硫酸亞鐵的重結(jié)晶對(duì)其水熱法制備α-Fe2O3粒子的影響

余旺，鄭雅杰

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硫酸亞鐵的重結(jié)晶對(duì)其水熱法制備α-Fe2O3粒子的影響

余旺，鄭雅杰

(中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙，410083)

以鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵為原料，采用重結(jié)晶法對(duì)其除雜后，得到精制硫酸亞鐵與氨水反應(yīng)制備Fe(OH)3膠體為前驅(qū)體，經(jīng)水熱反應(yīng)合成α-Fe2O3粒子?？疾熘亟Y(jié)晶對(duì)硫酸亞鐵的雜質(zhì)去除及其水熱法制備α-Fe2O3粒子的影響。采用電感耦合等離子體光譜儀分析硫酸亞鐵和水熱產(chǎn)物中的雜質(zhì)元素含量，通過(guò)X線衍射儀、掃描電鏡和激光粒度儀分析水熱產(chǎn)物物相、形貌和粒徑。研究結(jié)果表明：當(dāng)結(jié)晶溫度在0~30?℃時(shí)，隨著溫度的升高，硫酸亞鐵中雜質(zhì)Ti，Zn和Al的去除率變化不大，雜質(zhì)Mg和Mn的去除率略有增大，經(jīng)過(guò)2次重結(jié)晶，Mg，Ti，Mn，Zn和Al的最大去除率分別可達(dá)到60.15%，94.87%，70.44%，50.90%和71.36%；隨著結(jié)晶數(shù)的增加，所得水熱法α-Fe2O3產(chǎn)品純度更高、雜質(zhì)含量更低，顆粒結(jié)晶更完整、粒徑越小、粒徑分布范圍越窄，結(jié)晶數(shù)為0，1和2時(shí)所得球形α-Fe2O3粒子的純度分別為96.32%，98.40%和98.80%，它們的中位粒徑分別為0.66，0.62和0.58mm。

鈦白；硫酸亞鐵；重結(jié)晶；水熱法；α-Fe2O3

二氧化鈦(俗稱鈦白)是目前世界上最重要的一種白色顏料，其生產(chǎn)工藝主要有硫酸法和氯化法。中國(guó)2014年鈦白粉產(chǎn)量達(dá)到246.6萬(wàn)t，鈦白生產(chǎn)絕大多數(shù)采用硫酸法[1]。采用硫酸法生產(chǎn)鈦白，每生產(chǎn)1 t鈦白粉要排出硫酸亞鐵3.5~4.0?t，中國(guó)2014年排出的硫酸亞鐵大約有900萬(wàn)t，如此大量的硫酸亞鐵(FeSO4?7H2O)如不加以綜合利用，既污染了環(huán)境又浪費(fèi)了寶貴的資源[2]。目前，硫酸亞鐵可以用來(lái)制備凈水劑、飼料添加劑、氧化鐵紅、氧化鐵黃、氧化鐵黑、鐵催化劑、試劑級(jí)硫酸亞鐵、化肥等[3]。氧化鐵紅(α-Fe2O3)作為一種重要的無(wú)機(jī)顏料，由于其優(yōu)越的性能，如無(wú)毒性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐用性及低成本等，得到了廣泛應(yīng)用，如建筑行業(yè)用顏料、無(wú)機(jī)染料、陶瓷、造紙行業(yè)用顏料和吸附劑、油漆、塑料等[4]。近年來(lái)，利用鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵合成氧化鐵紅的研究比較活躍[5?6]。氧化鐵紅的生產(chǎn)方法分為干法和濕法2種，干法工藝有綠礬煅燒法、鐵黃煅燒法、鐵黑煅燒法等；濕法工藝有硫酸鹽法、硝酸鹽法、水熱法、催化法 等[7]。其中水熱法生產(chǎn)的特點(diǎn)是粒子純度高、分散性好、晶形好且可控制，生產(chǎn)成本低，水熱法成為目前研究最廣泛的方法之一，LIU等[8?10]近年來(lái)研究了硫鐵礦燒渣水熱法制備氧化鐵。但是，鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵中含有Mg，Ti，Mn，Si，Al，Zn，Ca等多種雜質(zhì)[11]。這些雜質(zhì)混雜在顏料成品中會(huì)影響顏料的色光與性能。目前，關(guān)于硫酸亞鐵中雜質(zhì)對(duì)其水熱法制備α-Fe2O3粒子的影響的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。在此，本文作者以鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵為原料，采用重結(jié)晶法對(duì)其除雜后，得到精制硫酸亞鐵與氨水反應(yīng)制備Fe(OH)3膠體為前驅(qū)體，經(jīng)水熱反應(yīng)合成α-Fe2O3粒子?？疾旖Y(jié)晶溫度和結(jié)晶數(shù)對(duì)硫酸亞鐵中雜質(zhì)去除的影響，同時(shí)通過(guò)考察結(jié)晶數(shù)對(duì)水熱法α-Fe2O3產(chǎn)品物相、化學(xué)成分、形貌和粒徑的影響來(lái)反映硫酸亞鐵中雜質(zhì)對(duì)其水熱法合成α-Fe2O3粒子的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑

試劑為還原鐵粉、七水合硫酸亞鐵及氨水(廣東西隴化工股份有限公司)，均為分析純。水熱反應(yīng)晶種超微細(xì)氧化鐵紅(湖南三環(huán)顏料有限公司)粒子形貌為圓球形，顆粒均勻，粒徑為0.3~0.7mm。本實(shí)驗(yàn)所用硫酸亞鐵原料為烘干硫酸亞鐵。采用X線熒光光譜儀(XRF)分析其化學(xué)成分，如表1所示。烘干硫酸亞鐵主要由O，F(xiàn)e和S 3種元素組成，并含有Mg，Ti和Mn等微量雜質(zhì)。采用X線衍射儀(XRD)分析其晶相，如圖1所示。烘干硫酸亞鐵的主要晶相為四水硫酸亞鐵(FeSO4?4H2O)。

表1 烘干硫酸亞鐵的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

圖1 烘干硫酸亞鐵X線衍射圖

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

本實(shí)驗(yàn)可以分為硫酸亞鐵重結(jié)晶、Fe(OH)3膠體制備和水熱反應(yīng)3個(gè)主要過(guò)程。

首先，采用重結(jié)晶法對(duì)硫酸亞鐵進(jìn)行除雜，取340?mL去離子水加熱至64℃，按FeSO4的飽和度[12]加入烘干硫酸亞鐵500?g，并加入2?g還原鐵粉，保持溶液溫度為64℃直至硫酸亞鐵完全溶解，將溶解后的溶液緩慢冷卻至0，10，20和30℃恒定結(jié)晶1?h，離心分離后得到1次精制硫酸亞鐵和結(jié)晶母液；不同結(jié)晶溫度下所得1次精制硫酸亞鐵進(jìn)行第2次重結(jié)晶，取一定量去離子水加熱至64℃，按FeSO4的飽和度加入1次精制硫酸亞鐵，保持溶液溫度為64?℃直至硫酸亞鐵完全溶解，將溶解后的溶液緩慢冷卻至與第1次重結(jié)晶相同的結(jié)晶溫度恒定結(jié)晶1?h，離心分離后得到2次精制硫酸亞鐵和結(jié)晶母液。

然后，以硫酸亞鐵和氨水為原料，采用氧氣氧化法制備Fe(OH)3膠體，稱取一定量的烘干硫酸亞鐵配制不同濃度的Fe2+溶液300?mL，在一定攪拌速率下緩慢滴加氨水調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液pH，室溫下通入氧氣反應(yīng)一定時(shí)間，反應(yīng)后，洗滌、過(guò)濾得到Fe(OH)3膠體，依次考察pH、氧氣流量、攪拌速率、Fe2+濃度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)Fe(OH)3膠體制備的影響，確定Fe(OH)3膠體制備的最佳工藝條件。

最后，采用重結(jié)晶法對(duì)硫酸亞鐵進(jìn)行除雜，結(jié)晶溫度選定為10℃，得到1次和2次精制硫酸亞鐵；分別以烘干硫酸亞鐵，1次精制硫酸亞鐵和2次精制硫酸亞鐵為原料，在最佳工藝條件下制備Fe(OH)3膠體；按總鐵濃度1.25?mol/L和Fe2+與Fe3+物質(zhì)的量比(Fe2+)/(Fe3+)=0.08稱取一定量Fe(OH)3膠體和七水合硫酸亞鐵加入燒杯中，按質(zhì)量濃度5?g/L加入晶種，再加入去離子水配制膠體溶液300?mL，將制備好的膠體溶液轉(zhuǎn)移到高壓釜(FYXD0.5 20/350，大連通產(chǎn)高壓釜容器制造有限公司)進(jìn)行水熱反應(yīng)，設(shè)置攪拌速度為300?r/min，在230℃下，反應(yīng)30?min后，采用內(nèi)管冷卻水快速冷卻反應(yīng)器，將所得水熱產(chǎn)物從反應(yīng)釜中取出，過(guò)濾、洗滌，并于105℃干燥12?h得到α-Fe2O3產(chǎn)品。

本實(shí)驗(yàn)整個(gè)工藝流程如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)工藝流程圖

1.3 分析與檢測(cè)

根據(jù)GB/T 1863—2008采用化學(xué)滴定法分析溶液中Fe2+和 Fe3+濃度，固體樣品經(jīng)鹽酸溶解后再滴定鐵含量；采用電感耦合等離子體光譜儀(ICP?OES，IRIS Intrepid Ⅱ，Thermo Eleetron Corporation)分析溶液中的雜質(zhì)元素含量，固體樣品經(jīng)鹽酸溶解后采用ICP?OES測(cè)定；采用 X 線熒光光譜儀(XRF，S4PI0NEER)分析原料中元素成分；采用X線衍射儀(XRD，Rigaku D/max?TTR III)分析樣品物相(發(fā)光源為Cu K靶，管壓為40?kV，管流為250?mA，= 0.154 056×10?10 m，2為10.0°~70.0°)；在掃描電鏡(SEM，F(xiàn)EI Quanta 200)下觀察水熱產(chǎn)物表面形貌；采用激光粒度分析儀(LS?POP(6)，珠海歐美克儀器有限公司)分析水熱產(chǎn)物粒子粒徑。

對(duì)硫酸亞鐵進(jìn)行重結(jié)晶后，根據(jù)式(1)和(2)分別計(jì)算結(jié)晶產(chǎn)率和雜質(zhì)去除率：

式中：為硫酸亞鐵的結(jié)晶產(chǎn)率；1為結(jié)晶后精制硫酸亞鐵中FeSO4的質(zhì)量；2為結(jié)晶前硫酸亞鐵原料中FeSO4的質(zhì)量；為硫酸亞鐵中雜質(zhì)的去除率，1為結(jié)晶后精制硫酸亞鐵中雜質(zhì)的質(zhì)量；2為結(jié)晶前硫酸亞鐵原料中雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫酸亞鐵重結(jié)晶

2.1.1 結(jié)晶溫度和結(jié)晶數(shù)對(duì)硫酸亞鐵結(jié)晶產(chǎn)率的影響

固體物質(zhì)在溶劑中的溶解度與溫度有密切關(guān)系。一般是溫度升高，溶解度增大。在重結(jié)晶過(guò)程中，若把固體溶解在熱的溶劑中達(dá)到飽和，冷卻時(shí)由于溶解度降低，溶液變成過(guò)飽和會(huì)析出晶體。實(shí)驗(yàn)中固定飽和溶解溫度為64℃，控制結(jié)晶溫度分別為0，10，20和30℃，所得精制硫酸亞鐵結(jié)晶產(chǎn)率如圖3所示。

結(jié)晶數(shù)/次：1—1；2—2。

從圖3可見(jiàn)：隨著結(jié)晶溫度的升高，硫酸亞鐵的溶解度增大，結(jié)晶母液中殘留的硫酸亞鐵含量增多，從而硫酸亞鐵的結(jié)晶產(chǎn)率降低。當(dāng)結(jié)晶溫度從0℃升至30℃時(shí)，硫酸亞鐵1次重結(jié)晶產(chǎn)率從94.18%降至83.19%；其2次重結(jié)晶產(chǎn)率從61.06%降至39.06%。此外，在不同結(jié)晶溫度下，2次重結(jié)晶后的結(jié)晶產(chǎn)率比1次重結(jié)晶后的低，這是因?yàn)?次重結(jié)晶產(chǎn)生2次結(jié)晶母液，損失更多的硫酸亞鐵。

2.1.2 結(jié)晶溫度和結(jié)晶數(shù)對(duì)硫酸亞鐵中雜質(zhì)去除的影響

重結(jié)晶是純化、精制固體物質(zhì)的有效手段，其過(guò)程為：首先，使重結(jié)晶物質(zhì)在較高的溫度下溶解在適合的溶劑中；然后，降低溫度使待重結(jié)晶的物質(zhì)結(jié)晶析出，而使雜質(zhì)殘留在溶液中[13]。本實(shí)驗(yàn)所用硫酸亞鐵原料中主要雜質(zhì)為Mg，Ti，Mn，Zn和Al，雜質(zhì)含量依次下降，它們?cè)诓煌Y(jié)晶溫度下的去除情況如圖4所示。由圖4(a)可以看出：在1次重結(jié)晶中，結(jié)晶溫度對(duì)硫酸亞鐵中雜質(zhì)Ti，Zn和Al的去除影響不大，三者的最大去除率分別可達(dá)到84.16%，32.78%和64.70%；然而，雜質(zhì)Mg和Mn的去除率隨結(jié)晶溫度的升高而略有增大，兩者的最大去除率分別可達(dá)到36.72%和46.71%。由圖4(b)可以看出：經(jīng)過(guò)2次重結(jié)晶，結(jié)晶溫度對(duì)硫酸亞鐵中雜質(zhì)Ti，Zn和Al的去除影響也不大，三者的最大去除率分別可增大到94.87%，50.90%和71.36%；雜質(zhì)Mg和Mn的去除率隨結(jié)晶溫度的升高也略有增大，兩者的最大去除率分別可增大到60.15%和70.44%。

結(jié)晶數(shù)/次：(a) 1；(b) 2 1—Ti；2—Al；3—Mn；4—Mg；5—Zn。

2.2 Fe(OH)3膠體制備

實(shí)驗(yàn)中，以硫酸亞鐵和氨水為原料，采用氧氣氧化法制備Fe(OH)3膠體，化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

FeSO4+2NH3?H2O=(NH4)2SO4+Fe(OH)2(3)

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(4)

以反應(yīng)后的亞鐵氧化率、反應(yīng)溶液中的鐵殘留率和產(chǎn)物顏色為評(píng)價(jià)指標(biāo)，依次考察了pH、氧氣流量、攪拌速率、Fe2+濃度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)Fe(OH)3膠體制備的影響。

取Fe2+濃度為0.5?mol/L的硫酸亞鐵溶液300?mL，在充分?jǐn)嚢钘l件下緩慢滴加氨水調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液pH，氧氣流量為0.5?L/min，攪拌速率為400?r/min，反應(yīng)時(shí)間設(shè)為3?h，考察pH 8.0，8.5，9.0，9.5和10.0對(duì)Fe(OH)3膠體制備的影響。不同pH下的Fe(OH)3膠體制備實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 不同pH下的Fe(OH)3膠體制備實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2可知：隨著pH的增加，亞鐵氧化率先增大后減小，反應(yīng)溶液中的鐵殘留率逐漸減小。當(dāng)pH達(dá)到9.5時(shí)，反應(yīng)溶液中的鐵殘留率為0，此時(shí)溶液中鐵完全沉淀下來(lái)，亞鐵氧化率為100%。當(dāng)pH繼續(xù)增大到10時(shí)，亞鐵氧化率降低，生成黑褐色沉淀，這可能是由于pH過(guò)高，生成四氧化三鐵[14]。綜上所述，選擇反應(yīng)最佳pH為9.5。

繼續(xù)考察氧氣流量、攪拌速率、Fe2+濃度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)Fe(OH)3膠體制備的影響，分別選擇氧氣流量(0.1，0.2，0.3，0.4和0.5?L/min)、攪拌速率(300，350，400和450?r/min)、Fe2+濃度(0.5，0.6，0.7和0.8?mol/L)、反應(yīng)時(shí)間(1.0，1.5，2.0和3.0?h)為考察因素。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，最后得到Fe(OH)3膠體制備的最優(yōu)工藝條件為pH 9.5，氧氣流量0.2?L/min，攪拌速率450?r/min，F(xiàn)e2+濃度0.6?mol/L，反應(yīng)時(shí)間1.5?h。在此條件下，反應(yīng)后亞鐵氧化率100%。

2.3 硫酸亞鐵的重結(jié)晶對(duì)其水熱法合成α-Fe2O3粒子的影響

硫酸亞鐵經(jīng)重結(jié)晶法除雜后，進(jìn)行水熱反應(yīng)制備α-Fe2O3粒子，考察結(jié)晶數(shù)0，1和2對(duì)α-Fe2O3產(chǎn)品的物相、化學(xué)成分、形貌和粒徑的影響。圖5所示為不同結(jié)晶數(shù)時(shí)水熱反應(yīng)所得α-Fe2O3產(chǎn)品XRD圖譜。由圖5可知：水熱產(chǎn)物均為斜方六面體晶系α-Fe2O3晶相，其晶胞參數(shù)=0.503 6?nm，=0.503 6?nm，= 1.374 9?nm(JCPDS卡片，No.33-0664)，無(wú)其他雜相；隨著結(jié)晶數(shù)的增多，水熱產(chǎn)物各衍射峰逐漸增強(qiáng)。衍射峰的峰強(qiáng)越大，顆粒的結(jié)晶越好[15]。由此可知，隨著結(jié)晶數(shù)的增加，水熱法所得α-Fe2O3顆粒物相更純，結(jié)晶更完整。

結(jié)晶數(shù)/次：(a) 0；(b) 1；(c) 2

表3列出了不同結(jié)晶數(shù)下所得水熱法α-Fe2O3產(chǎn)品的化學(xué)成分。由表3可知：無(wú)結(jié)晶時(shí)，以硫酸亞鐵為原料直接經(jīng)水熱反應(yīng)制備α-Fe2O3，所得α-Fe2O3產(chǎn)品Fe2O3純度為96.32%，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)A類品95%的要求(GB/T 1863—2008)，產(chǎn)品中主要雜質(zhì)為T(mén)i和Mn，雜質(zhì)Mg含量并不高，這可能是由于Mg2+的沉淀pH較高[16]，在制備Fe(OH)3膠體時(shí)，反應(yīng)溶液中的大部分Mg2+并未隨Fe(OH)3膠體沉淀下來(lái)；隨著結(jié)晶數(shù)的增加，α-Fe2O3產(chǎn)品Fe2O3純度更高，雜質(zhì)含量更低，這和XRD物相的檢測(cè)結(jié)果是一致的；結(jié)晶數(shù)為2時(shí)，硫酸亞鐵經(jīng)過(guò)2次重結(jié)晶后，經(jīng)水熱反應(yīng)制備α-Fe2O3，所得α-Fe2O3產(chǎn)品純度達(dá)到98.8%，產(chǎn)品中所有雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于0.1%。

表3 不同結(jié)晶數(shù)下水熱法所得α-Fe2O3產(chǎn)品的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

Table 3 Chemical composition of α-Fe2O3products hydrothermally prepared at different crystallization times %

結(jié)晶數(shù)/次Fe2O3MgTiMnZnAl 096.320.0131.7300.1880.0120.057 198.400.0070.2990.1290.0090.029 298.800.0050.0630.0800.0040.025

圖6所示是結(jié)晶數(shù)為0，1和2時(shí)所得水熱產(chǎn)物的SEM照片。由圖6可知：不同結(jié)晶數(shù)下所得α-Fe2O3粒子均為球形，且都存在粒子間團(tuán)聚現(xiàn)象，這是因?yàn)樗纬傻摩?Fe2O3粒子細(xì)小，比表面積大，表面能高而產(chǎn)生團(tuán)聚體[17]，同時(shí)α-Fe2O3粒子也會(huì)因剩磁而產(chǎn)生磁團(tuán)聚；隨著結(jié)晶數(shù)的增加，α-Fe2O3粒子的粒徑越均一，這可能是由于α-Fe2O3產(chǎn)品中的雜質(zhì)含量隨著結(jié)晶數(shù)的增加而減少，雜質(zhì)含量越少，氧化鐵晶粒生長(zhǎng)過(guò)程中晶核附著生長(zhǎng)點(diǎn)越均一，最后生成的氧化鐵粒子粒徑也越均一。

結(jié)晶數(shù)/次：(a) 0；(b) 1；(c) 2

對(duì)α-Fe2O3產(chǎn)品進(jìn)行超聲分散前處理后，采用激光粒度儀檢測(cè)其粒徑分布，不同結(jié)晶數(shù)下所得α-Fe2O3粒子的粒徑分布特征如圖7所示。由圖7可見(jiàn)：隨著結(jié)晶數(shù)的增加，α-Fe2O3粒子的粒徑分布范圍越窄，粒徑越均一；隨著結(jié)晶數(shù)的增加，α-Fe2O3粒子的粒徑越小，結(jié)晶數(shù)為0，1和2時(shí)所得α-Fe2O3粒子的中位粒徑(50)分別為0.66，0.62和0.58mm。在溶液體系中氧化鐵的形成是氧化鐵晶體一系列生長(zhǎng)過(guò)程的結(jié)果，包括成核和晶體生長(zhǎng)2部分，而成核速率和晶體生長(zhǎng)速率決定了形成的氧化鐵顆粒粒徑[18]。隨著結(jié)晶數(shù)的增加，溶液中雜質(zhì)含量減少，氧化鐵晶體成核更快更均一，當(dāng)成核速率遠(yuǎn)大于晶體長(zhǎng)大速率時(shí)，體系內(nèi)很快生成大量的晶核，最終顆粒粒徑越小，粒徑分析和SEM分析結(jié)果相吻合。

結(jié)晶數(shù)/次：1—0；2—1；3—2。

3 結(jié)論

1) 采用重結(jié)晶法對(duì)硫酸亞鐵進(jìn)行除雜，恒定結(jié)晶的溫度選定為0，10，20和30℃，結(jié)晶溫度對(duì)硫酸亞鐵中雜質(zhì)Ti，Zn和Al的去除影響不大，雜質(zhì)Mg和Mn的去除率隨結(jié)晶溫度的升高而略有增大，經(jīng)過(guò)2次重結(jié)晶，Mg，Ti，Mn，Zn和Al的最大去除率分別可達(dá)到60.15%，94.87%，70.44%，50.90%和71.36%。

2) 通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，F(xiàn)e(OH)3膠體制備的最優(yōu)條件為pH 9.5，氧氣流量0.2?L/min，攪拌速率450?r/min，F(xiàn)e2+濃度0.6?mol/L，反應(yīng)時(shí)間1.5?h。在此條件下，反應(yīng)后亞鐵氧化率100%。

3) 隨著結(jié)晶數(shù)的增加，所得水熱法α-Fe2O3產(chǎn)品物相更純，結(jié)晶更完整，F(xiàn)e2O3純度更高，雜質(zhì)含量更低，結(jié)晶數(shù)為0，1和2時(shí)所得產(chǎn)品純度分別為96.32%，98.40%和98.80%，結(jié)晶數(shù)為2時(shí)所得產(chǎn)品中所有雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于0.1%。

4) 不同結(jié)晶數(shù)下所得水熱法α-Fe2O3粒子均為球形，且都存在粒子間團(tuán)聚現(xiàn)象，隨著結(jié)晶數(shù)的增加，α-Fe2O3顆粒粒徑越小，粒徑分布范圍越窄，結(jié)晶數(shù)為0，1和2時(shí)所得α-Fe2O3粒子的中位粒徑(50)分別為0.66，0.62和0.58mm。

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本文以成都大學(xué)軟件工程專業(yè)建設(shè)為背景，以保持專業(yè)建設(shè)的優(yōu)勢(shì)為目的，從專業(yè)建設(shè)目標(biāo)、課題體系建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)機(jī)制構(gòu)建、教學(xué)方法與手段改革、師資隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)條件建設(shè)等多個(gè)方面進(jìn)行了探索研究，提出了成都大學(xué)軟件工程品牌專業(yè)建設(shè)實(shí)施方案，并通過(guò)全國(guó)專業(yè)排名變化數(shù)據(jù)驗(yàn)證了方案的可行性和有效性，為其他高校軟件工程品牌專業(yè)建設(shè)提供了參考。

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Effect of recrystallization on formation of α-Fe2O3particles prepared from ferrous sulphate by hydrothermal process

YU Wang, ZHENG Yajie

(School of Metallurgy and Environment, Central South University, Changsha 410083, China)

Iron oxide particles were synthesized by hydrothermal process, using ferric hydroxide gel as precursor. The precursor was prepared by the reaction of ammonia and refined ferrous sulfate which was obtained by recrystallization from a byproduct of TiO2industry. The effects of recrystallization on impurities removal of ferrous sulphate and formation of α-Fe2O3particles synthesized from ferrous sulphate by hydrothermal process were studied. The impurity elements of ferrous sulphate and iron oxide samples were analyzed by inductively coupled plasma optical emission spectrometer (ICP-OES), and the phase, shape and particle size of the synthesized iron oxide were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and laser particle size analyzer (LPSA) respectively. The results show that ferrous sulphate is purified by recrystallization method. With the increase of crystallization temperature, when it is in the range of 0?30?℃, the removal rates of impurity Ti, Zn and Al change little and those of impurity Mg and Mn increase slightly. After double recrystallization, the maximum removal rates of impurity Mg, Ti, Mn, Zn and Al reach 60.15%, 94.87%, 70.44%, 50.90% and 71.36%, respectively. With the increase of crystallization times, α-Fe2O3particles with higher purity, lower impurity content, better crystallization, smaller particle size and narrower particle size distribution are obtained. The Fe2O3purity of spherical iron oxide particles prepared at 0, 1 and 2 times crystallization are 96.32%, 98.40% and 98.80%, respectively, and the median particle sizes are 0.66, 0.62 and 0.58mm, respectively.

titanium dioxide; ferrous sulfate; recrystallization; hydrothermal process; α-Fe2O3

10.11817/j.issn.1672-7207.2016.09.007

TQ138.1

A

1672?7207(2016)09?2951?07

2015?08?31；

2015?10?18

廣東省教育部產(chǎn)學(xué)研重大項(xiàng)目(2013A090100013)；新疆維吾爾自治區(qū)高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(201407300993)(Project (2013A090100013) supported by the Special Project on the Integration of Industry, Education and Research of Guangdong Province; Project (201407300993) supported by the High Technology Research and Development Program of Xinjiang Uygur Autonomous Region)

鄭雅杰，博士，教授，博士生導(dǎo)師，從事有色金屬冶金、功能材料及污染控制研究；E-mail: zyj@csu.edu.cn

(編輯 趙俊)