CN103145196A - 一种利用废盐酸和含铁废泥生产聚合氯化铁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环保化工、环保技术领域，具体涉及一种利用废盐酸和含铁废泥生产聚合氯化铁的方法。本发明的方法采用废盐酸和含铁废泥为原料，通过溶解、过滤、氧化聚合反应生产出聚合氯化铁，一方面解决了废盐酸和含铁废泥带来的环境污染及处理成本高的问题；另一方面实现废物再利用，生产出的聚合氯化铁对多种废水的脱色、COD的去除、磷酸盐的去除、SS的去除等有良好的效果，具有显著的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于环保化工、环保技术领域，具体涉及一种利用废盐酸和含铁废泥生产聚合氯化铁的方法。
背景技术
钢铁加工企业在日常生产过程中，会产生大量废弃物，即酸洗过程中产生的废盐酸和处理冲洗废水产生的污泥，它们均富含铁离子和亚铁离子，其中的废盐酸属于危险废物。经调查，在现阶段大多数金属加工企业在生产过程中产生的废盐酸必须经过严格的处理才能够达标排放，吨处理成本四、五百元，并且产生大量的污泥，需和处理冲洗废水产生的污泥一样进行填埋处理，不仅占用了大量的土地，而且造成了资源的极大浪费，还加重了企业的负担。
关于钢铁加工企业产生的污泥，现国内大部分地区采用填埋方式处置，按填埋3米深计算填埋6000吨污泥每年需占用土地2000m2。废盐酸中含有大量的Fe2+、Fe3+、Ca2+、H+等成分，若将其中和进行无害化处理会消耗大量的工业石灰或氢氧化钠，并且会产生大量的污泥，每处理7000吨废盐酸会消耗工业石灰1860吨(93％纯度)，且会产生1240吨(干泥)的污泥。经化验分析，钢铁加工企业产生的污泥主要化学成分为氢氧化铁、氢氧化亚铁和氢氧化钙、碳酸钙，呈红褐色，经权威部门鉴定无危险特性。该污泥经晾干后极易分解，晾干后的含铁废泥的主要成分及含量大约为：水分40％～45％；三氧化二铁36％～43％；钙的化合物10％～20％；泥沙等杂质3％～5％。
传统生产聚合氯化铁的方法是用工业盐酸、铁屑和氯气在加压、加热条件下聚合而成，不仅浪费了大量的工业盐酸、铁屑和氯气，同时需加热、加压，生产条件恶劣，且氯气是剧毒化学品，一旦出现泄漏，将酿成严重后果。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中对废酸和含铁废泥处理的高成本和环境污染问题，以及传统生产聚合氯化铁的方法存在的不足，提供一种利用废盐酸和含铁废泥生产聚合氯化铁的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种利用废盐酸和含铁废泥生产聚合氯化铁的方法，包括下列步骤：
1、溶解
自原料储罐将废盐酸由泵打入溶解罐，开启搅拌装置，人工加入含铁废泥，废盐酸和干的含铁废泥的质量比为3.0～4.0∶1；搅拌至含铁废泥充分溶解，静置沉降；化学反应式为：Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O。
2、过滤
步骤1产生的上清液由泵打入过滤池进行过滤以去除含铁废泥中携带的泥沙等不溶物，过滤后的溶液由泵打入中间储罐暂存；
3、氧化聚合反应
将过滤后的溶液自中间罐泵入反应釜，开启搅拌装置，加入催化氧化剂氯酸钠，再向反应釜内泵入浓盐酸，体系内发生氧化聚合反应即生成聚合氯化铁混凝剂产品；反应体系内各反应物的质量配比为：每吨过滤后的溶液，投加催化氧化剂氯酸钠20～25kg；浓度为31％的浓盐酸65～68kg。
本发明的利用废盐酸和含铁废泥生产聚合氯化铁的方法，不仅安全、易操作、还节省了大量的工业盐酸、铁屑和氯气，充分利用了废物资源。一方面解决了废盐酸和含铁废泥带来的环境污染及处理成本高的问题；另一方面实现废物再利用，生产出的聚合氯化铁对多种废水的脱色、COD的去除、磷酸盐的去除、SS的去除等有良好的效果，具有显著的经济和社会效益。
附图说明
图1是本发明的利用废盐酸和含铁废泥生产聚合氯化铁的方法的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1本实施例的利用废盐酸和含铁废泥生产聚合氯化铁的方法，如图1所示，包括下列步骤：
1、溶解
自原料储罐将废盐酸由泵打入溶解罐，开启搅拌装置，人工加入含铁废泥，废盐酸和干的含铁废泥的质量比为3.5∶1；搅拌至含铁废泥充分溶解，静置沉降；化学反应式为：Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O。
2、过滤
步骤1产生的上清液由泵打入过滤池进行过滤以去除含铁废泥中携带的泥沙等不溶物，过滤后的溶液由泵打入中间储罐暂存；
3、氧化聚合反应
将过滤后的溶液自中间罐泵入反应釜，开启搅拌装置，加入固体稳定剂三聚磷酸钠；催化氧化剂氯酸钠，再向反应釜内泵入浓盐酸，体系内发生氧化聚合反应即生成聚合氯化铁混凝剂产品；反应体系内各反应物的质量配比为：每吨过滤后的溶液，投加固体稳定剂三聚磷酸钠1.10kg；催化氧化剂氯酸钠22.2kg；浓度为31％的浓盐酸66.7kg。
氧化聚合反应原理为：在酸性溶液中，Fe2+被氧化剂NaClO3氧化成Fe3+；在溶液中Cl-浓度不足的条件下，Fe3+发生部分水解，产生高价铁离子；同时溶液体系中的OH-又交联成为一个巨大的无机高分子化合物，总反应式简单表示如下：
6FeCl2+6HCl+NaClO3→6FeCl3+NaCl+3H2O
2mFeCl3+nmH2O→[Fe2(OH)nCl6-n]m+nmHCl
反应生成的聚合氯化铁n聚体可能具有的结构如下：
氧化聚合反应为放热反应，反应釜内物料温度最高达70℃，向反应釜夹套内通入间接冷却水冷却，使反应温度低于70℃，以利于反应的进行。
4、化验
氧化聚合反应过程中，取少量样品化验Fe3+、Fe2+的含量，按照工业氯化铁溶液的国家标准GBT1621-2008中的要求，Fe3+、Fe2+的含量分别不低于38％和高于0.4％；化验合格的产品打入成品罐暂存；化验不合格则加入盐酸等物料继续反应至合格。
据推测，采用本发明的方法，按年产1万吨聚合氯化铁计算，每年可节省工业盐酸14974吨(30％的浓度)、铁屑3446吨(完全反应)、氯气2185吨(纯氯气)、石灰1860吨，少占用填埋土地2413m2。本发明的方法可以消化并利用钢材加工企业产生的废物，防止二次污染；实现了钢材加工企业产生的废盐酸和含铁污泥的综合利用，生产出聚合氯化铁，产品应用广泛，而且与传统处理工艺相比具有良好的安全性和环保性；同时节省了大量的工业盐酸、铁屑和氯气，充分利用了废物资源，做到了以废治废，具有显著的经济效益和社会效益。
Claims (2)
1.一种利用废盐酸和含铁废泥生产聚合氯化铁的方法，其特征在于：包括下列步骤：(1)、溶解：自原料储罐将废盐酸由泵打入溶解罐，开启搅拌装置，人工加入含铁废泥，废盐酸和干的含铁废泥的质量比为3.0～4.0∶1；搅拌至含铁废泥充分溶解，静置沉降；化学反应式为
Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O；
(2)、过滤：步骤1产生的上清液由泵打入过滤池进行过滤以去除含铁废泥中携带的泥沙等不溶物，过滤后的溶液由泵打入中间储罐暂存；
(3)、氧化聚合反应：将过滤后的溶液自中间罐泵入反应釜，开启搅拌装置，加入催化氧化剂氯酸钠，再向反应釜内泵入浓盐酸，体系内发生氧化聚合反应即生成聚合氯化铁混凝剂产品；反应体系内各反应物的质量配比为：每吨过滤后的溶液，投加催化氧化剂氯酸钠20～25kg；浓度为31％的浓盐酸65～68kg。
2.根据权利要求1所述的利用废盐酸和含铁废泥生产聚合氯化铁的方法，其特征在于：步骤(3)中每吨过滤后的溶液加入固体稳定剂三聚磷酸钠1.0～1.5kg。
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