CN105366732A - 利用氧化还原电位控制钢铁酸洗废液制铁过程中铁比例的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用氧化还原电位控制钢铁酸洗废液制铁过程中铁比例的方法；其特征是：在反应器内安装氧化还原电位测定仪；在反应器内加入钢铁酸洗废液，并使氧化还原电位测定仪的电极浸没在钢铁酸洗废液之内；在搅拌器的搅拌作用下，通过加料管向反应器内加入氧化剂，并控制溶液的氧化还原电位值为515～525mV时，停止氧化剂的加入。本发明避免了连续取样，并采用化学滴定或原子吸收仪等手段对试样中二价铁离子与三价铁离子的浓度进行测定，而是通过采用测定溶液的氧化还原电位值，间接地监测二价铁离子与三价铁离子的摩尔比，进而达到了实时地、准确地控制钢铁酸洗废液制铁过程中铁比例的目的。
Description
技术领域
本发明属于钢铁酸洗废液的处理，尤其涉及一种利用氧化还原电位控制钢铁酸洗废液制铁过程中铁比例的方法。
背景技术
酸洗工艺是钢材加工工艺中必不可少的环节，其方法是利用酸的腐蚀性将钢铁表面在热轧或热处理过程中与空气中的氧气和水蒸气接触形成的氧化薄膜和杂质去除掉，使钢铁表面性质得到改善，为钢铁后续的定型、冷轧和涂层工艺做准备，外排的残液就成为强腐蚀性的含有大量金属离子的难处理的废液。一般情况下，其盐酸含量达到5-15％，铁含量达到80-150g/L。如果将这些废液直接排放，会对生态环境造成极其严重的危害。因其巨大的生态安全隐患，被国家列入《国家危险废物名录》。对于钢铁酸洗废液的处理，目前多数采用中和法进行。其最大缺点是产生的沉渣占地面积大，运输费用高；其次，二次污染严重，且基本没有产品回收，造成了资源的极大浪费。其他诸如蒸发浓缩法和高温焙烧法等，尽管能回收酸洗废液中的盐酸和铁盐，但由于均需在盐酸气氛下600℃左右的高温进行，因而带来如下致命的缺点：工艺流程复杂、设备投资大、能耗高；高温下耐盐酸腐蚀材料难以解决；回收过程中的设备管道的堵塞、结疤等问题。
专利“钢铁酸洗废水制备纳米级四氧化三铁的方法”(申请号：201510198719.5)提出利用钢铁酸洗废液中的二价铁离子，通过氧化和沉淀等过程制备纳米级四氧化三铁的方法。该专利中，二价铁离子与三价铁离子的摩尔比是制备纳米级四氧化三铁的关键工艺参数，其控制在1:1.7～1.9。因此，如何准确、及时的测定钢铁酸洗废液在加入氧化剂，即钢铁酸洗废液的氧化过程中，溶液的二价铁离子与三价铁离子的摩尔浓度，以便及时的停止氧化剂的加入，关系到纳米级四氧化三铁制备的成功与否。对于钢铁酸洗废液氧化过程中二价铁离子与三价铁离子的浓度测定，其常用的手段为连续的从反应器中取样，并采用化学滴定或原子吸收仪等手段对试样进行测定。由于取样及相应的测定过程需要一定的时间，滞后性明显，因此无法及时的停止氧化剂的加入。其造成的后果表现为：当测定结果为1:1.7～1.9时，而反应器中实际的二价铁离子与三价铁离子的摩尔比已经不在上述的控制范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简便，能够实时、准确地监测和控制钢铁酸洗废液氧化过程中二价铁离子与三价铁离子的摩尔比的方法。
本发明的主要技术特征为：由于二价铁离子具有还原性，而三价铁离子具有氧化性，因此当溶液中二价铁离子与三价铁离子的含量不同，即二者的比例不同时，溶液具有不同的氧化还原电位值(ORP)。本发明的研究发现，当钢铁酸洗废液中二价铁离子与三价铁离子的摩尔比为1:1.7～1.9时，其对应的氧化还原电位值为515～525mV，摩尔比与氧化还原电位之间成线性关系，如图1所示。综上，本发明通过采用测定铁酸洗废液氧化过程中溶液的氧化还原电位值，从而间接地监测二价铁离子与三价铁离子的摩尔比，进而实时地、准确地达到控制钢铁酸洗废液制铁过程中铁比例的目的。
本发明的技术方案如下：
一种利用氧化还原电位控制钢铁酸洗废液制铁过程中铁比例的方法；在反应器内安装氧化还原电位测定仪；在反应器内加入钢铁酸洗废液，并使氧化还原电位测定仪的电极浸没在钢铁酸洗废液之内；在搅拌器的搅拌作用下，通过加料管向反应器内加入氧化剂，并控制溶液的氧化还原电位值为515～525mV时，停止氧化剂的加入。
本发明的主要优点在于：钢铁酸洗废液在加入氧化剂，即将废液中部分的二价铁氧化成三价铁的过程中，本发明避免了连续取样，并采用化学滴定或原子吸收仪等手段对试样中二价铁离子与三价铁离子的浓度进行测定，而是通过采用测定溶液的氧化还原电位值，间接地监测二价铁离子与三价铁离子的摩尔比，进而达到了实时地、准确地控制钢铁酸洗废液制铁过程中铁比例的目的。
附图说明
图1：二价铁离子与三价铁离子的摩尔比与氧化还原电位线性关系；
图2：反应装置示意图；
1-反应器；2-搅拌器；3-加料管；4-阀门；5-氧化还原电位测定仪。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
利用本发明的图1所示的摩尔比与氧化还原电位之间成线性关系，如图2所示反应装置举例说明如下：
实施例1
一种利用氧化还原电位控制钢铁酸洗废液制铁过程中二价铁离子与三价铁离子的摩尔比的方法，由下述步骤组成：
(1)在反应器1内安装氧化还原电位测定仪5；
(2)在反应器1内加入钢铁酸洗废液，并使氧化还原电位测定仪5的电极浸没在钢铁酸洗废液之内；
(3)在搅拌器2的搅拌作用下，通过加料管3向反应器1内加入氧化剂，并控制溶液的氧化还原电位值为515mV时，关闭阀门4，停止氧化剂的加入。
本实施例中，当溶液的氧化还原电位值为515mV时，经过取样和化学滴定分析，表明此时溶液中的二价铁离子与三价铁离子的摩尔比为1:1.7。而专利“钢铁酸洗废水制备纳米级四氧化三铁的方法”(申请号：201510198719.5)在钢铁酸洗废液氧化过程中，由于取样和分析消耗了一定的时间，未能及时的停止氧化剂的加入，其表现的结果为：当取样分析结果表明溶液中的二价铁离子与三价铁离子的摩尔比为1:1.7时，停止氧化剂的加入后，再次取样分析，其结果已经偏离了上述控制的比例。
实施例2
一种利用氧化还原电位控制钢铁酸洗废液制铁过程中二价铁离子与三价铁离子的摩尔比的方法，由下述步骤组成：
(1)在反应器1内安装氧化还原电位测定仪5；
(2)在反应器1内加入钢铁酸洗废液，并使氧化还原电位测定仪5的电极浸没在钢铁酸洗废液之内；
(3)在搅拌器2的搅拌作用下，通过加料管3向反应器1内加入氧化剂，并控制溶液的氧化还原电位值为520mV时，关闭阀门4，停止氧化剂的加入。
本实施例中，当溶液的氧化还原电位值为520mV时，经过取样和化学滴定分析，表明此时溶液中的二价铁离子与三价铁离子的摩尔比为1:1.8。而专利“钢铁酸洗废水制备纳米级四氧化三铁的方法”(申请号：201510198719.5)在钢铁酸洗废液氧化过程中，由于取样和分析消耗了一定的时间，未能及时的停止氧化剂的加入，其表现的结果为：当取样分析结果表明溶液中的二价铁离子与三价铁离子的摩尔比为1:1.8时，停止氧化剂的加入后，再次取样分析，其结果已经偏离了上述控制的比例。
实施例3
一种利用氧化还原电位控制钢铁酸洗废液制铁过程中二价铁离子与三价铁离子的摩尔比的方法，由下述步骤组成：
(1)在反应器1内安装氧化还原电位测定仪5；
(2)在反应器1内加入钢铁酸洗废液，并使氧化还原电位测定仪5的电极浸没在钢铁酸洗废液之内；
(3)在搅拌器2的搅拌作用下，通过加料管3向反应器1内加入氧化剂，并控制溶液的氧化还原电位值为525mV时，关闭阀门4，停止氧化剂的加入。
本实施例中，当溶液的氧化还原电位值为525mV时，经过取样和化学滴定分析，表明此时溶液中的二价铁离子与三价铁离子的摩尔比为1:1.9。而专利“钢铁酸洗废水制备纳米级四氧化三铁的方法”(申请号：201510198719.5)在钢铁酸洗废液氧化过程中，由于取样和分析消耗了一定的时间，未能及时的停止氧化剂的加入，其表现的结果为：当取样分析结果表明溶液中的二价铁离子与三价铁离子的摩尔比为1:1.9时，停止氧化剂的加入后，再次取样分析，其结果已经偏离了上述控制的比例。
本发明提出的一种利用氧化还原电位控制钢铁酸洗废液制铁过程中铁比例的方法，已通过实施例进行描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的技术变更与组合来实现本发明。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
Claims (1)
1.一种利用氧化还原电位控制钢铁酸洗废液制铁过程中铁比例的方法；其特征是：在反应器内安装氧化还原电位测定仪；在反应器内加入钢铁酸洗废液，并使氧化还原电位测定仪的电极浸没在钢铁酸洗废液之内；在搅拌器的搅拌作用下，通过加料管向反应器内加入氧化剂，并控制溶液的氧化还原电位值为515～525mV时，停止氧化剂的加入。
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