钛白副产硫酸亚铁资源化利用综述

钛白副产硫酸亚铁是硫酸法钛白粉生产过程所产出的副产物，每生产1t钛白粉要产出3~4t副产硫酸亚铁。由于钛白副产硫酸亚铁含有Mn²⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Ti⁴⁺、微量重金属等杂质，无法直接利用，但由于钛白副产硫酸亚铁七水硫酸亚铁含量高达85%~90%，因此具有较高的资源利用价值。

目前，钛白副产硫酸亚铁的资源化利用途径主要有：

1、生产饲料用一水硫酸亚铁

铁元素是动、植物生长发育不可替代的微量元素，在植物的光合作用、叶绿素合成和动物血红蛋白、细胞色素、氧化酶合成等生命活动中发挥重要作用，因此硫酸亚铁是农业、养殖业主要的补铁剂，尤其饲料用一水硫酸亚铁，在畜牧业领域用作饲料矿物质添加剂。

工艺过程：将钛白副产硫酸亚铁溶解于水或循环母液后，首先脱除其中所含有害杂质，如铅、砷等，然后控制结晶条件制得饲料添加剂用一水硫酸亚铁，分离一水硫酸亚铁后的母液循环用作硫酸亚铁溶剂。

以上所述是全湿法饲料用一水硫酸亚铁生产工艺，也可以采用干法工艺以质量符合技术要求的七水硫酸亚铁为原料经干燥、脱水制得饲料用一水硫酸亚铁产品。

目前我国饲料用硫酸亚铁执行《饲料添加剂 硫酸亚铁》GB 34465-2017标准。

2、生产净水剂

所述净水剂指聚合硫酸铁。聚合硫酸铁是一种高性能的水处理剂，在污水处理过程用作絮凝剂。与传统的铝类絮凝剂相比，具有价格低廉、水解速度快、絮凝效果好、适用范围广等优势，在工业废水、饮用水、工业用水、城市污水的处理中有着广泛应用。

由钛白副产硫酸亚铁生产聚合硫酸铁的工艺方法主要为氧化聚合法。

工艺过程：将钛白副产硫酸亚铁溶解并脱除有害杂质后在酸性条件下进行氧化，然后调整pH值进行聚合反应，使硫酸亚铁转化为液体聚合硫酸铁。进一步处理液体聚合硫酸铁可制得固体聚合硫酸铁。

此外，去除重金属等有害杂质后的七水硫酸亚铁（晶体）也可直接用作水处理剂，主要用于混凝、除磷、调节pH值以及去除重金属等。将所述硫酸亚铁直接用作水处理剂具有成本低、来源广泛，兼具混凝、除磷、还原多种功能，同时对藻类也有一定的抑制作用。

目前，我国聚合硫酸铁执行《水处理剂 聚合硫酸铁》GB/T 14591-2016 标准，水处理用七水硫酸亚铁执行《水处理剂 硫酸亚铁》GB/T 10531-2016标准。

3、生产氧化铁颜料

氧化铁颜料是重要的铁系无机颜料，包括氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑和氧化铁棕等，具有无毒、耐碱、耐候、廉价等优点，广泛应用于油漆、涂料、塑料、橡胶、建筑建材等行业，是使用量仅次于钛白粉的第二大无机颜料，也是第一大无机彩色颜料。

钛白副产硫酸亚铁是生产氧化铁颜料的优质原料，以其为原料生产氧化铁颜料具有原料价格低廉易得、反应周期短、产品质量优等特点。

目前我国以钛白副产硫酸亚铁生产氧化铁颜料的方法主要为混酸法，但以氨法工艺为基础新开发的环保型碱循环法氧化铁颜料生产工艺，从成本、品质、环保、节能等方面具有混酸法无可比拟的优势，为我国具有颠覆性意义的氧化铁颜料生产技术。

工艺过程：包括钛白副产硫酸亚铁的溶解、净化、晶种制备、二步氧化（包括晶种转化和氧化合成）、分离、洗涤、干燥、混拼、中和剂回收（母液的综合利用）等工序，其突出特点是消除了其它工艺所存在的有大量废水产生与排放等技术难题。

目前我国氧化铁颜料执行《氧化铁颜料》GB/T 1863-2008标准。

4、生产铁氧体用氧化铁

铁氧体用氧化铁分为软磁铁氧体用氧化铁和铁氧体用氧化铁两个品种，是铁氧体行业中的主要原材料，其使用量占软磁铁氧体原材料的70%左右，占硬磁铁氧体材料的85%以上。铁氧体用氧化铁主要用于磁性材料的生产，如软磁、硬磁、旋磁、矩磁、压磁及其它铁氧体材料，其中软磁铁氧体广泛应用于通信电子、汽车电子、家电等领域。硬磁铁氧体主要用作电机、扬声器、微波炉、传感器等零部件，其中电机用硬磁铁氧体是最大的应用市场。旋磁主要用于雷达、通讯、导航、遥测、遥控等电子设备领域。

钛白副产硫酸亚铁生产铁氧体用氧化铁通常采用化学共沉淀法和溶胶-凝胶法。

其中化学共沉淀法的工艺过程为：将净化达标后的硫酸亚铁溶液与碳酸盐或其它反应物在一定工艺条件下反应生成前驱体，然后分离前驱体，将前驱体干燥、煅烧制得纳米级铁氧体用氧化铁。

目前我国软磁铁氧体用氧化铁执行《软磁铁氧体用氧化铁》SJ/T 10383-2013标准，铁氧体用氧化铁执行《铁氧体用氧化铁》GB/T 24244-2009标准。

5、生产高纯硫酸亚铁

所述高纯硫酸亚铁包括电池用硫酸亚铁和食品用硫酸亚铁。

电池用硫酸亚铁是电池用磷酸铁重要的生产原料，食品用硫酸亚铁主要用作食品营养强化剂。以钛白副产硫酸亚铁为原料生产高纯硫酸亚铁具有原料价格低廉且来源广泛，产品质量优等特点，是钛白副产硫酸亚铁高附加值利用的有效途径之一。

以钛白副产硫酸亚铁为原料生产高纯硫酸亚铁，工艺过程包括：溶解、净化、离子交换或萃取除杂、结晶、分离和干燥等。虽然工艺成熟，但存在着工艺流程长，设备投资大，生产成本高，有环境负担等不足。

南阳东方应用化工研究所开发的由钛白副产硫酸亚铁生产高纯硫酸亚铁新工艺具有工艺流程短，操作简便，生产成本低，产品质量稳定等优势。工艺过程包括：相转移法除杂，结晶、分离和干燥等。

目前我国电池用硫酸亚铁暂无国家及行业标准，所产产品以满足电池行业技术要求为准。食品用硫酸亚铁执行《食品安全国家标准 食品添加剂 硫酸亚铁》GB29211-2012标准。

6、生产电池用磷酸铁

电池用磷酸铁是磷酸铁锂正极材料的基础原料，具有市场容量大、产品附加值高等优点。钛白副产硫酸亚铁是生产电池用磷酸铁的廉价、优质铁源，以其为原料生产电池用磷酸铁多采用液相沉淀法。

工艺过程：首先将钛白副产硫酸亚铁溶解、净化制得纯度符合技术要求的硫酸亚铁溶液，再以所得硫酸亚铁溶液为铁源，以磷酸或磷酸盐为磷源，在氧化剂存在条件下控制工艺条件经沉淀、转化、滤洗、干燥制得电池用二水磷酸铁，进一步煅烧二水磷酸铁制得电池用无水磷酸铁。

目前电池用磷酸铁执行《电池用磷酸铁》HG/T 4701-2021。

7、生产电子材料用高纯硫酸亚铁

基于硫酸亚铁的化学与物理性质（如还原性、磁性和铁离子来源等），硫酸亚铁在电子领域有着广泛应用，主要用途为电子材料制造，包括铁氧体材料制造和纳米材料合成，印刷电路板制造，电池技术，电子化学品及表面处理，半导体工艺辅助材料，电子屏蔽与吸波材料等。电子材料用硫酸亚铁对硫酸亚铁的纯度，尤其是重金属含量、环境敏感性要求较高。

以钛白副产硫酸亚铁为原料生产电子材料用高纯硫酸亚铁其工艺过程包括：相转移法除杂，离子交换法除杂/萃取法除杂，结晶与重结晶，分离和干燥等，生产过程需严格控制用水水质并在惰性气体保护下进行。

目前我国电子材料用硫酸亚铁暂无国家及行业标准，所产产品以满足电子行业技术要求为准。

综上所述，钛白副产硫酸亚铁的资源化利用可行途径有多种，投资建设钛白副产硫酸亚铁资源化利用项目，要以市场需求为导向，并对技术可行性和经济可行性进行充分论证，以确保建设项目的市场、技术和经济安全性。通过采用科学、合理、成熟的技术和装备措施对钛白副产硫酸亚铁进行资源化利用，既可以创造良好的经济效益，又有利于硫酸法钛白粉行业的可持续发展，具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。