CN104445434A - 一种高纯氧化铁红水洗分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属材料领域，公开了高纯氧化铁红的水洗分离方法。其步骤为：(1)氧化铁红与水混合研磨后水洗的氧化铁红浆料中加入含铁电解质溶液并搅拌；(2)浆料静置10～15小时，分离下层沉降铁红物料和上层水洗液，并分别按(a)和(b)处理；(a)下层沉降铁红物料压滤后得到的滤饼进行干燥；(b)上层水洗液用过滤设备分离滤液和固体氧化铁红物料，排放滤液；(3)回收步骤(2)(a)中的压滤机所分离的液体，按步骤(2)(b)的方法处理；回收步骤(2)(b)中的固体氧化铁红物料，重复步骤(2)。本方法处理后，在水洗步骤的固液分离工序中，氧化铁红的流失率降低到1％以下，且解决了环保上废水排放的问题。

Description

一种高纯氧化铁红水洗分离方法

技术领域

本发明涉及金属材料领域，具体为高纯氧化铁红的生产工艺，尤其是高纯氧化铁红的水洗分离方法。

背景技术

高纯氧化铁红主要应用于高档软磁铁氧体材料和电池正极材料，可以用氧化铁红为原料，并加入水制成混合浆料，经过研磨使颗粒粒径达到纳米级，并通过纯水漂洗去除可溶盐，静置分层后，获得高纯氧化铁红。

一种现有的生产高纯氧化铁红的工艺，用采用宝钢鲁斯纳法氧化铁红作为原料，工艺流程为，将鲁斯纳法氧化铁红与水混合(如固液比1：1)，充分搅拌后，进入球磨机(钢球)进行粗磨5～6小时，再进入珍珠磨(氧化锆球)精磨2～3小时，利用纯水将浆料稀释3～5倍(如稀释至固液比1：4)，进行充分水洗，静置分层后，将下层浆料利用压滤设备进行固液分离，滤饼进入闪蒸设备烘干制粉。

这种工艺中，通过物理沉降和压滤设备，将水洗后的铁红浆料进行分离，得到含水率为20％左右的铁红，再进入闪蒸烘干。流程如下：(1)静置沉降分层——(2)排出上层母液水(含固量较高)——(3)下层浆料进入压滤机——(4)压滤机母液水排出——(5)含水率20％滤饼进入闪蒸，使水分挥发。

该工艺也存在以下几方面问题：

由于不易沉降问题。宝钢氧化铁在悬浮液中ZETA电位呈正，能够吸附同时带有极性的水分子，与水分子发生水合作用，结合形成难沉降络合物，在氧化铁固体回收过程中，大量固体物料流失。

部分氧化铁红粒径小。通过对压滤机排水口出来的液体进行粒径分布测试，能够通过压滤机滤布孔径(0.3)的氧化铁颗粒粒径为0.129(D10)，0.243D(50)，2.037(D90)。有较多粒径较小的氧化铁红颗粒不能通过滤布截留。

在该生产过程中，仅上述的固液分离工序就造成近15％的物料流失，使氧化铁红进一步磨细遭到阻碍，且排出的废水中含有大量铁红，极难将其中的铁红回收，不仅浪费物料，而且对环境造成压力。

因此，有必要对现有技术中高纯氧化铁红生产工艺尤其是球磨水洗之后的铁红浆料分离工艺进行改进。

发明内容

本发明旨在提供一种水洗分离氧化铁红浆料的方法。这种高纯氧化铁红产品主要应用于高档软磁铁氧体材料和电池正极材料。

高纯氧化铁红水洗分离方法，步骤包括：

(1)氧化铁红与水混合研磨之后，加入水进行水洗，所得到的氧化铁红浆料中加入含铁电解质溶液，并搅拌40～90分钟。

所述的氧化铁红优选为鲁斯纳法氧化铁红；水洗时所述的氧化铁红与水按1：0.8～1：1.5的重量比混合研磨，并且加水稀释后的氧化铁红浆料中固液比例为1：3～6。

含铁电解质溶液中，铁离子的浓度为0.6～2mol/L，优选为0.8～1.5mol/L；并且，铁离子为二价或三价铁离子，优选的含铁电解质溶液为硫酸铁溶液或硫酸亚铁溶液。在实际生产试验过程中，可以采用七水合硫酸亚铁。

含铁电解质溶液与氧化铁干粉的用量比为1～2.5L/1000kg，优选为1～2L/1000kg；含铁电解质溶液可以一次加入或分两次加入，分两次加入时，第一次和第二次所加入的含铁电解质中铁离子摩尔比为2：0.8～1.5，优选为2：1；充分搅拌后，能够使氧化铁颗粒快速沉淀。

(2)浆料继续静置10～15小时；分离下层沉降铁红物料和上层水洗液，并分别按(a)和(b)处理；

(a)下层沉降铁红物料进入压滤机，压滤后得到的氧化铁红滤饼进行干燥；

(b)上层水洗液用过滤设备进行过滤，分离滤液和固体氧化铁红物料，排放滤液；优选的，所述过滤设备为陶瓷膜过滤设备，陶瓷膜的孔径为40～60nm，更优选为50nm；操作压力为0.1～0.5Mpa，优选为0.2～0.4Mpa；通过无机陶瓷膜过滤设备进行过滤，分离滤液和固体氧化铁红物料，清澈的滤液可排入污水管道排放；

(3)回收步骤(2)(a)中的压滤机所分离的液体，按步骤(2)(b)的方法处理；

回收步骤(2)(b)中所分离的固体氧化铁红物料，重复步骤(2)进行处理。

通过上述方法处理，一方面通过电解质的添加，添加电负性较强的离子，中和氧化铁颗粒所带的正电性，使水合络合物分离，提高铁红浆料悬浮液在沉降过程中的颗粒沉降率，充分搅拌后，能够使氧化铁颗粒快速沉淀。通过压滤就可回收90％以上的氧化铁红物料。静置分离后的上层水洗液中固体含量小于0.1％。

另一方面，将经过沉降的上层水洗液和压滤机中排出的液体回收存放，通过增加无机陶瓷膜过滤设备，有效截留粒径较小的氧化铁红颗粒，基本达到完全的固液分离。陶瓷膜是以无机陶瓷材料经过高温烧结而成的非对称膜，呈多通道管状结构。膜分离是一种“错流过滤”过程，在压力驱动下，原料液在膜管内高速流动，分子物质沿垂直方向透过膜，固体颗粒被截留，从而达到超细粉体分离、浓缩的目的。经过过滤设备处理，排放的液体可完全符合排放标准，过滤设备截留的回收浆液(含固量约50％)重新进入压滤机回收。通过以上两项工艺的调整，使得高纯氧化铁红在固液分离过程中的回收率达到99％左右。

本方法还对管道容器进行调整设置：增加水洗液储存桶，将原静态储存槽中水洗液排出管道和压滤机液体排出管道接入水洗液储存桶。水洗液储存桶出水管道接入无机陶瓷膜过滤设备，无机陶瓷膜过滤设备滤出液可排入污水管道，用泵将滤去水分后的氧化铁红浆料抽回静态储存槽。

经过改进的工艺，在水洗步骤的固液分离工序中，氧化铁红的流失率降低到1％以下，甚至可低于0.01％，且解决了环保上废水排放的问题。

具体实施方式

实施例1～3中的设备包括静态储存槽、水洗液储存桶、压滤机和陶瓷膜过滤设备，静态储存槽的水洗液排出管道和压滤机液体排出管道接入水洗液储存桶，水洗液储存桶的出水管道接入无机陶瓷膜过滤设备，无机陶瓷膜过滤设备的滤出液可排污到污水管道。氧化铁红为鲁斯纳法氧化铁红。

实施例1

鲁斯纳法氧化铁红与纯水按比例1:1完成湿法研磨后，进入漂洗和固液分离流程：

(1)向2000kg料浆(其中干粉1000kg)中注入3000kg纯水进行水洗，然后加入1L硫酸亚铁溶液(其中七水硫酸亚铁含量为1～1.1mol/L)，搅拌30分钟，取样静置10分钟后，观测沉降情况，部分氧化铁颗粒悬浮；再补加0.5L上述的硫酸亚铁溶液，搅拌30分钟，再次取样继续静置10分钟，沉降情况良好。

(2)浆料打入静态储存槽，继续静置12小时；分离下层沉降铁红物料和上层水洗液，并分别按(a)和(b)处理；

(a)下层沉降铁红物料进入压滤机，压滤后得到的氧化铁红滤饼进入闪蒸机进行烘干打粉；

压滤机采用无机陶瓷膜过滤，陶瓷膜是以无机陶瓷材料经过高温烧结而成的非对称膜，呈多通道管状结构；陶瓷膜孔径为50nm。陶瓷膜压滤机的设备参数如下表所示：

(b)上层水洗液排入水洗液储存桶，并通过无机陶瓷膜过滤设备进行过滤，分离滤液和固体氧化铁红物料；清澈的滤液排入污水管道；

(3)步骤(2)(a)中的压滤机排水管道接入水洗液储存桶，将压滤分离的液体送入水洗液储存桶，重复步骤(2)(b)；

步骤(2)(b)中滤去水分后分离的固体氧化铁红物料(含固量约50％)用泵回收至静态储存槽，重复步骤(2)。

经检测，通过无机陶瓷膜过滤设备后排出清液含固量为0.0019g/L,压滤机滤饼含水率按20％计算，流失率＝【4000-(1000÷80％-1000)】×0.0019÷1000000＝0.0007125％。达到工艺改进目标。

实施例2

氧化铁红与纯水按比例1:1完成湿法研磨后，进入漂洗和固液分离流程。

步骤(1)中，向2000kg料浆(其中干粉1000kg)中注入3000kg纯水进行水洗，然后加入2L硫酸亚铁溶液(其中七水硫酸亚铁含量为1～1.1mol/L)搅拌30分钟，取样，静置10分钟后，观测沉降情况，沉降效果良好；继续搅拌30分钟。

步骤(2)和(3)同实施例1。

经检测，通过无机陶瓷膜过滤设备后排出清液含固量为0.0021g/L,压滤机滤饼含水率按20％计算，流失率＝【4000-(1000÷80％-1000)】×0.0021÷1000000＝0.0007875％，达到目标。

实施例3

氧化铁红与纯水按比例1:1完成湿法研磨后，进入漂洗和固液分离流程。

步骤(1)中，向2000kg料浆(其中干粉1000kg)中注入3000kg纯水进行水洗，然后加入1.5L硫酸亚铁溶液(其中七水硫酸亚铁含量为1～1.1mol/L)搅拌30分钟，取样，静置10分钟后，观测沉降情况，沉降效果良好；继续搅拌30分钟。

步骤(2)和(3)同实施例1。

经检测，通过无机陶瓷膜过滤设备后排出清液含固量为0.0026g/L,压滤机滤饼含水率按20％计算，流失率＝【4000-(1000÷80％-1000)】×0.0026÷1000000＝0.0009750％，达到目标。

通过验证，经无机膜设备处理后排出的废水通过宝钢环境监站检测悬浮物含量为1.6mg/L(上海市综合排放标准值为＜200mg/L)，色度值为32(上海市综合排放标准值为＜50)，经过该工艺处理后的废水中的悬浮物和色度指标达到排放标准要求。

对照例

按现有工艺处理，设备为：静态储存槽与压滤机相连。

氧化铁红与纯水按比例1:1完成湿法研磨后，向2000kg料浆(其中干粉1000kg)中注入3000kg纯水进行水洗，搅拌60分钟后浆料打入静态储存槽继续静置12小时；分离下层沉降铁红物料和上层水洗液。上层水洗液中固体含量0.6％～0.8％左右；下层沉降铁红物料经过压滤后得到含水率为20％左右的滤饼，进行闪蒸，整体回收率70％左右。压滤机处理得到的母液固体悬浮物含量1％左右，色度6400。

Claims (8)

1.一种高纯氧化铁红水洗分离方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)氧化铁红与水混合研磨之后，加入水稀释进行水洗，所得到的氧化铁红浆料中加入含铁电解质溶液，并搅拌40～90分钟；

含铁电解质溶液中的铁离子与氧化铁干粉的用量比为1～3mol/1000kg，铁离子为二价或三价铁离子；含铁电解质溶液中的铁离子的浓度为0.6～2mol/L；

含铁电解质溶液分一次加入或分两次加入，分两次加入时，第一次和第二次所加入的含铁电解质中铁离子摩尔比为2：0.8～1.5；

(2)浆料继续静置10～15小时；分离下层沉降铁红物料和上层水洗液，并分别按(a)和(b)处理；

(a)下层沉降铁红物料进入压滤机，压滤后得到的氧化铁红滤饼进行干燥；

(b)上层水洗液用过滤设备进行过滤，分离滤液和固体氧化铁红物料，排放滤液；

(3)回收步骤(2)(a)中的压滤机所分离的液体，按步骤(2)(b)的方法处理；

回收步骤(2)(b)中所分离的固体氧化铁红物料，重复步骤(2)进行处理。

2.权利要求1所述高纯氧化铁红水洗分离方法，其特征在于，所述的氧化铁红为鲁斯纳法氧化铁红。

3.权利要求1所述高纯氧化铁红水洗分离方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的氧化铁红与水按1：0.8～1：1.5的重量比混合研磨，并且加水稀释后的氧化铁红浆料中固液比例为1：3～6。

4.权利要求1所述高纯氧化铁红水洗分离方法，其特征在于，所述含铁电解质溶液为硫酸铁溶液或硫酸亚铁溶液。

5.权利要求1所述高纯氧化铁红水洗分离方法，其特征在于，含铁电解质溶液中铁离子的浓度为0.6～2mol/L；含铁电解质溶液与氧化铁干粉的用量比为1～2.5L/1000kg。

6.权利要求1所述高纯氧化铁红水洗分离方法，其特征在于，含铁电解质溶液中铁离子的浓度为0.8～1.5mol/L。

7.权利要求1所述高纯氧化铁红水洗分离方法，其特征在于，步骤(2)(b)中，用无机陶瓷膜过滤设备进行过滤，陶瓷膜的孔径为40～60nm；操作压力为0.1～0.5Mpa。

8.权利要求7所述高纯氧化铁红水洗分离方法，其特征在于，操作压力为0.2～0.4Mpa。