【doc】铁鳞制高纯氧化铁

【doc】铁鳞制高纯氧化铁 铁鳞制高纯氧化铁 第36卷第2期 2004年3月 无机盐工业 INORGANICCHEMICALSINDUSnY35 铁鳞制高纯氧化铁 韩廷信,韩洲雄,韩英 (咸阳非金属矿研究设计院,陕西咸阳710021) 摘要:硫酸浸取铁鳞粉末,制得硫酸亚铁,以碳酸氢铵为沉淀剂转化为碳酸亚铁并 除杂净化,后经煅烧分解制 得氧化铁,纯度可达99.40%.该工艺具有原料来源广,价格便宜,无环境污染等特点. 以铁鳞为原料制得的高纯 氧化铁符合HG/rI2574----94. 关键词:铁鳞;碳酸亚铁;三氧化二铁 中图分类号:TQ138.11文献标识码:A文章编号:1006-4990(2004)02—0035—02 PreparationofhighpurityFe2O3fromrollscale HanTingxin,HanZhouxiong,HanYing (XianyangResearchandDesignInstituteofNon—metalminerals,stateBareauof BuildingMaterialsIndustry,ShanxiXianyang712021,China) Abstroact:TheferroussulfateisgotbyleachingrollscalepowderwitlIsulphuric— acidandtheammoniumbicar~nate isused8.8precipitant.Ieferroussulfateisinvertedtoferrouscarbonate.ThenhishpurityFe20 3isproducedfromferrous carbonatet~ushimpurity— removingandroasting.ThepurityofFe:O3canreach99.40%.Thisprocesshastheadvanta- gesofwideandcheapresourceofrawmaterialsandnon— pollutiontoenvironment.'Iequalityoftheproductcanmeetthe standardofHG/T2574—94. Keyworks:rollscaleferrouscarbonate;ferricoxide 铁鳞作为氧化铁用于普通的永磁铁氧体原料早 已开发应用,但制造高档铁氧体材料,首先要求的就 是氧化物的纯度uJ.作者以铁鳞为原料,经预处 理,硫酸浸取,除杂净化,煅烧分解,水洗等工艺,制 得高纯度的Fe2O3,产品符合HG/T257494工业氧 化铁优级产品标准. 1实验部分 1.1铁鳞的预处理 铁鳞(氧化铁皮)是在轧钢过程中形成的氧化 物,成鳞片状.在铁鳞形成过程中往往会夹带有油 腻,沙粒,泥土等机械杂质,需要预处理,才可能获得 1中列举的纯度较高的铁鳞. 1.1.1机械杂质的除去 铁鳞形成后及时随水流进入沉淀池,然后用吊 车挖出堆放于天然的料场中,这样会混入各种不同 类型的杂质.在使用此料为原料生产氧化铁时,先 用孔径5—10ITlnl的粗筛过筛,以除机械杂质. 表1几种铁鳞的化学成分% 1.1.2除油腻 一 般的铁鳞表面粘有一层油腻,含油质量分数 可达1%一5%,可使用10%(质量分数)的氢氧化 钠溶液在70?左右浸泡并搅拌30min,油污即可除 去,然后用水冲洗残留液,使其pH=5—7,必要时可 用5%(质量分数)的稀盐酸中和,再用水冲洗至 pH=5—7. 1.1.3磁选铁鳞 前面的预处理未能将混入的微细粒子除去,故 采用自制的9.5×10A/m的永磁铁磁选.用水浸 35无机盐工业第36卷第2期 泡的铁鳞会被磁铁吸附,杂质留于水中. 1.1.4铁鳞的磨细 经过筛,去油,磁选处理的铁鳞采用砂磨机湿式 研磨,机内钢球按大,中,小机配,m(铁鳞): m(钢球):m(水)=1:L5:Q8'2h后铁鳞磨成38— 49湿式细末. 1.2硫酸浸取铁鳞 1.2.1铁鳞粉末与硫酸反应 铁鳞湿粉与硫酸作用是一个强放热反应,不需 外加热.反应物料配比以干基计,m(铁鳞): m(硫酸):m(水)=l:1.6:1.2.首先将处理的湿式铁 鳞粉料浆,按上述配比加水拌成浆状料贮入高位槽, 另一反应物硫酸也在高位槽贮存.在80— 120r/min的搅拌条件下按比例将粉末浆料与硫酸 放入不锈钢反应槽中,只要浆料及时与硫酸按比例 接触,反应立即产生,不断地有气泡出现,伴随有蒸 汽释放,反应激烈地持续进行,温度可高达200cI=以 上.约30min后,黑色粉末料浆变成白色浆料,继 续熟化1.5h. 1.2.2FeSO水溶液的制取 将反应生成的灰白色粘稠料浆放入不锈钢反应 槽中,加入热水浸取,在搅拌条件下,使反应生成的 FeSO和Fe(SO4)溶解,加入的水量使溶液的密 度保持在1.200—1.230g/cm,其中游离W(sO:一) 约为l%,在酸性介质中,按体积比加入l%的RI-I 絮凝剂,搅拌均匀,用离心机分离沉淀物.将滤液升 温至80—90cI=,在热的溶液中,加入纯铁皮,让其与 游离sO:一反应,当pH---4左右时,在80r/rain的搅 拌条件下,加入5%(质量分数)的氢氧化钠溶液,调 至pH=4.5—5,再加热30min,然后按体积比加 5%的RH絮凝剂,充分搅拌后让其自然沉淀约2h, 清的FeSO溶液分层,用压滤机过滤沉淀及HSO 不溶物等杂质.经过铁鳞与HSO的反应和FeSO 的重溶解及两次絮凝过滤,使原料中的硅,锰,钙等 杂质大大降低.表2是将FeSO转化为FeO,的杂 质含量. 1.2.3FeCO3的生成 经除杂,还原,絮凝,沉淀后制得的FeSO是清 亮的绿色溶液,将它加于碳化器中,在60r/rain的 搅拌条件下慢慢加入固体碳酸氢铵,保持溶液pH 在8—9之间,接近反应终点时,取样分析溶液中无 Fe?,停止加入固体碳酸氢铵和搅拌,升温至 60—70cI=,保持1h. 表2FeSO4转化为Fe:O,的杂质光谱分析结果% 样品编号(sio2)"(CaO)"(1~tnO)"(I[go)"(AI2O3) 样品97—1<O.O10.0050.090.0240.013 样品97—2<O.O1o.O05O.10O.O14n008 样品20—1<O.O10.0050.080.035o.O11 样品20<nOlo.005o.09n031OO6 将沉淀FeCO,用板框压滤机分离出母液,然后 用烘干机在150—200cI=烘干脱水,蒸去FeCO滤饼 中水分,使成为干基FeCO. 在碳化过程中,溶于FeSO溶液中的Mg?, Al?仍留在溶液中,而Fe则被沉淀分离. 1.3煅烧分解FeCO,制备高纯FeO 烘干的FeCO,已变成深红色,经轮碾机破碎成 细粉状,约0.3—1.7mlil.加入回转窑内,在700cI= 焙烧2h,FeCO,分解成FeO,,95%(质量分数)为 — Fe2O3. 烧成的仅一Fe2O,经砂磨机粉碎,用70cI=左右 的热水洗粉料3次.用沉降的使洗好的Fe20 变成泥浆,采用滚筒烘干机烘干.蒸汽表压控制在 0.4MPa,进汽量控制在l4OOkg/h左右,以保证烘 干温度维持在140cI=以上;滚筒烘干机转动速度控 制在1r/rain.这样每小时可制得干基氧化铁红 330kg左右.将干燥的氧化铁红再经粉碎打成粉 状,使1以下的粒度约占40%以上,高纯度氧化 铁成品制得. 2工艺流程与结果讨论 2.1工艺流程如图1所示 I粗筛l一 …圃一圜一甲}_+圈少许渣——f 圈+一国+一图一国+一圈+一.-.豳 l干粉(NH.):so|+I圈+I(NH.):o.母液 圃一圆一成品 图1生产工艺流程图 2.2结果和讨论 1)铁鳞作原料制高纯度氧化铁,不仅具有原料 来源广,价格便宜的优势,而且铁鳞还具有质脆易粉 碎,纯度高的特点,有利于生产提纯. 2)产品质量和经济效益分析.铁鳞经精选处 理,硫酸分解转化,杂质分离与提纯,制得仅一FeO, 符合HG/T2574—94标准,测定结果列于表3. (下转第60页) 无机盐工业第36卷第2期 子,照相蚀刻,金属表面处理,铁化合物,催化剂,以及氯化, 氧化剂等)占12%.三氯化铁在美国市场需求的增长率 1997,2002年为1.2%,预计2006年为2.2%,而在城市饮 用水处理应用的增长速度达3.5%/a. 陶道敏摘编自CMR2003—09—08(27) CMR2003—10—06(12) 美国保险粉生产现状 美国保险粉生产厂家有CelaneseChemicals等6家,总 生产能力为103500t/a(以100%Na2S2O计).产品有固体 和溶液两种.Olin公司仅生产液体产品.大部分工厂的产 品由甲酸钠,烧碱和二氧化硫在甲醇溶液中反应制得.此 外,约有126OOt/a产品由纸浆厂通过Borol法(即使用硼氢 化钠和氢氧化钠溶液还原二氧化硫制备)制得溶液产品.保 险粉在美国的需求量2001年为92700t,2002年为936OOt, 预计2006年为99000t.进口量2001年为16200t,2002年 为15300t.出口量2001年为7200t,2002年8100t.由于 保险粉作为机械制浆和再生纤维的中性增亮剂,具有安全性 及价格上的优势,可与双氧水相竞争,其需求取决于纸浆漂 白及纺织印染的增长,目前市场供需趋于平衡,预计年增长 率在1.5%.保险粉在美国市场的消费比例如下:木浆漂白 占55%,纺织印染占24%,粘土漂白占16%,其它占5%. 陶道敏摘编自CMR2003—03—10(27) CMR2003—06—02(19) 石原产业钛白粉扩产 日本石原产业公司在东南亚和中国着手扩建钛白 粉装置.为进一步扩大市场份额,公司近期开发成功高档涂 料用超级高耐候性钛白粉产品,并计划根据需求,将产品推 向日本和亚洲市场.公司目前正积极扩大新产品包括无灰, 造粒钛白粉的销售量.在保持日本国内市场份额的同时,公 司还计划将中国现有市场份额再提升15%,将东南亚市场 份额提升约20%.为此,石原计划在今后几年内,在中国或 印度建设钛白粉新装置. 美国重铬酸钠消费恢复增长 ,美国二水重铬酸钠产能为9.9万t/a. 截至2003年7月 主要生产商是ElementisChromium,位于北卡罗来纳海恩堡. 2001年美国重铬酸钠需求为11.3万t,2OO2年为11.4万t, 2006年预计可达11.7万t.消费构成如下:铬酸(木材防腐 剂,金属精修,镁溶剂)63%,硫酸铬(鞣革剂)12%,氧化铬 (铬金属,颜料,耐火材料)15%,铬颜料5%,其它5%.木材 防腐剂约占铬化学品(以重铬酸钠计)用量的50%,也是增 长最快的部门之一,年均增长率为0.7%.金属精修(包括 镀铬,铝阳极极化和其它金属处理)消费铬化学品15%,年 均增长率达1%.1977,2002年美国重铬酸钠年均增长 0.5%,预计今后4a将适度增长,年均增长率为0.5%. (上接第36页) 表3—Fe:O,分析结果%(质量分数) 以铁鳞为原料和以硫酸亚铁为原料制备高纯 Ot—Fe:O产品成本对比列于表4. 表4生产成本对照(以吨产品计) 煎璧垩逐鳢逐 姗耱 (.)耗量(.) 3)本工艺生产无环境污染.由于铁鳞的纯度 比较高,机械杂质及硫酸不溶物很少,每吨产品不到 10kg,且渣属无污染渣;碳酸氢铵转化后的分离母 液是20%(质量分数)的(NH.)SO4溶液,可回收制 得(NH):sO化肥,无污染排放.煅烧排放的CO 气体,不会造成空气污染,所以此工艺无废水,废渣, 废气污染. 参考文献: [1]叶学海.磁铁矿制高纯氧化铁红的研究[J].无机盐工业, 2000,32(6):9—1O [2]徐旺生.利用硫铁矿烧渣制备高纯氧化铁工艺研究[J].无机 盐工业,2002,34(2):37—39 收稿日期:2003—10—15 作者简介:韩廷信(1942一),男,高级工程师,共发表论文16篇. 联系方式:0910—3311606