近期，學(xué)院磷復(fù)肥及磷酸鹽研究室固廢資源與環(huán)境材料研究小組繼磷石膏資源化利用之后取得了又一個(gè)突破性進(jìn)展，“鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵脫硫制備納米氧化鐵及其鐵系顏料”實(shí)現(xiàn)了副產(chǎn)物硫酸亞鐵的高附加值利用。磷復(fù)肥及磷酸鹽研究室在有關(guān)副產(chǎn)物硫酸亞鐵資源化利用方面獲得了兩項(xiàng)發(fā)明專利，分別為“一種鐵酸鹽的制備方法”（專利號(hào): ZL201610833574.6）和“鐵酸鹽的制備方法”（ZL201610833728.1）。并在《Journal of Alloys and Compounds》《Dyes and Pigments》《Science of the Total Environment》等國(guó)際知名期刊上發(fā)表了多篇文章，“A new green synthesis of porous magnetite nanoparticles from waste ferrous sulfate by solid- phase reduction reaction”（第一作者：任根寬；通訊作者：楊秀山，王辛龍；Journal of Alloys and Compounds，IF=3.133）“A new green synthesis method of magnesium ferrite from ferrous sulfate water”（第一作者：彭旭；通訊作者：許德華；Journal of Alloys and Compounds，IF=3.133）“Characterization and synthesis of nanometer magnetite black pigment from titanium slag by microwave assisted reduction method”（第一作者：任根寬；通訊作者：楊秀山，王辛龍；Dyes and Pigments，IF=3.473）“Chromium (VI) adsorption from wastewater using porous magnetite nanoparticles prepared from titanium residue by a novel solid-phase reduction method”（第一作者：任根寬；通訊作者：楊秀山；Science of the Total Environment，IF=4.900）和“Facile synthesis of maghemite nanoparticles from waste green vitriol as adsorbent for adsorption of arsenite”（第一作者：任根寬；通訊作者：楊秀山，王辛龍；Journal of Molecular Liquids，IF=3.648）。
硫酸亞鐵是硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中排放出的固體副產(chǎn)物。僅在2017年國(guó)內(nèi)副產(chǎn)硫酸亞鐵就超過(guò)811萬(wàn)噸，且每年仍以10%的速率增長(zhǎng)，嚴(yán)重制約硫酸法鈦白行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。目前僅有少部分硫酸亞鐵得到回收利用，其余以堆存方式處置，這不僅造成硫鐵資源的浪費(fèi)，而且還引起嚴(yán)重的環(huán)境污染?；诖?，磷復(fù)肥及磷酸鹽研究室通過(guò)對(duì)副產(chǎn)物硫酸亞鐵資源化利用現(xiàn)狀分析，設(shè)計(jì)出以硫鐵礦為還原劑，分解鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵的工藝路線，制備出納米四氧化三鐵、三氧化二鐵以及鐵酸鹽（見(jiàn)圖1），用于工業(yè)廢水中重金屬離子的脫除以及廢水中有機(jī)物的光催化降解。用硫鐵礦直接還原鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵合成納米磁鐵礦，不僅具有工路線藝簡(jiǎn)單、操作方便、工藝參數(shù)易于控制、合成成本低等優(yōu)點(diǎn)，而且易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，成為最經(jīng)濟(jì)而有效的制備方法之一。制備納米氧化鐵過(guò)程產(chǎn)生的二氧化硫用于生產(chǎn)硫酸，再用于浸取鈦鐵礦，實(shí)現(xiàn)硫資源的循環(huán)。因此，用固相還原法制備納米氧化鐵基本上對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染，符合清潔化生產(chǎn)要求，同時(shí)也使鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵得到有效利用。
圖1 固相還原法納米氧化鐵制備過(guò)程示意圖
另外，磷復(fù)肥及磷酸鹽研究室為了進(jìn)一步拓寬副產(chǎn)物硫酸亞鐵的利用途徑，用還原劑還原分解鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵制備出納米級(jí)氧化鐵系顏料（鐵黑、鐵黃、鐵紅、鋅鐵黃）（見(jiàn)圖2）。用鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵為原料生產(chǎn)氧化鐵紅、氧化鐵黃和氧化鐵黑等，既能夠提高鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵經(jīng)濟(jì)效益，又具有一定的環(huán)保意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí)也為副產(chǎn)物硫酸亞鐵提供一條新的利用途徑。
圖2 納米氧化鐵系顏料的制備過(guò)程示意圖
磷復(fù)肥及磷酸鹽研究室以工業(yè)副產(chǎn)物硫酸亞鐵為原料，用一步固相還原法制備出高附加值的納米氧化鐵材料或納米級(jí)鐵系顏料，在制備過(guò)程產(chǎn)生的二氧化硫可用于生產(chǎn)硫酸，這不僅使副產(chǎn)物中硫鐵資源得到有效利用，而且也減輕了鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)的壓力。磷復(fù)肥及磷酸鹽研究室將繼續(xù)致力于鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵的資源化利用，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)其工程應(yīng)用技術(shù)。
原文鏈接：
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838818316840
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969717315073
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167732218304501
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143720817306782
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838817311398
磷復(fù)肥及磷酸鹽研究室 供稿
李天友 審核
高敏 編輯
beat365
2018年6月11日
