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七水硫酸亞鐵的生產原理?

時間:2025-03-24 10:57????來源:原創????作者:admin????點擊:

        七水硫酸亞鐵(FeSO?·7H?O,俗稱綠礬)的生產原理基于硫酸與含鐵物質的反應,通過控制反應條件(如濃度、溫度、pH)和結晶工藝,生成含七個結晶水的硫酸亞鐵晶體。以下是其核心生產方法及原理:
 


一、主要生產方法及反應原理


1. 鐵屑/廢鐵與稀硫酸反應法(直接法)


  • 反應式Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑
    Fe+H2SO4FeSO4+H2

  •  
    步驟
     

    1. 酸浸反應:將鐵屑(或廢鐵)與20%-30%稀硫酸在50-70℃下反應,生成硫酸亞鐵溶液。
       

    2. 過濾除雜:去除未反應的鐵屑及雜質(如碳、硅)。
       

    3. 濃縮結晶:蒸發濃縮至溶液密度1.4-1.5 g/cm³,冷卻至20-30℃析出FeSO?·7H?O晶體。
       

    4. 離心干燥:離心分離晶體,低溫(<60℃)干燥,避免失去結晶水。


  • 關鍵控制
     

    • 使用稀硫酸防止Fe³?生成(濃硫酸易氧化Fe²?);
       

    • 通氮氣保護或添加還原劑(如鐵粉)抑制Fe²?氧化。



2. 鈦白粉副產法(工業主流)



  • 來源:硫酸法生產鈦白粉(TiO?)時,鈦鐵礦(FeTiO?)酸解產生的副產物。

  • 反應式
    FeTiO3+2H2SO4TiOSO4+FeSO4+2H2O        FeTiO3+2H2SO4→TiOSO4+FeSO4+2H2O

  • 流程

    1. 酸解:鈦鐵礦與濃硫酸在80-100℃下反應,生成含FeSO?的酸性溶液。
       

    2. 結晶分離:溶液冷卻至10-20℃,FeSO?·7H?O優先結晶析出,離心后得粗品。
       

    3. 純化:粗品溶解后重結晶,去除鈦、錳等雜質,純度可達90%-95%。
       

  • 特點:成本低、產量大(每噸鈦白粉副產3-4噸硫酸亞鐵),但含微量鈦雜質。



3. 鋼鐵酸洗廢液回收法(環保工藝)



  • 原料:鋼鐵廠酸洗廢液(含Fe²?、H?SO?)。


  • 流程
     

    1. 中和濃縮:向廢液中補加鐵屑,調節pH至4-5,蒸發濃縮至飽和。
       

    2. 冷卻結晶:自然冷卻析出七水硫酸亞鐵晶體。
       

    3. 脫水干燥:離心甩干,低溫干燥。
       

  • 優勢:資源化利用廢酸,降低環保壓力,成本僅為直接法的1/3。



二、結晶水控制原理


七水硫酸亞鐵的結晶水數目由溶液溫度與濃度決定:
 

  • 溫度<56.8℃:溶液中優先形成FeSO?·7H?O(綠色晶體);

  • 溫度>56.8℃:析出FeSO?·4H?O(白色粉末);

  • 溫度>64℃:生成無水FeSO?(白色固體)。


工業控制要點
 

  • 冷卻速率:緩慢降溫(0.5-1℃/min)確保晶體均勻生長;

  • 攪拌強度:適度攪拌防止晶體結塊;

  • 母液循環:保留部分母液作為晶種,提升結晶效率。

  •  
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