min，反应20min。
c.向溶液中加入0.15g的絮凝剂，搅拌速度20r/min，搅拌时间10min。
d.将溶液进行过滤，转入静置罐，取除杂后的硫酸亚铁溶液进行ICP测试。
测试结果见表2。
表2：磷酸铁检测结果：
| 样品 | 未除杂硫酸亚铁溶液 | 除杂后硫酸亚铁溶液 |
| Fe(％) | 5 | 4.88 |
| Na(ppm) | 未检出 | 未检出 |
| K(ppm) | 11 | 10 |
| Ca(ppm) | 27 | 25 |
| Mg(ppm) | 5486 | 35 |
| Al(ppm) | 45 | 4 |
| Zn(ppm) | 66 | 15 |
| Ni(ppm) | 37 | 6.8 |
| Cr(ppm) | 5 | 未检出 |
| Mn(ppm) | 1412 | 335 |
| Ti(ppm) | 1716 | 1 |
实施例3：
a.取钛白粉副产物硫酸亚铁250g，加去离子水750g进行溶解，使硫酸亚铁溶液质量分数为13.6％左右，铁离子含量为5％左右，加热至60℃，搅拌使溶质完全溶解，停止加热并冷却到45℃，将溶液过滤并进行ICP测试。
b.配制多梯度浓度混合溶液：混合溶液A：20％浓度的碳酸铵溶液和10％浓度的氟化氢铵溶液，混合溶液B：10％浓度的碳酸铵溶液和5％浓度的氟化氢铵溶液。向反应罐8内的硫酸亚铁溶液表面直接加入混合溶液A和混合溶液B，加入量：10％浓度氟化氢铵溶液30g、5％浓度氟化氢铵溶液20g，加入10％浓度碳酸铵溶液至溶液pH为5.5，加热至60℃，进行连续性横向搅拌，搅拌速度为60r/min，反应20min。
c.向溶液中加入0.15g的絮凝剂，搅拌速度20r/min，搅拌时间10min。
d.将溶液进行过滤，转入静置罐，取除杂后的硫酸亚铁溶液1进行ICP测试。
e.重复上述实验a-c步骤，将步骤b中反应时间延长至30min，步骤c搅拌时间延长至20min。
f.将溶液进行过滤，转入静置罐，取除杂后的硫酸亚铁溶液2进行ICP测试。
测试结果见表3。
表3:磷酸铁检测结果:
实施例4：
a.取钛白粉副产物硫酸亚铁250g，加去离子水750g进行溶解，使硫酸亚铁溶液质量分数为13.6％左右，铁离子含量为5％左右，加热至60℃，搅拌使溶质完全溶解，停止加热并冷却到45℃，将溶液过滤并进行ICP测试。
b.配制单一除杂溶液：4g氟化氢铵，加入96g去离子水。单一除杂溶液通过高浓度混合溶液进料管5进入到上层搅拌桨1.1内，然后从其尾端出来后到达反应罐8上层，单一除杂溶液通过低浓度混合溶液进料管7进入到下层搅拌桨1.2内，然后从其尾端出来后到达反应罐8下层，加热至60℃，进行搅拌，搅拌速度为60r/min，反应20min。
c.向溶液中加入0.15g的絮凝剂，搅拌速度20r/min，搅拌时间10min。
d.将溶液进行过滤，转入静置罐，取除杂后的硫酸亚铁溶液进行ICP测试。
测试结果见表4。
表4：磷酸铁检测结果：
| 样品 | 未除杂硫酸亚铁溶液 | 除杂后硫酸亚铁溶液 |
| Fe(％) | 5 | 4.98 |
| Na(ppm) | 未检出 | 未检出 |
| K(ppm) | 12 | 11 |
| Ca(ppm) | 30 | 26 |
| Mg(ppm) | 5768 | 86 |
| Al(ppm) | 48 | 15 |
| Zn(ppm) | 58 | 42 |
| Ni(ppm) | 33 | 21 |
| Cr(ppm) | 6 | 未检出 |
| Mn(ppm) | 1289 | 862 |
| Ti(ppm) | 1812 | 1252 |
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法，其特征在于：它包括如下步骤：
S1：取一定质量的钛白粉副产物硫酸亚铁，利用去离子水溶解，加热后搅拌溶解，使得硫酸亚铁溶液中的硫酸亚铁含量控制在一定范围，待溶质溶解完全，停止加热，然后将溶液降温后保持一定时间，过滤掉不溶物得到未除杂的硫酸亚铁溶液；
S2：将S1步骤中未除杂的硫酸亚铁溶液打入反应罐（8）中，配制多浓度梯度的氟化氢铵和碳酸铵的混合溶液，在反应罐（8）内随空心的搅拌桨（1）分别在上、下层同时加入，然后通过加入碳酸铵溶液调节溶液pH至设定值，加热后搅拌一段时间，进行水解沉降反应；
S3：反应一段时间后向溶液加入一定量的絮凝剂并搅拌，搅拌一段时间进行絮凝沉降；
S4：利用压滤机对S3步骤溶液进行过滤，得到除杂后的硫酸亚铁溶液，转入成化罐，静置一段时间，测量硫酸亚铁溶液元素含量；
S2步骤中，配制高浓度梯度的氟化氢铵和碳酸铵的混合溶液A在反应罐（8）内随空心的搅拌桨（1）在上层加入，配制低浓度梯度的氟化氢铵和碳酸铵的混合溶液B在反应罐（8）内随空心的搅拌桨（1）在下层加入。
2.根据权利要求1所述的一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法，其特征在于：所述钛白粉副产物硫酸亚铁各金属元素质量百分含量为Fe:17.0-20.0%、Mg:0.4-0.8%、Ti: 0.1-0.4%、Mn:0.1-0.2%。
3.根据权利要求1所述的一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法，其特征在于：S1步骤所述钛白粉副产物硫酸亚铁加热溶解温度为60℃，降温温度为45℃。
4.根据权利要求1所述的一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法，其特征在于：S1步骤硫酸亚铁溶液中的硫酸亚铁质量百分含量控制在12-15%。
5.根据权利要求1所述的一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法，其特征在于：其中混合溶液A为质量浓度20%碳酸铵溶液和10%氟化氢铵溶液配制而成，混合溶液B为质量浓度10%碳酸铵溶液和5%氟化氢铵溶液配制而成；最终加入的氟化氢铵质量为处理钛白粉副产物硫酸亚铁固体质量的1.5-2%。
6.根据权利要求1或5所述的一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法，其特征在于：S2步骤中，通过加入质量浓度为10%的碳酸铵溶液，调节溶液pH至5-5.5，随后加热温度为60℃，搅拌速度为60r/min，搅拌时间为20min。
7.根据权利要求1所述的一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法，其特征在于：S2步骤中，所述搅拌桨（1）包括上层搅拌桨（1.1）和下层搅拌桨（1.2），所述上层搅拌桨（1.1）和下层搅拌桨（1.2）均为水平设置的空心管道结构，其管道尾端开放，首端与竖向设置的搅拌轴（2）连通，所述搅拌轴（2）为空心管道结构，其中部设有分隔片（3），搅拌轴（2）顶部通过上旋转接头（4）与高浓度混合溶液进料管（5）连通，搅拌轴（2）底部通过下旋转接头（6）与低浓度混合溶液进料管（7）连通，搅拌轴（2）上侧通过轴承安装于反应罐（8）顶部，搅拌轴（2）上端套装有第一齿轮（9），所述第一齿轮（9）和第二齿轮（10）啮合，所述第二齿轮（10）安装于伺服电机（11）的输出轴上；在加料过程中，其中混合溶液A通过高浓度混合溶液进料管（5）进入到上层搅拌桨（1.1）内，然后从其尾端出来后到达反应罐（8）上层，混合溶液B通过低浓度混合溶液进料管（7）进入到下层搅拌桨（1.2）内，然后从其尾端出来后到达反应罐（8）下层。
8.根据权利要求1所述的一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法，其特征在于：S3步骤所述絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺，加入絮凝剂的量为S1步骤中钛白粉副产物硫酸亚铁质量的万分之六，搅拌速度20r/min，搅拌时间10-30min。
9.根据权利要求1所述的一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法，其特征在于：S4步骤所述压滤机为板框压滤机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211295340.2A CN115650311B (zh) | 2022-10-21 | 2022-10-21 | 一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211295340.2A CN115650311B (zh) | 2022-10-21 | 2022-10-21 | 一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115650311A CN115650311A (zh) | 2023-01-31 |
| CN115650311B true CN115650311B (zh) | 2023-12-29 |
Family
ID=84989375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211295340.2A Active CN115650311B (zh) | 2022-10-21 | 2022-10-21 | 一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115650311B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116287785A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-06-23 | 甘肃佰利联化学有限公司 | 一种磷酸铁-钛联产工艺还原制取三价钛的方法 |
| CN116239145A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-06-09 | 甘肃佰利联化学有限公司 | 一种磷酸铁-钛联产回收钛的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101607741A (zh) * | 2008-06-19 | 2009-12-23 | 张晓东 | 利用钛白粉副产物硫酸亚铁制备氧化铁红的方法 |
| 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 |
| 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
- 2022-10-21 CN CN202211295340.2A patent/CN115650311B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101607741A (zh) * | 2008-06-19 | 2009-12-23 | 张晓东 | 利用钛白粉副产物硫酸亚铁制备氧化铁红的方法 |
| 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 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115650311A (zh) | 2023-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115650311B (zh) | 一种钛白粉副产物硫酸亚铁除杂的方法 | |
| CN108529802B (zh) | 钛白粉生产排放高含盐废水零排工艺 | |
| CN105645439B (zh) | 一种利用高含盐工业废水制备硫酸钾的***及其工艺 | |
| CN114314988B (zh) | 一种磷酸铁废水的处理和盐回收***及其方法 | |
| CN104944400A (zh) | 水解法制备磷酸铁的工艺 | |
| CN110655258A (zh) | 一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理***及工艺 | |
| CN112299634B (zh) | 一种提高pta高盐废水蒸发结晶分盐品质的方法及装置 | |
| CN108396158A (zh) | 一种电解锰过程的复盐结晶物的处理方法 | |
| CN111762963B (zh) | 一种高盐高cod污水处理零排放工艺 | |
| CN219409508U (zh) | 高盐膜浓水处理设备 | |
| CN105906129A (zh) | 废水中水资源回用和盐分转化利用的方法 | |
| CN216918911U (zh) | 一种磷酸铁锂生产废水零排放及资源化的处理*** | |
| CN110436679B (zh) | 碳酸锂洗水资源化综合利用的装置及其方法 | |
| CN114590942B (zh) | 一种有机危废气化激冷循环废水近零排放及资源利用的方法 | |
| CN216584613U (zh) | 一种磷酸铁废水的处理和盐回收*** | |
| CN110642317A (zh) | 一种硫酸钠废水资源化利用方法 | |
| CN216513289U (zh) | 一种资源化协同处理废水的*** | |
| CN114349207B (zh) | 一种面向零排放的高盐高氟矿井水净化***及工艺 | |
| CN116143181A (zh) | 钛白粉副产物七水硫酸亚铁中杂质的去除方法及其应用 | |
| CN216129452U (zh) | 一种高含盐脱酸废水资源化利用*** | |
| CN113248040B (zh) | 一种用于太阳能电池生产废水除氟回用工艺 | |
| CN116639670A (zh) | 一种采用肥料级磷酸一铵制备电池级磷酸铁的方法 | |
| CN211111482U (zh) | 一种碳酸锂洗水资源化综合利用的装置 | |
| CN211733872U (zh) | 可溶性锰盐溶液的除杂装置 | |
| CN104743725B (zh) | 一种糖精钠废水及类似废水治理方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |