七水硫酸亞鐵綜合利用綠色新工藝及相關基礎

       七水硫酸亞鐵是二氧化鈦(俗稱鈦白粉)硫酸法生產工藝中的主要副產物,每生產1噸鈦白粉就會產生3噸以上硫酸亞鐵。根據我國鈦白粉的總產量估算每年副產七水硫酸亞鐵約1000萬噸。由于大量的硫酸亞鐵沒有得到有效回收利用,已經成為鈦白粉行業發展的主要障礙。從兩個方面著手解決這一難題:一方面通過控制和優化七水硫酸亞鐵結晶工藝條件,改善其晶形和純度,提高產品質量;另一方面提出了一個利FeSO_4·7H_2O生產硫酸和氧化鐵紅的綠色循環新工藝。這一新工藝將鈦鐵礦中的鐵轉變為氧化鐵出售,而回收的濃硫酸可循環使用,為鈦白粉生產節省近50%的硫酸使用量。針對新工藝的開發和相關的基礎研究展開,取得以下重要成果:

(1)首次提出了利用副產七水硫酸亞鐵制備硫酸和氧化鐵紅的新工藝。

(2)建立了測定汽液平衡和固液平衡的實驗裝置。體系中離子和中性分子的活度系數采用Bromley-Zemaitis模型、MSE模型和電解質NRTL模型等進行計算。通過新模型預測發現,Fe(Ⅲ)在H_2SO_4溶液中隨著溫度的升高和硫酸根濃度的增大,體系中的復合離子由FeSO_4~+逐漸轉化為Fe(SO_4)_2~-;而FeΠ)在HCl溶液中存在復合離子FeCl~+,其含量隨著HCl濃度增大而增大