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硫铁矿烧渣是硫酸工业副产的固体渣。对硫铁矿烧渣进行综合利用既可回收资源,又可减少烧渣对环境的污染。利用硫铁矿烧渣制得的高质量FeSO4·7H2O来制备性能优良的氧化铁系颜料,可开辟综合利用硫铁矿烧渣的新途径。 本研究以广东云浮硫铁矿集团公司产出的硫铁矿烧渣制得的FeSO4·7H2O为原料,空气作氧化剂,采用滴加法制备铁黄颜料。与传统的酸法制备铁黄颜料工艺不同的是,本研究用NH3·H2O代替NaOH作沉淀剂制晶种,在二步氧化中通过滴加氨水和硫酸亚铁溶液(或结晶母液)替代铁皮。反应过程中虽然消耗了氨水,但溶液中的(NH4)2SO4可直接回收用做肥料,也可回收氨,回收氨又可返回用做沉淀剂,合理利用了资源。 晶种制备是铁黄生产的关键步骤。在晶种制备阶段,研究了用氨水作沉淀剂时铁黄晶种的形成过程、晶种颜色、物相的变化及晶种的形貌和粒度。探讨了初始亚铁[Fe2+]浓度、空气流量、碱比等对晶种形成的影响。实验结果表明:在晶种制备阶段[Fe2+]的转化率随时间几乎呈直线变化,符合零级反应的动力学特征;在室温、空气流量为0.10m3/h(300ml溶液)、碱比为0.25和初始亚铁[Fe2+]浓度为30%的条件下可得到黄色、粒度细小且分布均匀、尚未形成针形的铁黄晶种。晶种制备过程中其颜色的变化为由兰灰色→深兰色→墨绿色→黄绿色→黄色。 在二步氧化阶段,探讨了亚铁Fe2+浓度、空气流量、晶种比、pH值、氧化温度等对铁黄制备的影响。实验结果表明,氧化的最佳条件为:亚铁[Fe2+]浓度0.18~0.25mol/L;空气流量0.35~0.50m3/h(1000ml溶液);晶种比为33%;pH值控制在2.5~3.5之间;氧化温度为85℃。所得铁黄物相为α-FeOOH,针形结构,所测铁黄颜料性能各项指标与三环标样相近,均达到一级品要求。 考察了铁黄煅烧制备铁红的工艺,研究了煅烧温度对铁红颜色、形貌的影响。实验结果表明:随着煅烧温度的升高,铁红颜色逐步加深,由橘红变为紫红,铁红的形貌也发生了变化。为保持铁红的针形结构,锻烧温度不能超过600 OC,在500℃时锻烧2小时为宜。 探索了回收铁黄母液中硫酸按或氨的工艺条件,实验结果表明:先用HZO:氧化,再调pH值至4.7一5 .5,可制得达到GB535一83工业级标准硫酸钱晶体;将铁黄母液与用水浆化后的氧化钙反应,采用减压蒸馏,控制温度在95℃左右,氨的回收率达94.5%。