一種制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法
【專利摘要】本發明涉及一種制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法，屬于無機化合物制備方法領域。本發明提供一種制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法，具體步驟包括：a將鐵的硫酸鹽或鐵氧化物于溫度300～700℃中，通入氣態硫磺，反應20～120min，制得二硫化亞鐵和二氧化硫氣體；b步驟a所得的二氧化硫氣體用于制備硫酸。本發明所得的方法中原料的轉化率一般可達到90%以上，所得二硫化亞鐵的純度能達到80wt%以上。另外，本發明不僅能耗低，還原率高，且工藝簡單，生產周期短，易于控制，便于推廣。
【專利說明】一種制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法，屬于無機化合物制備方法領域。
【背景技術】
[0002]二硫化亞鐵是一種重要的化工原料，在橡膠、造紙、紡織、食品、火柴、電池等工業以及農業中均有重要用途。二硫化亞鐵在自然界中主要以硫鐵礦形式存在，我國硫鐵礦主要以中低品位為主，平均品位為15%~18%，由于其純度較低，應用也受到很多限制。我國硫鐵礦開發用途通常為兩種:一是已被全面關閉的土法煉磺工藝，生產的硫磺主要用于生產硫酸和化工原料，此法硫資源利用率低，環境污染嚴重；二是被洗選成硫精砂作為硫酸生產原料，但在洗選過程中排放大量尾礦渣(含硫3%~8% )優質高嶺土和洗選廢液，這不僅浪費資源，同時給附近水域和周邊環境造成嚴重污染。
[0003]長期以來，我國硫酸工業以硫鐵礦為主要原料，硫鐵礦制酸主要包括焙燒、氣體凈化、轉化和干燥吸收四部分。硫鐵礦制酸每生產It硫酸就會產生0.8~0.9t硫鐵礦燒渣，其中含有豐富的鐵資源 ，但由于其含雜質較多，回收利用難度大，造成資源的浪費和對環境的污染。

【發明內容】

[0004]針對上述缺陷，本發明提供一種制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法，利用該方法所得二硫化亞鐵的純度一般能達80wt%以上，轉化率可達95%以上。
[0005]本發明的技術方案:
[0006]本發明提供一種制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法，具體步驟包括:
[0007]a將鐵的硫酸鹽或鐵氧化物于溫度300~700°C中，通入氣態硫磺，反應20~120min,制得二硫化亞鐵和二氧化硫氣體。
[0008]b步驟a所得的二氧化硫氣體用于制備硫酸。
[0009]所述步驟a中的鐵的硫酸鐵鹽為硫酸亞鐵或硫酸高鐵中的至少一種。
[0010]所述步驟a中的鐵氧化物為三氧化二鐵、四氧化三鐵(Fe3O4)或氧化亞鐵(FeO)中的至少一種。
[0011 ] 所述步驟a中鐵的硫酸鹽或鐵氧化物的含水量≤15wt%。
[0012]優選的，所述步驟a中鐵的硫酸鹽或鐵氧化物控制其含水量≤15wt°/c^^方法為:于50~300°C下干燥10~120min即可。
[0013]優選的，所述步驟a中還通入還原性小于氣態硫的氣體形成混合氣體，其中，氣態硫磺與混合氣體的體積比≥15%,混合氣體的氣速標況下是100ml/min。
[0014]更優選的，所述氣態硫磺與混合氣體的體積比為15~85%。
[0015]所述還原性小于氣態硫磺的氣體為氮氣、氣態硫、二氧化碳或二氧化硫中的至少一種。[0016]本發明的有益效果:
[0017]1、本發明制備二硫化亞鐵的方法采用氣態硫磺與鐵的硫酸鹽或鐵氧化物反應制備二硫化亞鐵，該方法制備工藝步驟簡單，操作容易控制，生產效率高，便于推廣。
[0018]2、由于本發明采用的是氣態硫磺與原料反應，無論從理論反應發生溫度還是反應物之間的接觸面積來說，反應都更容易發生；本發明原料的轉化率一般可達到90%以上，產物純度一般也能達到80wt%以上。
[0019]3、本發明采用的是氣-固反應機理，反應后的固體產物不會帶入除原料外的其他雜質，因而所產生的二硫化亞鐵質量高，且其副產的二氧化硫氣體(其濃度為> 10vol%)可以用兩轉兩吸工藝生產硫酸。
[0020]因此本發明不僅能耗低，還原率高，且工藝簡單，生產周期短，易于控制，便于推廣。
【具體實施方式】
[0021]本發明提供一種制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法，包括如下步驟:
[0022]a將鐵的硫酸鹽或鐵氧化物于溫度300~700°C中，通入氣態硫磺，反應20~120min，制得二硫化亞鐵和二氧化硫氣體；該步驟中，若溫度過低反應則難以進行，溫度過高能耗高并且二硫化亞鐵在較高溫度下容易分解；反應時間過短原料轉化率會較低，反應時間過長的話能耗也高；
[0023]b步驟a所得的二氧化硫氣體用于制備硫酸。
[0024]所述步驟a中鐵的硫酸鹽或鐵氧化物的含水量≤15wt% ;因為體系中會產生SO2,水量太高會腐蝕設備。
[0025]優選的，所述步驟a中鐵的硫酸鹽或鐵氧化物控制其含水量< 15wt%的方法為:于50~300°C下干燥10~120min即可。
[0026]優選的，所述步驟a中還通入還原性小于氣態硫磺的氣體形成混合氣體，其中，氣態硫磺與混合氣體的體積比> 15%，所述方法之所以在還原性小于氣態硫的氣體氛圍中進行，主要是硫磺需要一些氣體來帶動，再者出于兩種考慮，一是氣氛中氣體不能和硫磺發生反應，二是氣氛中除硫磺的氣體不能和原料反應；混合氣體中，之所以限定硫磺氣態硫磺的體積份數> 15%，因為氣態硫磺份數太低的話，相應的硫磺也就少了，轉化率不高，而且需要的氣體也會很多。更優選的，氣態硫磺與混合氣體的體積比為15~85%。
[0027]所述還原性小于氣態硫磺的氣體為氮氣、氣態硫、二氧化碳或二氧化硫中的至少一種。
[0028]下面通過實施例對本發明進行具體描述，有必要指出的是實施例只用于對本發明的進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該【技術領域】的技術人員可以根據本發明作出一些非本質的改進和調整。
[0029]實施例1 二硫化亞鐵聯產硫酸的制備方法
[0030]a、將Ig硫酸亞鐵于50°C下干燥120min ；
[0031]b、將干燥后的硫酸亞鐵原料于氮氣和氣態硫氣氛、400°C中，通入氣態硫磺(其中，氣態硫磺占混合氣體總體積的60%，即S/ (S+N2)的體積份率為60%，氣體總氣速在標況下是100ml/min),反應45min,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為9.5vol%,可采用兩轉兩吸工藝生產硫酸。
[0032]經測定，硫酸亞鐵的轉化率為92 %，二硫化亞鐵的純度達85wt%。
[0033]實施例2 二硫化亞鐵聯產硫酸的制備方法
[0034]a、將2g硫酸亞鐵100°C下干燥80min ；
[0035]b、將干燥后的硫酸亞鐵原料于氮氣、氣態硫和二氧化碳氣氛，500°C下，通入氣態硫磺(其中，氣態硫磺占混合氣體總體積的35%，即S/(S+N2+C02)的體積份率為35%，氣體總氣速在標況下是100ml/min,反應35min,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為15vol%，可采用兩轉兩吸工藝生產硫酸。
[0036]經測定，硫酸亞鐵的轉化率為94%，二硫化亞鐵的純度達90wt%。[0037]實施例3 二硫化亞鐵聯產硫酸的制備方法
[0038]a、將2g硫酸高鐵于200°C下干燥60min ；
[0039]b、將干燥后的硫酸高鐵原料于氮氣、氣態硫和二氧化硫氣氛、600°C中，通入氣態硫磺(其中，氣態硫磺占混合氣體總體積的35%，即S/(S+N2+S02)的體積份率為35%，氣體總氣速在標況下是100ml/min,反應80min,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為12vol%，可采用兩轉兩吸工藝生產硫酸。
[0040]經測定，硫酸高鐵的轉化率為96 %，二硫化亞鐵的純度達95wt%。
[0041 ] 實施例4 二硫化亞鐵聯產硫酸的制備方法
[0042]a、將4g硫酸高鐵于300°C下干燥IOmin ；
[0043]b、將干燥后的硫酸高鐵原料于氮氣、氣態硫、二氧化硫和二氧化碳氣氛、500 V中，通入氣態硫磺(其中，氣態硫磺占混合氣體總體積的20%，即S/(S+N2+C02+S02)的體積份率為20%,氣體總氣速在標況下是100ml/min,反應IOOmin,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為10vol%，可采用兩轉兩吸工藝生產硫酸。
[0044]經測定，硫酸高鐵的轉化率為95 %，二硫化亞鐵的純度達92wt%。
[0045]實施例5 二硫化亞鐵聯產硫酸的制備方法
[0046]a、將4g硫酸高鐵于200°C下干燥120min ；
[0047]b、將干燥后的硫酸高鐵原料于氮氣、氣態硫、二氧化硫和二氧化碳氣氛、450 V中，通入氣態硫磺(其中，氣態硫磺占混合氣體總體積的15%，即S/(S+N2+C02+S02)的體積份率為15%,氣體總氣速在標況下是100ml/min,反應40min,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為18vol%，可采用兩轉兩吸工藝生產硫酸。
[0048]經測定，硫酸高鐵的轉化率為93 %，二硫化亞鐵的純度達88wt%。
[0049]實施例6 二硫化亞鐵聯產硫酸的制備方法
[0050]a、將4g硫酸高鐵于300°C下干燥IOOmin ；
[0051]b、將干燥后的硫酸高鐵原料于氮氣和氣態硫氣氛、550°C中，通入氣態硫磺(其中，氣態硫磺占混合氣體總體積的85%，即S/(S+N2)的體積份率為85%，氣體總氣速在標況下是100ml/min,反應20min,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為20vol%,可采用兩轉兩吸工藝生產硫酸。
[0052]經測定，硫酸高鐵的轉化率為94%，二硫化亞鐵的純度達90wt%。
[0053]實施例7 二硫化亞鐵聯產硫酸的制備方法
[0054]a、將2g三氧化二鐵于250°C下干燥50min ；[0055]b、將干燥后的三氧化二鐵原料于氮氣、氣態硫和二氧化碳氣氛、300°C中，通入氣態硫磺(其中，氣態硫磺占混合氣體總體積的30%，即S/(S+N2+C02)的體積份率為30%，氣體總氣速在標況下是100ml/min,反應60min,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為10.5vol%，可采用兩轉兩吸工藝生產硫酸。
[0056]經測定，三氧化二鐵的轉化率為90 %，二硫化亞鐵的純度達80wt%。
[0057]實施例8 二硫化亞鐵聯產硫酸的制備方法
[0058]a、將2g三氧化二鐵于150°C下干燥90min ；
[0059]b、將干燥后的三氧化二鐵原料于氮氣、氣態硫和二氧化硫氣氛、700°C中，通入氣態硫磺(其中，氣態硫磺占混合氣體總體積的40%，即S/(S+N2+S02)的體積份率為40%，氣體總氣速在標況下是100ml/min,反應120min,得到二硫化亞鐵和二氧化硫；所得二氧化硫濃度為10vol%，可采用兩轉兩吸工藝生產硫酸。[0060]經測定，三氧化二鐵的轉化率為98 %，二硫化亞鐵的純度達95wt%。
【權利要求】
1.一種制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法，其特征在于，包括如下步驟： a將鐵的硫酸鹽或鐵氧化物于溫度300~700°C中，通入氣態硫磺，反應20~120min，制得二硫化亞鐵和二氧化硫氣體； b步驟a所得的二氧化硫氣體用于制備硫酸。
2.根據權利要求1所述的制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法，其特征在于，所述步驟a中的鐵的硫酸鐵鹽為硫酸亞鐵或硫酸高鐵中的至少ー種；鐵氧化物為三氧化二鐵、四氧化三鐵或氧化亞鐵中的 至少ー種。
3.根據權利要求1或2所述的制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法，其特征在于，所述步驟a中鐵的硫酸鹽或鐵氧化物的含水量< 15wt%。
4.根據權利要求3所述的制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法，其特征在于，所述步驟a中鐵的硫酸鹽或鐵氧化物控制其含水量≤15wt%的方法為：于50~300°C下干燥10~120min即可。
5.根據權利要求1或2所述的制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法，其特征在于，所述步驟a中還通入還原性小于氣態硫磺的氣體形成混合氣體，其中，氣態硫磺與混合氣體的體積比≥15%，混合氣體的氣速標況下是100ml/min。
6.根據權利要求5所述的制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法，其特征在干，所述氣態硫磺與混合氣體的體積比為15~85%。
7.根據權利要求5或6所述的制備二硫化亞鐵聯產硫酸的方法，其特征在于，所述還原性小于氣態硫磺的氣體為氮氣、氣態硫、二氧化碳或二氧化硫中的至少ー種。
【文檔編號】C01B17/74GK103539209SQ201310554864
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】楊林, 蔣兵, 王辛龍, 陳曉東, 楊秀山, 孔行健, 張志業 申請人:四川大學