七水硫酸亚铁从硫酸钛母液中结晶热力学研究

The annual production of titanium dioxide through sulphuric acid method is nearly 2.5 million tons in China, and the by-product FeSO4∙7H2O is nearly ten million tons. Without feasible processing method that is good to the environment, this by-product has no value and even causes pollution. While in development countries, ferrous sulfate is a kind of popular fertilizer, which can be used for improving soil or preventing fruit tree diseases. However, due to high content of impurities and inappropriate crystal form, it is cannot be profitably exported for the by-product of titanium production in China. Optimization of the operation conditions for the crystallization of FeSO4∙7H2O can improve the quality of this by-product and it can also enhance the product yield of TiO2. The following researches will be studied: (1) Solubility measurement of FeSO4∙7H2O in the H2SO4–Ti(SO4)2–H2O system, (2) Chemical modeling of the solubility data of FeSO4∙7H2O in the H2SO4–Ti(SO4)2–H2O system by using thermodynamic method, (3) Measurement and modeling of the kinetics for crystallization of FeSO4∙7H2O in the H2SO4–Ti(SO4)2–FeSO4–H2O system. This topic can provide basic data and theoretical support for crystallization of FeSO4∙7H2O.

我国利用硫酸法生产钛白粉年产近250万吨，而副产的七水硫酸亚铁约千万吨。钛白粉副产的硫酸亚铁由于杂质和晶体形貌等因素给出口发达国家带来负面影响，同时由于缺乏符合环保要求的处理方法，直接堆放造成环境污染。在钛白粉的七水硫酸亚铁冷却结晶工段，操作条件的优化不仅可以提高七水硫酸亚铁的质量，也能大大提高二氧化钛的收率。为此，本课题针对硫酸法生产钛白粉工艺中的硫酸亚铁的结晶过程开展以下几个方面的研究：（1）七水硫酸亚铁在硫酸–硫酸钛–水体系中的溶解度测定,（2）七水硫酸亚铁在硫酸–硫酸钛–水体系中溶解度热力学模拟计算，（3）硫酸亚铁在硫酸–硫酸钛–硫酸亚铁–水体系中的结晶动力学研究。本课题能够为硫酸亚铁结晶工段的优化提供重要的基础数据和理论依据。

我国利用硫酸法生产钛白粉年产量近250万吨，副产的七水硫酸亚铁约千万吨。由于缺乏符合环保要求的处理方法，该副产物不仅没有价值，而且直接堆放造成环境污染。然而，在发达国家，硫酸亚铁是一种很流行的肥料，用来改良土壤或防治果树病变等。我国钛白粉副产的硫酸亚铁由于杂质和晶体形貌等因素给出口带来负面影响，难以实现其高值化利用。在钛白粉的七水硫酸亚铁冷却结晶工段，操作条件的优化不仅可以提高七水硫酸亚铁的品质，也能大大提高二氧化钛的收率。为此，本课题针对硫酸法生产钛白粉工艺中的硫酸亚铁的结晶过程对七水硫酸亚铁在硫酸–硫酸钛–水体系中的溶解度进行了测定和热力学模拟；另外还测定了硫酸亚铁在硫酸–硫酸钛–硫酸亚铁–水体系中的结晶介稳区；并在此基础上提出了处理七水硫酸亚铁的新方法，即利用硫酸亚铁制备氧化铁红同时回收硫酸。本课题能够为硫酸亚铁结晶工段的优化提供了重要的基础数据和理论。