硫化亞鐵的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硫化亞鐵的制備方法。該方法包括：反應：用蒸餾水分別將原料亞鐵鹽和硫化物配成亞鐵鹽水溶液和硫化物水溶液；調(diào)節(jié)亞鐵鹽水溶液pH值小于3后加入還原劑；將硫化物水溶液加入亞鐵鹽水溶液中攪拌，得沉淀物為硫化亞鐵；分離：反應完成去除上清液，進行離心沉降分離；離心后去上清液，用蒸餾水清洗沉淀物，離心沉降，重復三次；之后加入第一惰性有機溶劑，清洗、離心沉降分離三次，去除沉淀物中水分；干燥：將清洗后沉淀物硫化亞鐵加入第二惰性有機溶劑形成混合物，將混合物轉(zhuǎn)入過濾裝置過濾分離；用第三惰性有機溶劑對濾紙中硫化亞鐵沉淀進行反復三次以上沖洗；在惰性氣體氛圍中進行研磨干燥，干燥后即得到適用于對自熱自燃研究的硫化亞鐵粉末。
【專利說明】硫化亞鐵的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硫鐵化合物自熱自燃領(lǐng)域，特別是涉及一種對石油石化行業(yè)硫化亞鐵自燃、煤炭自燃、含硫礦物自燃、金屬腐蝕研究所需高純度硫化亞鐵的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硫化亞鐵在空氣中發(fā)生緩慢氧化反應并且發(fā)出熱量是油氣儲罐、石油煉化裝置、煤炭、含硫礦物和生產(chǎn)設施發(fā)生燃燒、爆炸的重要原因。研究硫化亞鐵自熱自燃反應機理并且控制和治理硫化亞鐵自燃危害具有極其重要的意義。隨著針對硫化亞鐵自然自熱特性的研究越來越引起人們的重視，高純度硫化亞鐵的制備對研究硫化亞鐵的自然自熱反應的重要作用逐漸顯現(xiàn)。
[0003]目前文獻報道有關(guān)試硫化亞鐵自熱自燃性質(zhì)研究中，基本上都是采用購買的試劑，由于硫化亞鐵自身性質(zhì)決定批量生產(chǎn)的硫化亞鐵含量為85%左右、雜質(zhì)種類多、雜質(zhì)和樣品含量不確定等多種因素，對研究硫化亞鐵的自熱自燃反應十分不利。硫化亞鐵的化學式為FeS硫化亞鐵為黑褐色六方晶體難溶于水，市售硫化亞鐵試劑由硫和鐵在高真空石英封管內(nèi)共熔而得，這樣制得的硫化亞鐵作為化學純試劑硫化亞鐵含量僅為85%，反應方程式為:Fe+S — FeS (條件為加熱)；實驗研究表明，使用市售硫化亞鐵試劑在空氣環(huán)境下，無論是否含有水分，在室溫條件下都不會發(fā)生自燃反應，只有溫度升到300°C以上才會有明顯的氧化反應和放出熱量現(xiàn)象。
[0004]這種實驗結(jié)果與自然界硫化亞鐵的自熱自燃現(xiàn)象完全不符，對科學研究和危害治理工作會造成嚴重的負面影響。因此使用現(xiàn)有試劑硫化亞鐵無法合理開展自熱自燃研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種硫化亞鐵的制備方法，能制備高純度、小粒徑適用于硫化亞鐵自熱自燃研究的硫化亞鐵。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種硫化亞鐵的制備方法，包括以下步驟:
[0007]反應步驟:以亞鐵鹽和硫化物為原料，用蒸餾水分別將所述亞鐵鹽和硫化物配成亞鐵鹽水溶液和硫化物水溶液；向所述亞鐵鹽水溶液中加入HCl調(diào)節(jié)pH值小于3后加入鹽酸羥胺；將所述硫化物水溶液緩慢加入所述亞鐵鹽水溶液中，出現(xiàn)有黑色沉淀物并進行攪拌，得到的沉淀物即為硫化亞鐵；
[0008]分離步驟:所述反應步驟反應完成后，將上層清液去除，將沉淀物轉(zhuǎn)移入離心試管離心，在離心機作用下進行沉降分離；
[0009]離心后將上層清液去除，用蒸餾水清洗沉淀物，再次離心沉降，按此重復操作三次，去除溶液中的其他蒸餾水可溶的物質(zhì)；
[0010]之后加入第一惰性有機溶劑，清洗、離心沉降分離三次，去除沉淀物中的水分；
[0011]干燥步驟:將所述分離步驟清洗后的所述沉淀物硫化亞鐵加入第二惰性有機溶劑形成混合物，將所述混合物轉(zhuǎn)入安放濾紙的過濾裝置，將有機溶劑與所述硫化亞鐵過濾分離；用第三惰性有機溶劑對濾紙中的所述硫化亞鐵沉淀進行反復三次以上的沖洗；在惰性氣體氛圍中進行研磨干燥，干燥后即得到純度不低于98%，顆粒直徑不大于25微米的硫化亞鐵粉末。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:通過選用分析純以上優(yōu)質(zhì)化學試劑為原料可以控制其他元素雜質(zhì)物質(zhì)含量；通過使用還原劑、脫氧蒸餾水、惰性氣體保護等手段可以避免硫化亞鐵被氧化；通過使用惰性有機溶劑、離心沉降分離等手段可以確保硫化亞鐵易于干燥，可以快速得到小粒徑粉末狀的硫化亞鐵，這種硫化亞鐵由于純度高、粒徑小、比表面積大、反應活性強，性質(zhì)接近金屬銹蝕產(chǎn)物中硫化亞鐵的性質(zhì)，是一種特別適用于開展硫化亞鐵自熱自燃研究和相關(guān)實驗的試劑。
【具體實施方式】
[0013]下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0014]本發(fā)明實施例提供一種硫化亞鐵的制備方法，包括以下步驟:
[0015]反應步驟:以純度不低于分析純級別的亞鐵鹽和純度不低于分析純級別的硫化物為原料，用加熱脫氧的蒸餾水分別將亞鐵鹽和硫化物配成亞鐵鹽水溶液和硫化物水溶液；向亞鐵鹽水溶液中加入HCl調(diào)節(jié)pH值小于3后加入鹽酸羥胺；將硫化物水溶液以每分鐘小于10滴的速度緩慢加入亞鐵鹽水溶液中，出現(xiàn)有黑色沉淀物并進行攪拌，得到的沉淀物即為硫化亞鐵；
[0016]分離步驟:反應步驟反應完成后，將上層清液去除，將沉淀物轉(zhuǎn)移入離心試管離心，在離心機作用下進行沉降分離；
[0017]離心后將上層清液去除，用蒸餾水清洗沉淀物，再次離心沉降，按此重復操作三次，去除溶液中的其他蒸餾水可溶的物質(zhì)；
[0018]之后加入第一惰性有機溶劑，清洗、離心沉降分離三次，去除沉淀物中的水分；
[0019]干燥步驟:將分離步驟清洗后的沉淀物硫化亞鐵加入第二惰性有機溶劑形成混合物，將混合物轉(zhuǎn)入安放濾紙的過濾裝置，將有機溶劑與硫化亞鐵過濾分離；用第三惰性有機溶劑對濾紙中的硫化亞鐵沉淀進行反復三次以上的沖洗；在惰性氣體氛圍中進行研磨干燥，干燥后即得到純度不低于98% (純度是指硫化亞鐵在產(chǎn)物中的質(zhì)量百分含量)，顆粒直徑不大于25微米的高純度、小粒徑硫化亞鐵粉末。
[0020]上述方法中，亞鐵鹽可采用硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、氯化亞鐵、硝酸亞鐵、草酸亞鐵、碳酸亞鐵等中的任一種；硫化物可采用硫化鈉、硫化氫溶液、硫化氫氣體、氯化鉀、硫化銨等中的任一種；還原劑可采用鹽酸羥胺、抗壞血酸、四氫硼鈉、四氫鋁鋰等中的任一種。
[0021]上述方法中，第一、第二惰性有機溶劑采用純度不低于分析純級別的丙酮；第三惰性有機溶劑采用純度不低于分析純級別的乙醚。
[0022]上述方法中的惰性氣體采用氮氣。
[0023]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明
[0024](1)反應步驟:
[0025]稱量一定量亞鐵鹽(分析純級別以上)，此處以硫酸亞鐵銨為例但不僅限于，用蒸餾水(高純度、經(jīng)過加熱脫氧，下同)配置成水溶液；稱量一定量硫化物(分析純級別以上)，此處以硫化鈉為例但不僅限于，用蒸餾水配置成水溶液；
[0026]向硫酸亞鐵銨氨溶液中加入少量HCl將pH值調(diào)到小于3后加入一定量鹽酸羥胺；將配制的硫化鈉溶液緩慢加入硫酸亞鐵氨溶液，立刻有黑色沉淀物出現(xiàn)，適當攪拌，得到的沉淀就是硫化亞鐵。
[0027](2)沉降分離步驟:
[0028]反應完成后，用滴管將上層清液去除，將沉淀轉(zhuǎn)移入離心試管離心，在離心機作用下進行沉降分離；離心后用滴管將上層清液去除，再用用蒸餾水清洗沉淀，再次離心沉降。如此重復操作三次，去除溶液中的其他蒸餾水可溶的物質(zhì)。
[0029]然后加惰性有機溶劑(分析純級別以上)，此處以丙酮為例但不僅限于，清洗、離心沉降分離三次，目的是去除沉淀中的水分。
[0030](3)快速干燥:
[0031]將最后一次清洗的硫化亞鐵加入惰性有機溶劑(分析純級別以上)，此處以丙酮為例但不僅限于，將混合物轉(zhuǎn)移入安放濾紙的過濾裝置，是有機溶劑與硫化亞鐵過濾分離。然后再用惰性有機溶劑(分析純級別以上)，此處以乙醚為例但不僅限于，對濾紙中的硫化亞鐵沉淀進行反復 三次以上的沖洗。最后在惰性氣體，此處以氮氣為例但不僅限于，氛圍中進行研磨干燥，干燥后即得到高純度、小粒徑的硫化亞鐵粉末。
[0032]本發(fā)明制備的硫化亞鐵粉末，與自然界形成的參與自熱自燃的硫化亞鐵形態(tài)基本一致，都是以細微顆粒的分散狀態(tài)存在，而不是以塊狀晶體狀態(tài)存在。相比試劑進行粉碎和研磨得到的硫化亞鐵，無論從晶體結(jié)構(gòu)和界面性質(zhì)與本發(fā)明或參與自熱自燃的硫化亞鐵的硫化亞鐵是完全不同，因此，本發(fā)明制備的硫化亞鐵粉末可以有效的用于對硫化亞鐵的自熱自燃研究。
[0033]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種硫化亞鐵的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 反應步驟:以純度不低于分析純級別的亞鐵鹽和純度不低于分析純級別的硫化物為原料，用加熱脫氧的蒸餾水分別將所述亞鐵鹽和硫化物配成亞鐵鹽水溶液和硫化物水溶液；向所述亞鐵鹽水溶液中加入HCl調(diào)節(jié)pH值小于3后加入還原劑；將所述硫化物水溶液以每分鐘小于10滴的速度加入所述亞鐵鹽水溶液中，出現(xiàn)黑色沉淀物并進行攪拌，得到的沉淀物即為硫化亞鐵； 分離步驟:所述反應步驟反應完成后，將上層清液去除，將沉淀物轉(zhuǎn)移入離心試管離心，在離心機作用下進行沉降分離； 離心后將上層清液去除，用蒸餾水清洗沉淀物，再次離心沉降，按此重復操作三次，去除溶液中的其他蒸餾水可溶的物質(zhì)； 之后加入第一惰性有機溶劑，清洗、離心沉降分離三次，去除沉淀物中的水分； 干燥步驟:將所述分離步驟清洗后的所述沉淀物硫化亞鐵加入第二惰性有機溶劑形成混合物，將所述混合物轉(zhuǎn)入安放濾紙的過濾裝置，將有機溶劑與所述硫化亞鐵過濾分離；用第三惰性有機溶劑對濾紙中的所述硫化亞鐵沉淀進行反復三次以上的沖洗；在惰性氣體氛圍中進行研磨干燥，干燥后即得到純度高于98%，顆粒直徑小于25微米的硫化亞鐵粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化亞鐵的制備方法，其特征在于，所述亞鐵鹽采用硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、氯化亞鐵、硝酸亞鐵、草酸亞鐵、碳酸亞鐵中的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化亞鐵的制備方法，其特征在于，所述硫化物采用硫化鈉、硫化氫溶液、硫化氫氣體、硫化鉀、硫化銨中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化亞鐵的制備方法，其特征在于，所述還原劑采用鹽酸羥胺、抗壞血酸、四氫硼鈉、四氫鋁鋰中的任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的硫化亞鐵的制備方法，其特征在于，所述方法中，所述第一、第二惰性有機溶劑采用純度不低于分析純級別的丙酮；所述第三惰性有機溶劑采用純度不低于分析純級別的乙醚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的硫化亞鐵的制備方法，其特征在于，所述方法中，所述惰性氣體采用氮氣。
【文檔編號】C01G49/12GK104030365SQ201410270619
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】高建村, 韓占生, 孟倩倩, 朱佳華, 孫谞, 任紹梅, 何曉囡 申請人:北京石油化工學院