毕业设计开题报告
题 目： 年产3000吨高纯氧化铁项目的工艺设计
（绘图部分）
学生姓名： 蓝 晓 明 学 号： 070101228 专 业： 化学工程与工艺 指导教师： 李国庭（教授）
2011年 3 月 30 日
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1 引言
现在化工行业的副产产生量大附加值低，难以处置。由于钛白粉被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，应用广泛。而平均生产一吨钛白粉副产3.5吨硫酸亚铁计，附产硫酸亚的量很大[1]。但其中含多种杂质包括Ca、Mg、Al、SiO2等杂质，不能直接利用。如将其随地堆放，既严重污染环境，又浪费了资源，因而对硫酸亚铁开发利用势在必行。
七水硫酸亚铁俗称绿矾，分子式FeSO4·7H2O。它是一种无气味的蓝绿色单斜晶体，溶于水。农业上可用作农药，饲料中用作营养增补剂（铁质增强剂）；工业上用于制造铁盐、墨水、氧化铁红和靛青等，并用作媒染剂、鞣革剂、净水剂、消毒剂及木材防腐剂等[2]；也用于照相摄影；也可以作为中药作为抗贫血药。
氧化铁分子式Fe2O3 ，是一种深红色粉末或块状物，无气味。用途很广：可以用作无机颜料、着色剂和填充剂、抛光剂及制造磁性材料铁氧体元件的原料等；用于油漆、油墨、橡胶、陶瓷、玻璃等工业，也可用作催化剂、抛光剂和饲料添加剂等；可以用作食用红色素，用于化妆品着色。随着高科技的迅速发展，氧化铁的制备技术及其应用的开发已经越来越受到重视[3]。硫酸亚铁可以作为生产高纯氧化铁，高纯氧化铁是制取高档铁氧体和磷性材料最主要、用量最多的原料。由于高纯氧化铁的用途很广、需求量很大，因而高纯氧化铁的市场前景很广阔。
2 文献综述
2.1 高纯氧化铁的应用
高纯氧化铁是制取高档铁氧体，磷性材料最主要，用量最多的原料。而高档铁氧体磁性材料主要用于电子工业、汽车工业、家电，医疗，电动玩具等高档制品。高纯度氧化铁制成的优质微波铁氧体材料在军用雷达上使用，可提高性能，对军事电子工业的发展也起着重要的作用[4]。 2.1.1在磁性材料中的应用
磁性氧化铁粒子由于其特殊的超顺磁性，在巨磁电阻、磁性液体和磁记录、软磁、永磁、磁致冷、巨磁阻抗材料以及磁光器件、磁探测器等方面具有广阔的应用前景。纳米氧化铁在高磁记录密度方面有优异的性能，记录密度约为普通氧化铁的10倍。软磁
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铁氧体在无线电通讯、广播电视、自动控制、宇宙航行、雷达导航、测量仪表、计算机、印刷、家用电器以及生物医学领域均得到了广泛应用。 2.1.2在颜料领域中的应用
氧化铁作为颜料广泛用于高档汽车涂料、建筑涂料、防腐涂料、粉末涂料，是较好的环保涂料。用氧化铁作为颜料，既保持了一般无机颜料良好的耐热性、耐候性和吸收紫外线等优点，又能很好地分散在油性载体中，用它调制的涂料或油墨具有令人满意的透明度。氧化铁是玻璃生产中常用的着色剂[6]。此外，国外也大量使用氧化铁颜料作木材涂装的着色剂及保护剂，能保护木质家具，防止它发生老化。 2.1.3在催化领域中的应用
α-Fe2O3粉体粒子性能较优越，用纳米α-Fe2O3 粒子制成的催化剂的活性、选择性都高于普通的催化剂，且寿命长、易操作。纳米半导体比常规半导体的光催化活性高得多，利用太阳光进行有机物的降解可加速废水处理过程，可对海上石油泄露造成的污染进行处理[7]。纳米α-Fe2O3已直接用作高分子聚合物氧化、还原及合成的催化剂，可提高石油裂解速度1~5 倍，以其作为固体燃烧剂的催化剂较普通燃烧剂的燃烧速度提高1~10 倍，这对制造高性能火箭及导弹十分有利。 2.1.4在生物医学及其它领域中的应用
纳米氧化铁在药用胶囊、药物合成、生物医学技术等领域发挥着重要的作用。将α-Fe2O3 纳米粒子制成药物载体，可以使其移动到病变部位可达到定向治疗的目的。此外，用纳米氧化铁制成表面功能化磁性微球，应用于核酸分离与固定化酶中。
高纯氧化铁除了在上述领域得到应用外，在其它域中也有广泛的应用前景。例如，纳米级氧化铁对Cr(Ⅵ)具有较好的吸附作用，吸附效率高，吸附时间短，而且可以回收并重复使用，对于处理环境污水中的Cr(Ⅵ)，具有一定的应用价值；在制备透明氧化铁时，若严格相关金属的含量，则可用于食品、化妆品等行业；由于透明氧化铁具有透明着色、耐酸耐碱而又无毒的特性，也可作为罐头盖内壁的涂料，在美国有着大量的应用。
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2.2 高纯氧化铁的发展状况
近年来，由于受到原料抬高和国际经济市场的影响，导致生产企业效益剧降，高纯氧化铁生产的利润降低。我国氧化铁出口价格总体压低[9]。但是根据国际市场的调整，中国的氧化铁产品价格上涨已大势所趋。氧化铁价格上涨是一种合理的回归，是恢复性
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增长。我国自成为WTO成员，氧化铁行业随着经济全球化趋势而在较大程度上融入世界经济发展的潮流，其发展将面临更为严峻的挑战与前所未有的商机。氧化铁行业迫切需要更多关注国际经济发展的新趋势，以提高行业的管理水平以及与国际市场的竞争力。
图2.1 2003-2009年高纯度氧化铁行业工业总产值发展状况
由上图可知：自2006年后高纯氧化铁市场一直是处于低迷状态。国际市场上，许多颜料制造公司根据生产和市场行情及时作出适时的新经济市场策略，包括对产品销售价格的及时调整定位，中国的氧化铁企业在各种原材料、燃料、运输费用上升，且企业的劳动力成本也在不断提高，社会环保也在逐步加强的形势下，也提出了根据不同产品级别和质量制定出新的高纯氧化铁销售价格体系，中国的高纯氧化铁产品价格上涨已是大势所趋。
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图2.2 2009-2014高纯氧化铁行业需求增长趋势预测
从上图分析结果我们大致可以看出未来高纯氧化铁市场总体是处于一个上扬的态势，形式比较乐观。由于软磁业及相关行业的发展，市场对于高纯氧化铁的需求增加。而市场需求量的增加势必导致高纯氧化铁行业产量的增加，所以“十二五”期间的高纯氧化铁行业形式会有长足的发展。
图2.3 2003-2015高纯度氧化铁产品供需平衡分析及预测
但到目前为止，我国国内生产高纯氧化铁的工艺及技术并不熟练，还需要进行大量的探索和不断的革新，以适应国际国内新需求。
2.3 氧化铁的合成方法
随着科学技术的不断发展，高纯氧化铁因其优异的性能、广泛的用途，将越来越受到人们的重视，其制备方法也在不断地进行交叉、渗透和推陈创新。氧化铁的制备方法
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