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硫铁矿烧渣制取高纯氧化铁红的研究

作　者: 梁海霞
导　师: 陈吉春
学　校: 武汉理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 硫铁矿烧渣还原焙烧硫酸酸浸合成煅烧氧化铁红
分类号: X781
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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引　用: 2次
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内容摘要

硫铁矿烧渣是硫酸工业的废弃物，既能作为二次资源利用，又可以减少烧渣对环境所造成的污染。利用硫铁矿烧渣所得到的高质量的FeSO₄·7H₂O来制备氧化铁系颜料，开辟了综合利用硫铁矿烧渣的新途径。本课题是结合重点企业委托的实际科研项目，以武钢金山店铁矿硫酸厂的硫铁矿渣为主要原料，在对目前硫铁矿烧渣回收及利用现状进行综合考察，并同时研究比较了国内外氧化铁红生产工艺的基础上，结合实际的研究条件，采用了铁盐煅烧工艺制取氧化铁红。本工艺分四个阶段进行：首先是硫铁矿烧渣的还原焙烧，探讨了焙烧温度、焙烧时间和还原剂用量对铁的还原浸出率的影响，得到的最佳工艺条件为烧渣：褐煤=1：0.8（wt），焙烧温度800℃，焙烧时间20min。其次是硫酸浸取，研究了硫酸过量系数、酸浸温度和酸浸时间对铁的浸出率的影响。研究表明，当硫酸过量系数为1.2、酸浸温度70℃、酸浸时间20min时，烧渣中铁的浸出率可达99％。碳酸亚铁的合成实验研究了配料摩尔比、FeSO₄浓度、反应温度及时间等因素对亚铁转化率的影响。得出配料摩尔比为NH₄HCO₃/FeSO₄=3.5，FeSO₄浓度为0.8～1.0mol/l，反应温度40℃，反应时间30min，亚铁的转化率可达到99％。碳酸亚铁在70～80℃干燥3小时，然后在800℃下煅烧1小时，即可得到纯度为94.5％，色相鲜艳的氧化铁红颜料。产品的质量检测表明各项指标均达到或超过了GB1863-89一级品标准。本文采用X射线衍射方法研究了煅烧过程中温度和时间对产品物相的影响并做出了理论解释，确定了产品的最终物相为α—Fe₂O₃。对煅烧前后产物则进行了SEM检测，结果表明煅烧前产物结构较松散，煅烧后产物变得致密，有大量均匀细小的孔隙，颗粒均为球形，平均粒径为1.0μm。利用硫铁矿烧渣生产氧化铁红，既解决了烧渣的污染问题，同时也为氧化铁红的生产提供了新原料和新工艺，具有较好的社会、经济及环境效益。

全文目录

中文摘要  5-6
英文摘要  6-7
第一章前言  7-23
  1.1 硫铁矿烧渣及其综合利用现状  7-10
  1.2 氧化铁颜料的研究及应用现状  10-17
  1.3 氧化铁红颜料研究及应用现状  17-22
  1.4 本研究的内容、目的及意义  22-23
第二章实验原料及方法  23-38
  2.1 实验原料与试剂  23-24
  2.2 实验仪器和设备  24
  2.3 实验方法及测试手段  24-26
    2.3.1 实验方法  24-25
    2.3.2 颜料性能的测试  25-26
  2.4 实验原理  26-38
    2.4.1 还原焙烧  27-30
    2.4.2 硫酸浸取  30
    2.4.3 合成反应  30-31
    2.4.4 干燥氧化  31-32
    2.4.5 煅烧  32-38
第三章实验结果与讨论  38-62
  3.1 还原焙烧实验  38-41
    3.1.1 焙烧温度对还原浸出率的影响  39
    3.1.2 还原剂用量对还原浸出率的影响  39-40
    3.1.3 焙烧时间对还原浸出率的影响  40-41
    3.1.4 焙烧实验小结  41
  3.2 酸浸实验  41-44
    3.2.1 硫酸过量系数对铁浸出率的影响  42-43
    3.2.2 酸浸时间对铁浸出率的影响  43
    3.2.3 酸浸温度对铁浸出率的影响  43-44
    3.2.4 酸浸实验小结  44
  3.3 合成实验  44-51
    3.3.1 NH_4~+/Fe~(2+)配料摩尔比对Fe~(2+)转化率的影响  46-47
    3.3.2 FeSO_4浓度对Fe~(2+)转化率的影响  47
    3.3.3 水浴温度对Fe~(2+)转化率的影响  47-49
    3.3.4 反应时间对Fe~(2+)转化率的影响  49
    3.3.5 反应终点pH值对Fe~(2+)转化率的影响  49-50
    3.3.6 合成实验小结  50-51
  3.4 干燥氧化  51-53
  3.5 煅烧实验  53-59
    3.5.1 煅烧温度对铁红纯度及色相的影响  53-54
    3.5.2 煅烧温度对铁红吸油量的影响  54-55
    3.5.3 煅烧温度对铁红物相的影响  55-56
    3.5.4 煅烧时间对铁红纯度及色相的影响  56-57
    3.5.5 煅烧时间对铁红吸油量的影响  57
    3.5.6 煅烧时间对铁红物相的影响  57-59
    3.5.7 煅烧实验小结  59
  3.6 氧化铁红产品的检测结果  59-62
第四章结论  62-64
参考文献  64-68
致谢  68

硫铁矿烧渣制取高纯氧化铁红的研究

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