七水硫酸亚铁（FeSO₄·7H₂O，俗称绿矾）的生产原理基于硫酸与含铁物质的反应，通过控制反应条件（如浓度、温度、pH）和结晶工艺，生成含七个结晶水的硫酸亚铁晶体。以下是其核心生产方法及原理：
一、主要生产方法及反应原理
1. 铁屑/废铁与稀硫酸反应法（直接法）
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反应式：Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑
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步骤：
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酸浸反应：将铁屑（或废铁）与20%-30%稀硫酸在50-70℃下反应，生成硫酸亚铁溶液。
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过滤除杂：去除未反应的铁屑及杂质（如碳、硅）。
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浓缩结晶：蒸发浓缩至溶液密度1.4-1.5 g/cm³，冷却至20-30℃析出FeSO₄·7H₂O晶体。
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离心干燥：离心分离晶体，低温（<60℃）干燥，避免失去结晶水。
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关键控制：
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使用稀硫酸防止Fe³⁺生成（浓硫酸易氧化Fe²⁺）；
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通氮气保护或添加还原剂（如铁粉）抑制Fe²⁺氧化。
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2. 钛白粉副产法（工业主流）
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来源：硫酸法生产钛白粉（TiO₂）时，钛铁矿（FeTiO₃）酸解产生的副产物。
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反应式
FeTiO3+2H2SO4→TiOSO4+FeSO4+2H2O -
流程：
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酸解：钛铁矿与浓硫酸在80-100℃下反应，生成含FeSO₄的酸性溶液。
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结晶分离：溶液冷却至10-20℃，FeSO₄·7H₂O优先结晶析出，离心后得粗品。
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纯化：粗品溶解后重结晶，去除钛、锰等杂质，纯度可达90%-95%。
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特点：成本低、产量大（每吨钛白粉副产3-4吨硫酸亚铁），但含微量钛杂质。
3. 钢铁酸洗废液回收法（环保工艺）
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原料：钢铁厂酸洗废液（含Fe²⁺、H₂SO₄）。 -
流程：
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中和浓缩：向废液中补加铁屑，调节pH至4-5，蒸发浓缩至饱和。
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冷却结晶：自然冷却析出七水硫酸亚铁晶体。
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脱水干燥：离心甩干，低温干燥。
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优势：资源化利用废酸，降低环保压力，成本仅为直接法的1/3。
二、结晶水控制原理
七水硫酸亚铁的结晶水数目由溶液温度与浓度决定：
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温度＜56.8℃：溶液中优先形成FeSO₄·7H₂O（绿色晶体）；
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温度＞56.8℃：析出FeSO₄·4H₂O（白色粉末）；
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温度＞64℃：生成无水FeSO₄（白色固体）。
工业控制要点：
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冷却速率：缓慢降温（0.5-1℃/min）确保晶体均匀生长；
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搅拌强度：适度搅拌防止晶体结块；
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母液循环：保留部分母液作为晶种，提升结晶效率。
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