CN1033786A - 利用钢铁酸洗废液制取铁黄的工艺方法 - Google Patents

Abstract

利用钢铁酸洗废液制取氧化铁黄的工艺方法，是 在调制好的硫酸酸洗废液中，加入2-FeOOH针铁 矿晶核悬浮液，加热至50～70℃并通入空气氧化，同 时逐步加入粉状和菱镁矿或白云石作中和剂，控制 pH值为3～4，反应完成后经压滤，漂洗、水洗烘干可 得Fe₂O₃含量84％以上的优质铁黄。比现有技术制 造成本低、产品质量高，生产效率高一倍。

Description

本发明属于中和法处理废水技术领域，特别涉及中和钢铁酸洗废液制取氧化铁黄的工艺方法。

氧化铁黄，也称铁黄，是一种黄色氧化铁颜料，遮盖力好，耐晒，耐碱，可用于涂料等。铁黄加热脱水即成深红色的氧化铁颜料-氧化铁红，可用于油漆、油墨、橡胶、搪瓷等工业，并可作玻璃、宝石、金属等的抛光剂，以及水泥的着色等。

在已有技术中，合成氧化铁颜料所用的原料多为硫酸亚铁、三氯化铁和铁屑、铁皮等其它工业的废副产品。其中硫酸亚铁来自钢铁酸洗废液和硫酸法钛白的副产物，在日本专利51-021640中描述了用碱、二氧化碳、空气和氨水处理硫酸亚铁;生成优质氧化铁黄，再经热处理则得氧化铁红。苏联专利SU684049中叙述了将绿矾和金属铁混合，通入空气一小时，使铁残渣全部沉淀，清液用氨水处理，然后加金属铁，在80℃下通入空气处理50～60分钟，即得氧化铁黄颜料。

三氯化铁来自盐酸酸洗钢铁废液、氯化钛白和合成金红石副产品。西德克洛诺斯钛公司用沉淀法制备氧化铁，以合理利用氯化钛白厂的三氯化铁，在西德专利DD2611667中已有描述。西德拜耳公司是利用苯胺副产硫酸亚铁生产氧化铁颜料的最大公司，近年来采用沉淀法以硫酸亚铁为原料生产氧化铁黑，并已申请专利DD2612789。

1984年6月，欧洲专利EP30790-A透露了从亚铁盐溶液中制备氧化铁黄的报导，在亚铁盐水溶液中加入碳酸盐，保持酸性介质，在40～70℃下氧化，采用的原料仍然是钢铁工业废液。

据申请人所知，制取铁黄的一种先进工艺方法是日本昭60-2250号专利公开的用苦土粉取代过去用烧碱和氨中和钢铁酸洗废液。该法相对降低了制造成本，但是铁黄质量不够理想（Fe₂O₃含量为81%），中和反应时间较长。

本发明的目的是进一步降低制造成本，制取Fe₂O₃含量更高的优质铁黄。发明的另一目的是缩短中和反应时间，以提高生产效率。

本发明与所述方法相比，最基本的区别特征在于采用了价格比苦土粉更为低廉的菱镁矿或白云石作中和剂。其工艺方法是：将硫酸酸洗废液调制成含FeSO₄200g/L，PH值为2～3后，加入晶核引相，加热并通入空气氧化，同时逐步加入粉状的菱镁矿或白云石作中和剂，控制PH值为3～4，反应完成后将料浆压滤，漂洗，再压滤，最后水洗，烘干，即得铁黄。其化学反应式如下：

菱镁矿或白云石以白色为佳，其盐酸不溶物含量最好小于0.5%，粉末细度最好小于200目。所说加热温度以50～80℃为宜。所说烘干温度比常规烘干温度105℃高，为120～150℃。试验表明，在此温度下，针铁矿粒子不会被破坏，产品含结晶水少，使产品质量好。

本发明详细地研究了晶核对于合成铁黄的影响。钢材酸洗时，为了抑制酸雾和改善酸洗质量而通常都加入的阴离子型表面活性剂，使针铁矿晶核的形成条件范围变窄，即不容易形成土黄或暗黄的针铁矿晶核，而却很容易形成褐红色或棕色的结晶度较差的水针铁矿粒子。用此种粒子引相将影响合成反应速度和铁黄的品质。因此，现有技术直接以废酸制取晶核引相是不可取的，而用氢氧化钠等作制取晶核的中和剂，又增加制造成本。为此，本发明在工艺中引相所用的α-FeOOH针铁矿晶核，是提取硫酸酸洗废液中饱和结晶硫酸亚铁，或用工业硫酸与铁皮制成的硫酸亚铁溶液，以纯碱液中和铁离子制取的。此种晶粒呈暗黄色，结晶度好，悬浮时间长。用它引相，效果很好。从而在采用原料丰富、价格低廉的菱镁矿或白云石的基础上，又进一步降低了产品成本，并提高了产品质量。

为了提高反应速度，可以在反应后期加入亚硝酸钠作催化剂，加入量一般为残余铁的1/30即可（理论上并不消耗亚硝酸钠）。但其与硫酸亚铁反应而形成不稳定的络合物，容易分解释放出一氧化氮，不过只要在反应塔上加设尾塔，用碱吸收回用即可免除污染环境。

本发明的方法，除用硫酸酸洗废液以外，也可以用其他酸洗废液。

本发明方法的优点和效果是显著的，第一，由于采用了比苦土粉更为低廉的菱镁矿或白云石作反应中和剂，以及制取成本低廉的针铁矿晶核粒子引相，使产品成本进一步降低。仅以菱镁矿与苦土粉相比（国内价格），苦土粉每吨400元，而菱镁矿每吨不到40元。制造一吨铁黄，菱镁矿的用量为苦土粉的1.1～1.3倍;第二，由于采用了品质高的针铁矿晶核引相和合理的烘干温度，使产品质量更高，用菱镁矿粉作中和剂的，可以直接获得Fe₂O₃含量达84%以上的优质铁黄，再经700℃焙烧可以得到鲜明红棕色的氧化铁红（Fe₂O₃含量达96%以上）;用白云石粉作中和剂的，可以得到含Fe₂O₃82.4%以上的优质铁黄（用200～250目筛子筛去较大的含水石膏晶体），再经700℃焙烧，可以得到Fe₂O₃含量达95.34%以上的氧化铁红;第三，由于用结晶度好的针铁矿晶核引相和亚硝酸钠催化剂，大大缩短了中和反应时间，完成整个合成反应，只需约30小时，经重复试验说明，前述日本专利方法的反应时间要多一倍，从而本发明可以提高生产效率一倍。

实施例：将调制好的硫酸酸洗钢材的废液30m³和α-FeOOH针铁矿晶核悬浮液30m³注入反应塔中，调整其硫酸亚铁浓度为50g/l左右，加热至68℃，加入硫酸亚铁摩尔数的白色菱镁矿粉，以10m³/min的速度向反应液中通入空气，保持反应液的PH值为3～4，在反应后期加入适量的亚硝酸钠，待全部铁离子反应完，合成反应即完成，全过程共30小时。料浆经压滤，漂洗，再压滤，最后水洗并在150℃烘干，得到含Fe₂O₃84.29%的优质铁黄。经700℃～850℃焙烧后，得到鲜明的红棕色的氧化铁红，其Fe₂O₃含量为96.21%。

Claims (8)

1、利用钢铁酸洗废液制取铁黄的工艺方法，在调制好的硫酸酸洗废液中，加入晶核引相，并在加热、通入空气氧化的同时，加入中和剂，控制PH值为3～4，反应完成后将料浆压滤，漂洗，再压滤，最后水洗并烘干，其特征是所说的中和剂是粉状的菱镁矿或白云石。

2、据权利要求1所说的工艺方法，其特征是所说菱镁矿或白云石是白色的，其盐酸不溶物含量小于0.5%，粉末细度小于200目。

3、据权利要求1所说的工艺方法，其特征是所说反应温度为50～80℃。

4、据权利要求1所说的工艺方法，其特征是所说烘干温度为120～150℃。

5、据权利要求1所说的工艺方法，其特征是所说晶核是用纯碱液中和结晶硫酸亚铁或工业硫酸和铁皮制成的硫酸亚铁而得到的暗黄色、结晶度好的α-FeOOH针铁矿晶核。

6、据权利要求1所说的工艺方法，其特征是所说晶核的悬浮液与硫酸酸洗废液的体积比为1∶1。

7、据权利要求1所说的工艺方法，其特征是所说晶核的悬浮液与硫酸酸洗废液加水调到硫酸亚铁的浓度为50g/l左右，所说中和剂的加入量与硫酸亚铁的摩尔数相当。

8、据权利要求1～7所说的工艺方法，其特征是反应后期加入适量的亚硝酸钠作催化剂。