高铁脱硫渣制备高纯度硫酸亚铁及草酸亚铁的研究
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ｈ。 图３酸浸温度对铁浸出率的影响
Ｆｉｇ．３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｉｒｏｎ
ｏｎ
∞驺踮：。加：ｇ∞鲐如
ｌｅａｃｈｉｎｇ
由图３可知，脱硫渣中铁的浸出率受温度影响 较大，在５０一７０ａｃ，浸出率随温度的升高而递增。 当反应温度升高到７０℃时，脱硫渣的铁浸出率达到 最高，再提高温度铁浸出率反而下降。由于反应需 要活化能，一定温度范围内升高温度有利于反应进 行。但过高的温度对反应不利，致使浸取速率下降。
纯度为９９％以上粉状草酸亚铁。 参考文献 ［１］张婕，丛玉伟，王淑华．铁水脱硫用聚渣剂的研制．山东 冶金，２００５，２７（４）：３１—３２ ［２］石荣铭，钟国清，童云．用含铁废渣制取饲料级一水硫酸 亚铁．中国饲料，２００７，（３）：３０—３ｌ ［３］Ｂｏｅｈｋａｒｅｖ
图６所示。
静 釜 魑
星
图７反应温度对草酸亚铁纯度的影响
Ｆｉｇ．７ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｏｎ
ｆｅｒｒｏｕｓ ｏｘａｌａｔｅ ｐｕｒｉｔｙ
歪
蒂 釜 髓
由图７可知：反应温度为４０℃时，纯度达到最
大为９９．１６％，温度较低时产物纯度随温度升高而 提高，超过４０℃，产物纯度下降。温度过高时，乙醇 挥发速度较大，对反应不利。
１．１仪器、试剂与材料
实验仪器与试剂：精密ｐＨ计，恒温水浴锅，六 联电动搅拌器，离心机，电热／鼓风恒温干燥箱等。 浓硫酸（９８％。天津市化学试剂三厂），草酸（分析 纯，沈阳市试剂五厂）其余试剂均为分析纯。 实验原料：脱硫渣取自某钢铁厂铁水脱硫预处 理后产生的废渣。采用碘量法测得其总铁量为
５６．６２％。
废
水
图６温度对硫酸亚铁纯度的影响
Ｆｉｇ．６ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
０１１
由于酸浸时采用的硫酸为稀酸，酸浸、除杂阶段 废水均不外排，废水仅产生与硫酸亚铁结晶时排放 的少量母液，其中既有硫酸亚铁，也有一定的酸度， 为此将母液用于硫酸的配制，这种循环套用的方式， 避免了废液的排放，防止了污染。 ３．３固体废弃物 脱硫渣酸浸后，过滤阶段会产生一定量的渣，该 渣中钙硫的含量较高，矿物相以ＣａＳＯ．为主，硅、 铝、铁含量较低。预估计每吨脱硫渣产生ｌ
ｏｎｅ
ｔｏ
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ｏｖｅｒ
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Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ
ｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａ“ｏｎ ｓｌａｇ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｉｒｏｎ；ｆｅｒｒｏｕｓ ｓｕｌｆａｔｅ；ｆｅｒｒｏｕｓ ｏｘａｌａｔｅ
ｋｇ ＭＳ（ＯＨ）２，１５９
ｋｇ ＡＩ（ＯＨ），，１ １０ 料或砌砖。
ＳｉＯ：，以及少量未浸出的铁成
分，废渣呈酸性，可加入石灰中和后，外卖做道路基 通过上述处理，本生产工艺可实现节能环保。
万方数据
ｌ １３０
环境工程学报
第３卷
４
结
论
溶液浓度为１０％一３０％，然后在４０℃、不断搅拌条 件下缓慢将草酸溶液加入到硫酸亚铁溶液中，继续 保温反应１ ｈ，离心分离、洗涤，烘干（４０℃）。得到
收稿日期：２００８—１０—１５；修订日期：２００８一１１—２５ 作者简介：张莉（ｉ９６５一），女．副教授．主要研究方向：水污染控制工 程以及清洁生产。Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｙｇｚｈａｎｇｌｉ＠１６３．ｃｏｒｎ
万方数据
１１２８
环境工程学报
第３卷
１．２实验方法
高铁脱硫渣经物理、化学等加工方法首先制备 高纯度硫酸亚铁，然后与草酸反应制备草酸亚铁。
Ｕｓｉｎｇ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｌａｇ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｉｒｏｎ
ａｓ
ｒａｗ
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ｍａｋｅ ｆｅｒｒｏｕｓ ｓｕｌｆａｔｅ ｗｉｔｈ ｐｕｒｉｔｙ
ｏｖｅｒ
９９％ｂｙ ａｃｉｄ ｌｅａｃｈｉｎｇ，ｐｕｒｉｆｙｉｎｇ ａｎｄ ｃｒｙｓｔａｌｉｚｉｎｇ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ
Ｆｌｏｗ
ｐｒｏｃｅｓｓ
ｃｈａｒｔ ｆｏｒ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｏｆ ｈｉｇｈ—ｐｕｒｉｔｙ ｆｅｒｒｏｕｓ ｏｘａｌａｔｅ
２实验结果与讨论
２．１制备硫酸亚铁
２．１．１
图４硫酸浓度对铁浸出率的影响
Ｆｉｇ．４ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ｏｎ
ｌｅａｃｈｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｉｒｏｎ
因此适宜的浸取温度为７０℃。
同时可以发现，铁浸出率随着时间的延长而增 大，在６ ｈ内，增大幅度较大，但当浸取时间达到７
ｈ
竺．厂南．压习牺赤耻厂主轰●．眄司
结品Ｈ离心分离
图１
Ｆｉｇ．１
硫酸 ｌ
ＣａＯ
ＰＡＭ
Ｉ
Ｉ
时，浸出率增大幅度较为平缓。因此从浸取的效率 考虑，本试验选定浸取时间为６ ｈ为宜。 ２．１．２硫酸浓度对铁浸出率的影响 从反应的剧烈程度来看，选择适宜的硫酸浓度 可以加快反应速度。为了考察硫酸浓度的变化对浸 出率的影响，实验过程中改变硫酸浓度，而固定体系 温度为７０℃进行实验。结果见图４所示。
ｔｉｍｅ
ｏｎ
ａｃｉｄ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ
ｗｅｒｅ
ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ
ａｒｅ ａｓ
ｗａｓ
ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
图５
Ｆｉｇ．５
ｐＨ值对硫酸亚铁纯度的影响
Ｏｎ
３“三废”综合利用 ３．１废气 本项目生产过程中仅酸浸时有少量的Ｈ：ｓ气 体产生，对环境的影响较小，可采用喷淋碱液吸收的 方法加以去除，碱液采用Ｃａ（ＯＨ）：，吸收过程产生 的固体废渣可外卖做道路基料或砌砖。
３．２
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐＨ ｖａｌｕｅ
ｆｅｒｒｏｕｓ ｓｕｌｆａｔｅ ｐｕｒｉｔｙ
第３卷第６期
环境工程学报
垦ｂｉ璺皇！皇』！坚翌璺！竺！垦翌！ｉ婴翌翌旦翌！璺！曼翌ｇ！翌旦皇！ｉ望ｇ
Ｖ０１．３，Ｎｏ．６
１ １旦！笙鱼旦
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高铁脱硫渣制备高纯度硫酸亚铁及 草酸亚铁的研究
张 莉 彭峰莉 毛 静 汤迪勇
（武汉工程大学环境与城市建设学院，武汉４３００７４）
摘要以高铁脱硫渣为原料，采取酸浸、除杂和结晶等工艺制备出９９％以上硫酸哑铁晶体。研究了酸浸过程中硫酸 浓度、浸取温度、时间对铁浸出宰的影响，分析了各个影响因素的规律性。结果表明：适宜的浸取条件为硫酸溶液质量分数 为２５％，在７０℃下，不断搅拌浸取６ ｈ。固液分离后调节硫酸亚铁溶液ｐＨ＝ｌ一２，在７０℃下蒸发浓缩结晶，即可得到９９％
Ｚｈａｎｇ Ｌｉ Ｐｅｎｇ Ｆｅｎｇｌｉ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ
ｓｌａｇ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｉｒｏｎ
Ｍａｏ Ｊｉｎｇ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ
Ｔａｎｇ Ｄｉｙｏｎｇ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
（Ｓｃｈｏｏｌ
ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
１．２．１
制备高纯度硫酸亚铁
ｌｃ登簪釜备｝
将硫酸与高铁脱硫渣混合反应后趁热固液分 离，浸取上清液用氧化钙调节ｐＨ＝４．５—５．５，加入 聚丙烯酰胺（ＰＡＭ），离心分离除去杂质【２）１。然后 将纯净的硫酸亚铁溶液浓缩后结晶，离心分离，干燥 得到高纯度的七水合硫酸亚铁。干燥过程宜在低温 条件下进行，温度过高会使晶体表面的游离水加速 蒸发，当干燥到一定程度，精制硫酸亚铁开始失去结 晶水Ｈ］。本实验采用３０℃条件下干燥６ １．２．２制备高纯度、超细微草酸亚铁 分别用氨水、无水乙醇对硫酸亚铁水溶液和草 酸水溶液进行预处理，处理后的溶液浓度为１０％一 ３０％，然后将草酸溶液缓慢加入到硫酸亚铁溶液中， 保温反应１ ｈ，离心分离、洗涤，烘干（４０ ｏＣ）。控制 反应条件即可得到超细微粒、高纯度的草酸亚铁。 由于本工艺已较成熟，本试验仅考察反应温度的影 响。实验流程如图ｌ、图２所示。
ｆｏｌｌｏｗｓ：ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｓ ２５％，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ａｔ
ｔｏ
７０℃，ｓｔｉｒｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ ｆｏｒ ６ ｈ．Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｉｚｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐＨ ｏｆ ｆｅｒｒｏｕｓ ｓｕｌｆａｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ａｄｊｕｓｔｅｄ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ
ＦｅＳ０４・７Ｈ２０，１ １０９ ｋｇ ＣａＳＯ。，８７ ｋｇ ８２０ ｋｇ
ｆｅｒｒｏｕｓ ｓｕｌｆａｔｅ ｐｕｒｉｔｙ
由图５可以看出ｐＨ值较低或是较高都会影响 硫酸亚铁晶体纯度。当ｐＨ值在２．０—４．０范围内 增大时，硫酸亚铁晶体纯度下降较快，这是因为当酸 度较高时，加热蒸发易于将Ｆｅ２＋氧化为Ｆｅ３＋，这样 容易产生一系列铁盐杂质影响硫酸亚铁纯度。因此 在结晶过程中宜控制ｐＨ在ｌ一２之间。 由图６可知，在７０℃时硫酸亚铁溶液在结晶过 程中的除杂效果最好。由于温度较低时，不仅蒸发 速率缓慢，而且在低温下杂质随溶剂的减少并没有 析出，因此除杂效果不好。当温度过高时，蒸发速率 加快，但高温以及随着溶剂的减少，将会使Ｆｅ２＋氧
漫取温度对铁浸出率的影响 实验表明：当硫酸的质量分数在１５％一４５％
酸浸过程中固定硫酸浓度为２５％，液固比为３ 不变，不断搅拌条件下，通过改变浸取反应温度，反 应时间，探讨温度、时间对铁浸取率的影响。结果见
图３。
时，反应初期放热剧烈、反应速度快；２５％时反应速 率快，铁浸出率最大。而浓度较高时，反应易结块， 不仅最终的浸出率低而且会使反应难以持续下去。
万方数据
第６期
张
莉等：高铁脱硫渣制备高纯度硫酸哑铁及草酸亚铁的研究
１
１２９
因此浸取时适宜硫酸浓度为２５％。
化为Ｆｅ３＋从而引入杂质，这样得到的硫酸亚铁纯度 也不高。且温度较高时，晶体易失去水而出现白色。
２．２制备草酸亚铁
此外，固液比对反应也有影响，一般宜控制在 ２．５—３，固液比在此范围内时对反应的结果影响不
脱硫渣是铁水在进入转炉前进行脱硫处理时产 生的废弃物，通常采用石灰石粉和镁粉联合喷吹的 铁水脱硫预处理方法，得到的脱硫渣主要成分为：全 铁３４．５％一７４．１２％；ＣａＯ
１０．４８％一４８．２５％；ＭｇＯ
保，为脱硫渣制备高纯硫酸亚铁及草酸亚铁的工业 化应用提供了研究资料。
１
实验材料与方法
１．９２％一１１．６５％；Ｓｉ０２ ２．０９％一１０．６６％；Ａ１２０３ ０．８８％一５．０９％；Ｓ １．２％一２．５３％；Ｒ ２．２６％一
大…。
固定原料液摩尔比，反应时间为１ ｈ，通过改变反 应温度，得出草酸亚铁纯度与温度之间关系，见图７。
从上述结果的分析可以归纳出浸取反应的适宜 条件为：浸取硫酸浓度２５％，浸取温度７０℃，反应时
间６ ｈ，浸取时不断进行机械搅拌。 ２．１．３结晶过程对硫酸亚铁纯度的影响
取经过高速离心分离溶液的上清液进行蒸发浓 缩结晶，将硫酸亚铁溶液先用硫酸调节ｐＨ值，然后 恒温蒸发结晶。本试验通过控制不同ｐＨ值、温度， 探讨了ｐＨ值、温度对产品的影响。结果如图５和
以上硫酸亚铁晶体。 关键词
高铁脱硫渣
硫酸亚铁草酸亚铁
文献标识码Ａ 文章编号 １６７３－９１０８（２００９）０６一１１２７－０４
中图分类号ＴＱｌ３８．１１
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｐｕｒｉｔｙ ｆｅｒｒｏｕｓ ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ｆｅｒｒｏｕｓ
ｏｘａｌａｔｅ
ｆｒｏｍ ｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉＯｎ
脱硫渣制高纯度硫酸亚铁工艺流程图
Ｆｌｏｗ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｈａｒｔ ｆｏｒ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ・ｐｕｒｉｔｙ
ｆｅｒｒｏｕｓ ｓｕｌｆａｔｅ ｆｒｏｍ ｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｌａｇ
助剂
助剂 蚕 簪 备 熊
匝盍睫亟盏固咂匿亟卜匝ｐ震蹶
图２
Ｆｉｇ．２
高纯度草酸亚铁制备工艺流程
８．４９％…。钢厂铁水脱硫产生的脱硫渣量大，裹铁 损失较多，如不加以处理利用，不仅堆放占地面积 大，也造成铁资源的严重浪费。目前对脱硫渣的处 理主要是采取磁选后作为炼铁原料或加工成铁制 品，这种方法没有充分挖掘出脱硫渣的利用价值，而 对于将其深加工做化工原料的应用研究未曾出现。 针对脱硫渣利用研究较少，未充分利用铁资源，本试 验寻求一条利用脱硫渣制备市场前景较好的高纯度 硫酸亚铁和草酸亚铁工艺路线并加以优化，拓宽脱 硫渣的利用领域，拓展高附加值材料的原材料来源。 同时对生产过程中“三废”进行处理，做到节能环
Ｆｉｇ．３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｉｒｏｎ
ｏｎ
∞驺踮：。加：ｇ∞鲐如
ｌｅａｃｈｉｎｇ
由图３可知，脱硫渣中铁的浸出率受温度影响 较大，在５０一７０ａｃ，浸出率随温度的升高而递增。 当反应温度升高到７０℃时，脱硫渣的铁浸出率达到 最高，再提高温度铁浸出率反而下降。由于反应需 要活化能，一定温度范围内升高温度有利于反应进 行。但过高的温度对反应不利，致使浸取速率下降。
纯度为９９％以上粉状草酸亚铁。 参考文献 ［１］张婕，丛玉伟，王淑华．铁水脱硫用聚渣剂的研制．山东 冶金，２００５，２７（４）：３１—３２ ［２］石荣铭，钟国清，童云．用含铁废渣制取饲料级一水硫酸 亚铁．中国饲料，２００７，（３）：３０—３ｌ ［３］Ｂｏｅｈｋａｒｅｖ
图６所示。
静 釜 魑
星
图７反应温度对草酸亚铁纯度的影响
Ｆｉｇ．７ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ
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Ｏｎ
ｆｅｒｒｏｕｓ ｏｘａｌａｔｅ ｐｕｒｉｔｙ
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由图７可知：反应温度为４０℃时，纯度达到最
大为９９．１６％，温度较低时产物纯度随温度升高而 提高，超过４０℃，产物纯度下降。温度过高时，乙醇 挥发速度较大，对反应不利。
１．１仪器、试剂与材料
实验仪器与试剂：精密ｐＨ计，恒温水浴锅，六 联电动搅拌器，离心机，电热／鼓风恒温干燥箱等。 浓硫酸（９８％。天津市化学试剂三厂），草酸（分析 纯，沈阳市试剂五厂）其余试剂均为分析纯。 实验原料：脱硫渣取自某钢铁厂铁水脱硫预处 理后产生的废渣。采用碘量法测得其总铁量为
５６．６２％。
废
水
图６温度对硫酸亚铁纯度的影响
Ｆｉｇ．６ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
０１１
由于酸浸时采用的硫酸为稀酸，酸浸、除杂阶段 废水均不外排，废水仅产生与硫酸亚铁结晶时排放 的少量母液，其中既有硫酸亚铁，也有一定的酸度， 为此将母液用于硫酸的配制，这种循环套用的方式， 避免了废液的排放，防止了污染。 ３．３固体废弃物 脱硫渣酸浸后，过滤阶段会产生一定量的渣，该 渣中钙硫的含量较高，矿物相以ＣａＳＯ．为主，硅、 铝、铁含量较低。预估计每吨脱硫渣产生ｌ
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ＳｉＯ：，以及少量未浸出的铁成
分，废渣呈酸性，可加入石灰中和后，外卖做道路基 通过上述处理，本生产工艺可实现节能环保。
万方数据
ｌ １３０
环境工程学报
第３卷
４
结
论
溶液浓度为１０％一３０％，然后在４０℃、不断搅拌条 件下缓慢将草酸溶液加入到硫酸亚铁溶液中，继续 保温反应１ ｈ，离心分离、洗涤，烘干（４０℃）。得到
收稿日期：２００８—１０—１５；修订日期：２００８一１１—２５ 作者简介：张莉（ｉ９６５一），女．副教授．主要研究方向：水污染控制工 程以及清洁生产。Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｙｇｚｈａｎｇｌｉ＠１６３．ｃｏｒｎ
万方数据
１１２８
环境工程学报
第３卷
１．２实验方法
高铁脱硫渣经物理、化学等加工方法首先制备 高纯度硫酸亚铁，然后与草酸反应制备草酸亚铁。
Ｕｓｉｎｇ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｌａｇ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｉｒｏｎ
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ｃｈａｒｔ ｆｏｒ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｏｆ ｈｉｇｈ—ｐｕｒｉｔｙ ｆｅｒｒｏｕｓ ｏｘａｌａｔｅ
２实验结果与讨论
２．１制备硫酸亚铁
２．１．１
图４硫酸浓度对铁浸出率的影响
Ｆｉｇ．４ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ｏｎ
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因此适宜的浸取温度为７０℃。
同时可以发现，铁浸出率随着时间的延长而增 大，在６ ｈ内，增大幅度较大，但当浸取时间达到７
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Ｆｉｇ．１
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时，浸出率增大幅度较为平缓。因此从浸取的效率 考虑，本试验选定浸取时间为６ ｈ为宜。 ２．１．２硫酸浓度对铁浸出率的影响 从反应的剧烈程度来看，选择适宜的硫酸浓度 可以加快反应速度。为了考察硫酸浓度的变化对浸 出率的影响，实验过程中改变硫酸浓度，而固定体系 温度为７０℃进行实验。结果见图４所示。
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ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
图５
Ｆｉｇ．５
ｐＨ值对硫酸亚铁纯度的影响
Ｏｎ
３“三废”综合利用 ３．１废气 本项目生产过程中仅酸浸时有少量的Ｈ：ｓ气 体产生，对环境的影响较小，可采用喷淋碱液吸收的 方法加以去除，碱液采用Ｃａ（ＯＨ）：，吸收过程产生 的固体废渣可外卖做道路基料或砌砖。
３．２
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐＨ ｖａｌｕｅ
ｆｅｒｒｏｕｓ ｓｕｌｆａｔｅ ｐｕｒｉｔｙ
第３卷第６期
环境工程学报
垦ｂｉ璺皇！皇』！坚翌璺！竺！垦翌！ｉ婴翌翌旦翌！璺！曼翌ｇ！翌旦皇！ｉ望ｇ
Ｖ０１．３，Ｎｏ．６
１ １旦！笙鱼旦
：！！！．二：！』：竺：兰
高铁脱硫渣制备高纯度硫酸亚铁及 草酸亚铁的研究
张 莉 彭峰莉 毛 静 汤迪勇
（武汉工程大学环境与城市建设学院，武汉４３００７４）
摘要以高铁脱硫渣为原料，采取酸浸、除杂和结晶等工艺制备出９９％以上硫酸哑铁晶体。研究了酸浸过程中硫酸 浓度、浸取温度、时间对铁浸出宰的影响，分析了各个影响因素的规律性。结果表明：适宜的浸取条件为硫酸溶液质量分数 为２５％，在７０℃下，不断搅拌浸取６ ｈ。固液分离后调节硫酸亚铁溶液ｐＨ＝ｌ一２，在７０℃下蒸发浓缩结晶，即可得到９９％
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１．２．１
制备高纯度硫酸亚铁
ｌｃ登簪釜备｝
将硫酸与高铁脱硫渣混合反应后趁热固液分 离，浸取上清液用氧化钙调节ｐＨ＝４．５—５．５，加入 聚丙烯酰胺（ＰＡＭ），离心分离除去杂质【２）１。然后 将纯净的硫酸亚铁溶液浓缩后结晶，离心分离，干燥 得到高纯度的七水合硫酸亚铁。干燥过程宜在低温 条件下进行，温度过高会使晶体表面的游离水加速 蒸发，当干燥到一定程度，精制硫酸亚铁开始失去结 晶水Ｈ］。本实验采用３０℃条件下干燥６ １．２．２制备高纯度、超细微草酸亚铁 分别用氨水、无水乙醇对硫酸亚铁水溶液和草 酸水溶液进行预处理，处理后的溶液浓度为１０％一 ３０％，然后将草酸溶液缓慢加入到硫酸亚铁溶液中， 保温反应１ ｈ，离心分离、洗涤，烘干（４０ ｏＣ）。控制 反应条件即可得到超细微粒、高纯度的草酸亚铁。 由于本工艺已较成熟，本试验仅考察反应温度的影 响。实验流程如图ｌ、图２所示。
ｆｏｌｌｏｗｓ：ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｓ ２５％，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ａｔ
ｔｏ
７０℃，ｓｔｉｒｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ ｆｏｒ ６ ｈ．Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｉｚｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐＨ ｏｆ ｆｅｒｒｏｕｓ ｓｕｌｆａｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ａｄｊｕｓｔｅｄ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ
ＦｅＳ０４・７Ｈ２０，１ １０９ ｋｇ ＣａＳＯ。，８７ ｋｇ ８２０ ｋｇ
ｆｅｒｒｏｕｓ ｓｕｌｆａｔｅ ｐｕｒｉｔｙ
由图５可以看出ｐＨ值较低或是较高都会影响 硫酸亚铁晶体纯度。当ｐＨ值在２．０—４．０范围内 增大时，硫酸亚铁晶体纯度下降较快，这是因为当酸 度较高时，加热蒸发易于将Ｆｅ２＋氧化为Ｆｅ３＋，这样 容易产生一系列铁盐杂质影响硫酸亚铁纯度。因此 在结晶过程中宜控制ｐＨ在ｌ一２之间。 由图６可知，在７０℃时硫酸亚铁溶液在结晶过 程中的除杂效果最好。由于温度较低时，不仅蒸发 速率缓慢，而且在低温下杂质随溶剂的减少并没有 析出，因此除杂效果不好。当温度过高时，蒸发速率 加快，但高温以及随着溶剂的减少，将会使Ｆｅ２＋氧
漫取温度对铁浸出率的影响 实验表明：当硫酸的质量分数在１５％一４５％
酸浸过程中固定硫酸浓度为２５％，液固比为３ 不变，不断搅拌条件下，通过改变浸取反应温度，反 应时间，探讨温度、时间对铁浸取率的影响。结果见
图３。
时，反应初期放热剧烈、反应速度快；２５％时反应速 率快，铁浸出率最大。而浓度较高时，反应易结块， 不仅最终的浸出率低而且会使反应难以持续下去。
万方数据
第６期
张
莉等：高铁脱硫渣制备高纯度硫酸哑铁及草酸亚铁的研究
１
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因此浸取时适宜硫酸浓度为２５％。
化为Ｆｅ３＋从而引入杂质，这样得到的硫酸亚铁纯度 也不高。且温度较高时，晶体易失去水而出现白色。
２．２制备草酸亚铁
此外，固液比对反应也有影响，一般宜控制在 ２．５—３，固液比在此范围内时对反应的结果影响不
脱硫渣是铁水在进入转炉前进行脱硫处理时产 生的废弃物，通常采用石灰石粉和镁粉联合喷吹的 铁水脱硫预处理方法，得到的脱硫渣主要成分为：全 铁３４．５％一７４．１２％；ＣａＯ
１０．４８％一４８．２５％；ＭｇＯ
保，为脱硫渣制备高纯硫酸亚铁及草酸亚铁的工业 化应用提供了研究资料。
１
实验材料与方法
１．９２％一１１．６５％；Ｓｉ０２ ２．０９％一１０．６６％；Ａ１２０３ ０．８８％一５．０９％；Ｓ １．２％一２．５３％；Ｒ ２．２６％一
大…。
固定原料液摩尔比，反应时间为１ ｈ，通过改变反 应温度，得出草酸亚铁纯度与温度之间关系，见图７。
从上述结果的分析可以归纳出浸取反应的适宜 条件为：浸取硫酸浓度２５％，浸取温度７０℃，反应时
间６ ｈ，浸取时不断进行机械搅拌。 ２．１．３结晶过程对硫酸亚铁纯度的影响
取经过高速离心分离溶液的上清液进行蒸发浓 缩结晶，将硫酸亚铁溶液先用硫酸调节ｐＨ值，然后 恒温蒸发结晶。本试验通过控制不同ｐＨ值、温度， 探讨了ｐＨ值、温度对产品的影响。结果如图５和
以上硫酸亚铁晶体。 关键词
高铁脱硫渣
硫酸亚铁草酸亚铁
文献标识码Ａ 文章编号 １６７３－９１０８（２００９）０６一１１２７－０４
中图分类号ＴＱｌ３８．１１
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｐｕｒｉｔｙ ｆｅｒｒｏｕｓ ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ｆｅｒｒｏｕｓ
ｏｘａｌａｔｅ
ｆｒｏｍ ｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉＯｎ
脱硫渣制高纯度硫酸亚铁工艺流程图
Ｆｌｏｗ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｈａｒｔ ｆｏｒ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ・ｐｕｒｉｔｙ
ｆｅｒｒｏｕｓ ｓｕｌｆａｔｅ ｆｒｏｍ ｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｌａｇ
助剂
助剂 蚕 簪 备 熊
匝盍睫亟盏固咂匿亟卜匝ｐ震蹶
图２
Ｆｉｇ．２
高纯度草酸亚铁制备工艺流程
８．４９％…。钢厂铁水脱硫产生的脱硫渣量大，裹铁 损失较多，如不加以处理利用，不仅堆放占地面积 大，也造成铁资源的严重浪费。目前对脱硫渣的处 理主要是采取磁选后作为炼铁原料或加工成铁制 品，这种方法没有充分挖掘出脱硫渣的利用价值，而 对于将其深加工做化工原料的应用研究未曾出现。 针对脱硫渣利用研究较少，未充分利用铁资源，本试 验寻求一条利用脱硫渣制备市场前景较好的高纯度 硫酸亚铁和草酸亚铁工艺路线并加以优化，拓宽脱 硫渣的利用领域，拓展高附加值材料的原材料来源。 同时对生产过程中“三废”进行处理，做到节能环