CN104229956A - 一种利用盐酸酸洗废液生产聚合氯化铁铝的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用盐酸酸洗废液生产聚合氯化铁铝的方法，其合成主要原料为盐酸酸洗废液和铝钒土粉，盐酸含量为10%～15%；在50℃～60℃温度下，加入氯酸盐类氧化剂并搅拌1.5h～2.5h，使二价铁离子全部氧化为三价铁离子；按铝钒土粉和盐酸酸洗废液的质量比为1∶0.10～0.15的比例加入铝钒土粉，在50℃～80℃温度下搅拌反应1.5h～3h，对所得溶液进行过滤，并按照[P/(Fe+Al)](摩尔比)=1∶0.04～0.10的比例在滤液中加入稳定剂，继续搅拌反应30～90分钟，反应结束，冷却至室温，本发明为酸废液处理和混凝剂的生产提供了反应时间短、温度低、反应温和、成本低和铝含量高的生产工艺，达到以废治废的目的，具有很好的经济、社会和环境效益。

Description

一种利用盐酸酸洗废液生产聚合氯化铁铝的方法

技术领域

本发明属于冶金废弃物循环利用领域，具体涉及一种利用盐酸酸洗废液生产聚合氯化铁铝及其制备方法。

背景技术

在钢铁制品的生产和加工过程中，常常要用盐酸进行表面处理，以除去钢材表面的锈蚀物。当清洗进行到一定程度时，酸洗液中酸浓度降低，酸洗速率变慢，必须更换新酸以维持合适的酸洗速率，由此产生大量的酸洗废液，其中含有大量的亚铁离子和游离酸。我国每年酸洗废液排放量近百万立方米。由于酸洗废液会对环境造成严重污染和破坏，目前已被列为危险废物进行管理。

目前，大型钢铁企业一般采用鲁滋纳法回收盐酸，同时产生副产品氧化铁红，但是此方法投资运营成本高、能耗高，处理过程中还产生对环境有害的酸碱泥等固体废弃物。而一些小型钢铁企业没有条件对酸废液进行回收利用，一般采用加碱中和的方法处理后外排，由于含酸废液经过加碱中和处理，经常出现pH超标或悬浮物SS超标情况，外排时对管线和环境造成严重影响，而且每年要交纳数目可观的排污费，在产生环境问题的同时，也是对废液中的酸和铁资源的一种浪费。酸废液处理成本高且难以达标排放，一直是困绕钢铁企业的环保难题，寻找一个低成本、低能耗、无污染的酸洗废液回收利用方法，具有重要的现实意义。

近些年来，对钢铁盐酸酸洗废液的处理和回收利用得到了一定的重视，其中一个主要方面就是利用其作为生产无机混凝剂聚合氯化铁的原料。聚合氯化铁的稳定性差，在一定程度上限制了其生产和使用。聚合铁铝复合混凝剂综合了铁盐和铝盐两种混凝剂的优点，克服了铁盐的出水不清、色度高、稳定性差和铝盐的矾花生成速度慢、质量轻等缺点，具有比单一铁盐或铝盐更优良的混凝性能。

利用酸洗废液制备聚合氯化铁、聚合氯化铝铁混凝剂已有许多专利和文献，但这些专利和文献报道的产品多是以铝盐为主的铝铁复合混凝剂，且合成工艺较为复杂，生产过程中需要高温高压，生产过程中，很多游离酸被其它碱中和，浪费了酸资源，也使产品中多了一些无混凝作用的杂质。仅专利CN 100554177C是以铁盐为主的聚合氯化铁铝复合混凝剂，其利用酸洗废液和铝酸钙粉为原料制备聚合氯化铁铝复合混凝剂，由于铝酸钙粉中的CaO会中和酸，降低了产品中铝的含量，在发挥铝盐混凝剂作上有些欠缺。被浪费的酸生成了副产物氯化钙，无混凝作用。

发明内容

本发明公开一种利用盐酸酸洗废液生产聚合氯化铁铝的方法，用盐酸酸洗废液和铝钒土粉生产聚合氯化铁铝复合混凝剂。克服铁、铝混凝剂的缺点，发挥各自的长处，在处理好盐酸酸洗废液的同时，又生产了性能良好的聚合氯化铁铝复合混凝剂，为酸废液处理和混凝剂的生产提供了生产工艺，达到以废治废的目的，具有很好的经济效益、社会效益和环境效益。

本发明用盐酸酸洗废液和铝钒土粉生产聚合氯化铁铝的方法，其特征在于该方法的具有以下的工艺过程和步骤：

（1）合成原料的准备

本发明的合成主要原料为盐酸酸洗废液和铝钒土粉，盐酸酸洗液中的Fe²⁺浓度为115 g/L~137 g/L，按质量百分比，盐酸含量为10%~15%；铝钒土粉中的Al₂O₃含量为75%~88%；

（2）盐酸酸洗废液氧化处理

将上述盐酸酸洗废液放置于反应器中，在50℃~60℃温度下，分批加入氯酸盐类氧化剂并搅拌1.5h~2.5h，使二价铁离子全部氧化为三价铁离子；

（3）聚合氯化铁铝的合成

按铝钒土粉和盐酸酸洗废液的质量比为1：0.10~0.15的比例加入铝钒土粉，在50℃~80℃温度下搅拌反应1.5h~3h，使固体粉末原料最大限度反应溶入到液相中，让铝离子和铁离子进行复合聚合；

（4）过滤加入稳定剂

对（3）所得溶液进行过滤，得到滤液，并按照[P/(Fe+Al)](摩尔比)=1：0.04~0.10的比例在滤液中加入稳定剂磷酸盐或磷酸二氢盐，继续搅拌反应30~90分钟，反应结束，冷却至室温，即得液体复合混凝剂聚合氯化铁铝。

本发明具有如下的优点和特点:

（1）对盐酸酸洗废液进行综合利用，在降低聚合氯化铝铁复合混凝剂生产成本的同时，消除了环境污染，达到以废治废目的，实现酸洗废液的资源化利用。

（2）利用酸洗废液和铝钒土粉为原料，大大降低聚合氯化铁铝的生产成本；产品主要用于生活污水和工业废水的净化处理，可以大大降低废水处理的成本。该复合混凝剂铝含量较其它聚合铁铝高，成本低，更能发挥铁系和铝系混凝剂的优势，有利于该新型混凝剂推广应用。

（3）生产所需反应温度较其它工艺低，能有效降低能耗。

（4）采用磷酸盐或磷酸二氢盐作为稳定剂，提高了产品的稳定性，长期放置不会产生沉淀。

（5）工艺流程简单，设备少，易操作，所得产品质量稳定，性能优良。

（6）用氧化当量高的氯酸盐氧化剂把废液中的二价铁离子氧化为三价铁离子，消除了聚合铁铝混凝剂中亚铁离子影响水处理性能的缺点。

本发明利用盐酸酸洗废液和铝钒土为原料制备聚合氯化铁铝复合混凝剂，能够克服铁、铝混凝剂的缺点，发挥自各的长处。

在解决好高成本处理盐酸酸洗废液和污染环境问题的同时，又生产了性能良好、成本低的聚合氯化铁铝复合混凝剂，为酸废液处理和混凝剂的生产提供了反应时间短、温度低、反应温和、成本低和铝含量高的生产工艺，达到以废治废的目的，具有很好的经济效益、社会效益和环境效益。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

利用酸洗废液和铝钒土粉为原料，大大降低聚合氯化铁铝的生产成本，提高了产品中铝的含量，更能发挥铁、铝混凝剂的优势，提高了产品的性能。产品主要用于生活污水和工业废水的净化处理，可以降低废水处理的成本。

对盐酸酸洗废液进行综合利用，在降低聚合氯化铝铁复合混凝剂生产成本的同时，节约了酸废液处理成本，消除了环境污染，达到以废治废目的，实现酸洗废液的资源化利用。

以下实施例所用原料成分见表1和表2

表1 铝钒土粉成分，按质量百分比，

成分	Na2O	K2O	SiO2	Al2O3	TFe	CaO	MgO	TiO2
									含量（%）	0.057	0.20	7.07	85.30	1.74	0.38	0.14	3.68

表2 盐酸酸洗废液成分，按质量百分比，

成分	HCl	FeCl2
			含量（%）	15.0	26.9

实施例1

称取盐酸酸洗废液1260 g置于反应器中，常压下，加热到50℃~60℃，边搅拌边分批加入氯酸钾氧化剂54g，搅拌2.0h。然后加入100.0g铝钒土粉，在50℃~80℃温度下搅拌反应3.0h。最后趁热过滤，在滤液中加入41.13g磷酸钠稳定剂，搅拌溶解即得到稳定的复合混凝剂聚合氯化铁铝，具体成分见表3。

表3  实施例1聚合氯化铁铝成分表，按质量百分比，

成分	Fe2O3	A12O3	盐基度	Fe2+
					含量（%）	14.40	6.53	7.34	<0.1

实施例2

称取盐酸酸洗废液1260 g置于反应器中，常压下，加热到50℃~60℃，边搅拌边分批加入氯酸钠氧化剂44g，搅拌2.5h。然后加入90.0g铝钒土粉，在50℃~80℃温度下搅拌反应2.0h。最后趁热过滤，在滤液中加入28.80g磷酸二氢钠稳定剂，搅拌溶解即得到稳定的复合混凝剂聚合氯化铁铝，具体成分见表4。

表4  实施例2聚合氯化铁铝成分表，按质量百分比，

成分	Fe2O3	A12O3	盐基度	Fe2+
					含量（%）	14.50	5.86	6.18	<0.1

实施例3

称取盐酸酸洗废液1260 g置于反应器中，常压下，加热到50℃~60℃，边搅拌边分批加入氯酸钾氧化剂50g，搅拌2.5h。然后加入80.0g铝钒土粉，在50℃~80℃温度下搅拌反应2.5h。最后趁热过滤，在滤液中加入37.70g磷酸钠稳定剂，搅拌溶解即得Fe₂O₃ 百分含量为14.65%，A1₂O₃ 百分含量为5.25%，盐基度为5.16%，Fe²⁺浓度低于0.1%的稳定性聚合氯化铁铝，具体成分见表5。

表5  实施例3聚合氯化铁铝成分表，按质量百分比，

成分	Fe2O3	A12O3	盐基度	Fe2+
					含量（%）	14.65	5.25	5.16	<0.1

Claims (1)

1.一种利用盐酸酸洗废液生产聚合氯化铁铝的方法，其特征在于该方法的具有以下的工艺步骤：

（1）合成原料的准备

合成原料为盐酸酸洗废液和铝钒土粉，盐酸酸洗液中的Fe²⁺浓度为115g/L~137 g/L，按质量百分比，盐酸含量为10%~15%；铝钒土粉中的Al₂O₃含量为75%~88%；

（2）盐酸酸洗废液氧化处理

将上述盐酸酸洗废液放置于反应器中，在50℃~60℃温度下，分批加入氯酸盐类氧化剂并搅拌1.5h~2.5h，使二价铁离子全部氧化为三价铁离子；

（3）聚合氯化铁铝的合成

按铝钒土粉和盐酸酸洗废液的质量比为1：0.10~0.15的比例加入铝钒土粉，在50℃~80℃温度下搅拌反应1.5h~3h，使固体粉末原料最大限度反应溶入到液相中，让铝离子和铁离子进行复合聚合；

（4）过滤加入稳定剂

对（3）所得溶液进行过滤，得到滤液，并按照[P/(Fe+Al)](摩尔比)=1：0.04~0.10的比例在滤液中加入稳定剂磷酸盐或磷酸二氢盐，继续搅拌反应30~90分钟，反应结束，冷却至室温，即得液体复合混凝剂聚合氯化铁铝。