專利名稱:以煤系黃鐵礦為原料制備鐵礬的工藝方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種由煤系黃鐵礦生產(chǎn)鐵礬的工藝方法及設(shè)備,特別涉及一種利用電化學(xué)方法由煤系黃鐵礦為主要原料生產(chǎn)鐵礬的工藝方法及其裝置。
現(xiàn)有技術(shù)中,一般都用煤系黃鐵礦為原料制備硫磺或硫酸,例如在直立窯中利用燃燒法制備硫磺,此種方法不僅環(huán)境污染嚴(yán)重,而且鐵也進(jìn)入廢渣,浪費(fèi)資源。用煤系黃鐵礦制備硫酸,大都在沸騰爐中焙燒。由于煤系黃鐵礦含碳量高,煤燃燒速度快,爐溫不易控制,同時(shí)碳燃燒消耗大量的氧,降低了爐中氣體的含氧量,因此不利于二氧化硫的生成。為了解決上述問(wèn)題,目前現(xiàn)有技術(shù)中也開(kāi)發(fā)了一些采用化學(xué)方法以煤系黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫磺或硫酸,常見(jiàn)的化學(xué)方法有硝酸氧化、氧氣氧化等,這些方法能夠利用黃鐵礦中的硫和鐵兩種資源,但脫硫費(fèi)用高或脫硫時(shí)間長(zhǎng),脫硫產(chǎn)品種類多,且易引起污染。目前制備鐵礬的常規(guī)方法仍是采用鐵屑與硫酸反應(yīng),而后將溶液濃縮,冷卻后就有鐵礬晶體析出。該方法制得的鐵礬不僅成本高,有污染,且產(chǎn)量較低。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷,本發(fā)明的目的和任務(wù)是提供一種以煤系黃鐵礦為原料制備鐵礬的工藝方法及裝置,使其不僅無(wú)污染,能充分利用黃鐵礦中的硫和鐵兩種資源,而且還副產(chǎn)高純氫氣,效率高,有效降低生產(chǎn)本低。
本發(fā)明的目的和任務(wù)是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種以煤系黃鐵礦為原料制備鐵礬的工藝方法,該方法的特征在于以煤系黃鐵礦為主要原料,利用電化學(xué)方法生產(chǎn)鐵釩,其工藝方法的步驟如下a.將一定量的煤系黃鐵礦粉與含有酸性電解質(zhì)的電解液均勻混合,然后將其放入無(wú)隔膜電解池中;b.在上述電解池中加入一定量硫酸錳和硫酸鐵復(fù)合催化劑;c.利用加熱與溫控裝置將系統(tǒng)加熱至預(yù)定的溫度,并控制電解電位在一定范圍內(nèi),進(jìn)行電解;d.電解完畢,將電解產(chǎn)品送入沉降反應(yīng)池,加入鐵屑,待反應(yīng)至有氣泡出現(xiàn),當(dāng)溶液中大部分鐵礬沉降后,過(guò)濾鐵屑,經(jīng)沉淀和洗滌即可獲得鐵釩。
為了進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本,可將過(guò)濾得到的電解液循環(huán)使用,重新用于電解制備鐵礬。同時(shí)可將電解過(guò)程中生成的副產(chǎn)品氫進(jìn)行收集。
采用上述工藝方法的一種以煤系黃鐵礦為原料制備鐵礬的裝置,它主要包括電解池以及設(shè)置在電解池內(nèi)的陰極、陽(yáng)極所組成的電解裝置,設(shè)置在電解池外部的加熱及溫控裝置以及電位控制系統(tǒng),其特征在于該裝置還包括設(shè)置在電解池下面的沉降反應(yīng)池以及與沉降反應(yīng)池相連接的過(guò)濾與洗滌裝置。
附
圖1為本發(fā)明電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為電位控制系統(tǒng)示意圖。
圖中1.電解池;2.加熱與溫控裝置;3.陽(yáng)極;4.陰極;5.攪拌機(jī);6.沉降反應(yīng)池;7.過(guò)濾和洗滌裝置;8.可變電阻;9.甘汞電極;10.電位儀下面結(jié)合附圖具體描述本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)、原理、制備步驟及最佳實(shí)施例方案上述生產(chǎn)鐵礬的裝置主要包括電解池1,設(shè)備在電解池外部的加熱與溫控置2,設(shè)置在電解池內(nèi)的陽(yáng)極3、陰極4以及攪拌機(jī)5,電位控制系統(tǒng),沉降反應(yīng)池6以及過(guò)濾和洗滌裝置7。上述陽(yáng)極和陰極兩個(gè)電極的大小不同,陽(yáng)極3的面積為陰極4面積的一倍。其制備步驟如下首先將煤系黃鐵礦粉碎,其粒度一般應(yīng)在200目~20目之間,將粉碎后的黃鐵礦粉放入無(wú)隔膜電解池1中,加入酸性電解質(zhì)并均勻攪拌,然后加入一定量的硫酸錳和硫酸鐵復(fù)合催化劑。利用加熱及溫控裝置2將系統(tǒng)加熱至預(yù)定的溫度,該裝置是由電阻絲制成的加熱套和溫控儀構(gòu)成,電解溫度一般保持在25-100℃之間;開(kāi)啟電解電源,進(jìn)行電解,利用電位控制系統(tǒng)對(duì)電解電位進(jìn)行控制,電解電位應(yīng)控制在0.5~3.0V,在穩(wěn)定的電位和溫度下電解2-10小時(shí)。
上述電位控制系統(tǒng)如圖2所示,它由電源、可變電阻8、甘汞電極9、電位儀10等組成。電解池陽(yáng)極電位由電位儀10和甘汞電極9控制,這兩個(gè)電極之間由特制的毛細(xì)玻璃管連接。陽(yáng)極和陰極兩個(gè)電極大小不同,陽(yáng)極3的面積是陰極4面積的一倍。
電解完畢,將電解產(chǎn)品送入沉降反應(yīng)池6,進(jìn)行沉降。沉降方法可采用在電解產(chǎn)品中加入廢鐵屑,廢鐵屑在反應(yīng)前應(yīng)用水沖洗,除去表面的泥土等。待反應(yīng)至有氣泡出現(xiàn),當(dāng)溶液中大部分鐵礬沉降后,利用過(guò)濾及洗滌裝置7對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行過(guò)濾和沉降,即可獲得鐵釩。
為進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本,應(yīng)將上述過(guò)濾后得到的電解液重新送回電解池,進(jìn)行循環(huán)使用。并收集電解過(guò)程中生成的氫氣。
本發(fā)明的工作原理如下在酸性介質(zhì)中,以錳離子為催化劑,發(fā)生的主要脫硫反應(yīng)是陽(yáng)極液中的氧化反應(yīng),由于電解電位的不同,脫硫反應(yīng)不同在陽(yáng)極表面在陽(yáng)極液中(電解電位較低)
(電解電位較高)鐵礬的生產(chǎn)機(jī)理由鐵和硫酸鐵反應(yīng),生成硫酸亞鐵,硫酸亞鐵在一定的濃度下沉降而成為鐵礬。
最佳實(shí)施例煤系黃鐵礦粉碎的粒度為200目,電解質(zhì)所用的酸最好為硫酸,濃度為15%;電解質(zhì)中加入的催化劑為6%硫酸錳和6%硫酸鐵的復(fù)合劑。電解溫度為85℃,電解電位3.0V。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果本發(fā)明由于采用電化學(xué)方法以煤系黃鐵礦制備鐵釩,因此不僅無(wú)污染,能充分利用煤系黃鐵礦中的鐵和硫兩種資源,而且還副產(chǎn)高純氫氣,法拉第效率可高達(dá)99%以上,因而有效降低了生產(chǎn)本低。
權(quán)利要求
1.一種以煤系黃鐵礦為原料制備鐵釩的工藝方法,該方法的特征在于采用煤系黃鐵礦為主要原料,利用電化學(xué)方法生產(chǎn)鐵釩,其工藝方法的步驟如下a.將一定量的煤系黃鐵礦粉與含有酸性電解質(zhì)的電解液均勻混合,然后將其放入無(wú)隔膜電解池中;b.在上述電解池中加入一定量硫酸錳和硫酸鐵復(fù)合催化劑;c.利用加熱與溫控裝置將系統(tǒng)加熱至預(yù)定的溫度,并控制電解電位在一定范圍內(nèi),進(jìn)行電解;d.電解完畢,將電解產(chǎn)品送入沉降反應(yīng)池,加入鐵屑,待反應(yīng)至有氣泡出現(xiàn),當(dāng)溶液中大部分鐵礬沉降后,過(guò)濾鐵屑,經(jīng)沉淀和洗滌即可獲得鐵釩。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種以煤系黃鐵礦為原料制備鐵釩的工藝方法,其特征在于將過(guò)濾后的電解液循環(huán)使用。
3.按照權(quán)利要求1或3所述的一種以煤系黃鐵礦為原料制備鐵釩的工藝方法,其特征在于將電解過(guò)程中生成的副產(chǎn)品氫進(jìn)行收集。
4.采用如權(quán)利要求1所述方法的一種以煤系黃鐵礦為原料制備鐵礬的裝置,它主要包括電解池以及設(shè)置在電解池內(nèi)的陰極、陽(yáng)極所組成的電解裝置;設(shè)置在電解池外部的加熱及溫控裝置以及電位控制系統(tǒng),其特征在于該裝置還包括設(shè)置在電解池下面的沉降反應(yīng)池以及與沉降反應(yīng)池相連接的過(guò)濾與洗滌裝置。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種以煤系黃鐵礦為原料制備鐵礬的裝置,其特征在于所述陽(yáng)極面積為陰極面積的一倍。
全文摘要
一種以煤系黃鐵礦為原料制備鐵礬的工藝方法及裝置,該方法的特點(diǎn)是以煤系黃鐵礦為主要原料,利用電化學(xué)方法生產(chǎn)鐵釩。其裝置主要由電解裝置、設(shè)置在電解池外部的加熱及溫控裝置、電位控制系統(tǒng)、沉降反應(yīng)池以及過(guò)濾和洗滌裝置組成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,不僅無(wú)污染,能充分利用煤系黃鐵礦中的鐵和硫兩種資源,而且還副產(chǎn)高純氫氣,法拉第效率可高達(dá)99%以上,因而有效降低了生產(chǎn)本低。
文檔編號(hào)C25B1/00GK1330170SQ0112969
公開(kāi)日2002年1月9日 申請(qǐng)日期2001年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月29日
發(fā)明者李登新, 岳光溪, 呂俊復(fù), 張建勝 申請(qǐng)人:清華大學(xué)