七水硫酸亚铁综合利用绿色新工艺及相关基础

       七水硫酸亚铁是二氧化钛(俗称钛白粉)硫酸法生产工艺中的主要副产物,每生产1吨钛白粉就会产生3吨以上硫酸亚铁。根据我国钛白粉的总产量估算每年副产七水硫酸亚铁约1000万吨。由于大量的硫酸亚铁没有得到有效回收利用,已经成为钛白粉行业发展的主要障碍。从两个方面着手解决这一难题:一方面通过控制和优化七水硫酸亚铁结晶工艺条件,改善其晶形和纯度,提高产品质量;另一方面提出了一个利FeSO_4·7H_2O生产硫酸和氧化铁红的绿色循环新工艺。这一新工艺将钛铁矿中的铁转变为氧化铁出售,而回收的浓硫酸可循环使用,为钛白粉生产节省近50%的硫酸使用量。针对新工艺的开发和相关的基础研究展开,取得以下重要成果:

(1)首次提出了利用副产七水硫酸亚铁制备硫酸和氧化铁红的新工艺。

(2)建立了测定汽液平衡和固液平衡的实验装置。体系中离子和中性分子的活度系数采用Bromley-Zemaitis模型、MSE模型和电解质NRTL模型等进行计算。通过新模型预测发现,Fe(Ⅲ)在H_2SO_4溶液中随着温度的升高和硫酸根浓度的增大,体系中的复合离子由FeSO_4~+逐渐转化为Fe(SO_4)_2~-;而FeΠ)在HCl溶液中存在复合离子FeCl~+,其含量随着HCl浓度增大而增大