CN106044866A - 用冶炼废液生产氧化铁黑的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用冶炼废液生产氧化铁黑的方法，在主成分为硫酸亚铁的冶炼废液中加入少量硫化钠，再用碳酸钙调节PH值到4~5，过滤得到硫酸亚铁溶液；往硫酸亚铁溶液中加入石灰乳制氢氧化亚铁凝胶，调节凝胶PH值为7~11，加温到90~100℃，通入空气氧化；氧化结束后，往所得的黑色浆料中加入分散剂，再用专用的分级筛把浆料中的硫酸钙分离，黑色浆料过滤、水洗、干燥、粉碎即得到氧化铁黑颜料产品。本方法生产的氧化铁黑产品各项检测指标达到了国标GB/T1863‑2008中铁黑的标准，着色力指标略优于目前市场上销售的4330氧化铁黑。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶炼废液的综合利用方法领域，具体为一种用冶炼废液生产氧化铁黑的方法。
背景技术
在湿法黄金冶炼或海绵铜生产过程中，会产生较多的废液，废液的主要成分是硫酸亚铁，还含有微量量的铜、铅、砷、铝、硅等杂质元素。冶炼企业一般把这些废液送到废水处理站，中和暴气后，压滤得到的废固作为危废渣处理，这样传统的处理方法既产生大量的危废渣，又浪费了硫酸亚铁资源。
氧化铁黑简称铁黑，分子式为Fe3O4，它具有饱和的蓝墨光黑色，遮盖力及着色力均很高，对光和大气的作用十分稳定。铁黑主要用于建筑行业、涂料行业及油墨、印刷行业等。在建筑涂料、彩色水泥瓦、水泥路面砖、人造大理石、人造花岗岩、彩色混凝土等各种有色建筑材料上广泛使用。
因此，如何将湿法黄金冶炼或海绵铜生产过程中产生的废液进行综合处理，获得应用广泛的氧化铁黑，是一个值得研究的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种用湿法黄金冶炼或铁粉置换法生产海绵铜过程中产生的主要成分是硫酸亚铁的冶炼废液生产氧化铁黑颜料的方法。
本发明的目的是这样实现的：
用冶炼废液生产氧化铁黑的方法，包括以下步骤：
（1）、在湿法黄金冶炼或铁粉置换法生产海绵铜过程中产生的冶炼废液中加入硫化钠，硫化钠和废液中的包括铜、铅或砷的元素形成硫化物沉淀，除去溶液中的有害元素；然后用碳酸钙调节PH值，使溶液中的铝和硅沉淀，过滤得到符合生产要求的硫酸亚铁溶液；
（2）、调节步骤（1）中所制得的硫酸亚铁溶液浓度，然后加入中和剂石灰乳，与硫酸亚铁溶液生成氢氧化亚铁凝胶；
（3）、用蒸汽加热步骤（2）中制得的氢氧化亚铁的凝胶至反应温度，用石灰乳调节PH值，通入空气氧化，氧化结束后得到黑色浆料；氧化过程中要控制温度和PH值在要求指标范围内；
（4）、向步骤（3）所得的黑色浆料中加入分散剂，用分级筛进行过筛，铁黑浆料压滤、水洗、干燥、粉碎即得氧化铁黑颜料产品。
所述的步骤（1）中硫化钠的用量为溶液量的0.02~0.03%，以理论需求量的2倍过量加入；
碳酸钙调节PH值至4-5；
用石灰乳中和硫酸亚铁生成氢氧化亚铁凝胶，所述的石灰乳的成分是氢氧化钙悬浮液；
中和时硫酸亚铁浓度为100~400g/L；
步骤（3）中用空气氧化氢氧化亚铁凝胶，氧化反应条件为：用石灰乳调节PH值至7~11，反应温度为90-1000C。
所述的氧化反应条件为：用石灰乳调节PH值至8~9，反应温度为93-950C。
积极有益效果：本发明用冶炼废液生产氧化铁黑的方法，可充分利用工业废料生产出合格的氧化铁黑产品，大幅度减少了危废渣的排放量，减少了对环境的污染；本发明生产出的氧化铁黑颜料，产品质量好、生产成本低、纯度高、晶粒细，粒径均匀，具有饱和蓝墨光黑色；在前阶段先把废液中的微量有害元素完全去除，产品达到了一般工业领域对重金属和砷的指标要求；该铁黑对光和大气作用十分稳定，着色力高、遮盖力强，适用于建筑行业、涂料行业等领域。
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：
用冶炼废液生产氧化铁黑的方法，包括以下步骤：
（1）、在湿法黄金冶炼或铁粉置换法生产海绵铜过程中产生的冶炼废液中加入硫化钠，硫化钠和废液中的包括铜、铅或砷的元素形成硫化物沉淀，除去溶液中的有害元素；然后用碳酸钙调节PH值，使溶液中的铝和硅沉淀，过滤得到符合生产要求的硫酸亚铁溶液；
（2）、调节步骤（1）中所制得的硫酸亚铁溶液浓度，然后加入中和剂石灰乳，与硫酸亚铁溶液生成氢氧化亚铁凝胶；
（3）、用蒸汽加热步骤（2）中制得的氢氧化亚铁的凝胶至反应温度，用石灰乳调节PH值，通入空气氧化，氧化结束后得到黑色浆料；氧化过程中要控制温度和PH值在要求指标范围内；
（4）、向步骤（3）所得的黑色浆料中加入分散剂，用分级筛进行过筛，铁黑浆料压滤、水洗、干燥、粉碎即得氧化铁黑颜料产品。
所述的步骤（1）中硫化钠的用量为溶液量的0.02~0.03%，以理论需求量的2倍过量加入；
碳酸钙调节PH值至4-5；
用石灰乳中和硫酸亚铁生成氢氧化亚铁凝胶，所述的石灰乳的成分是氢氧化钙悬浮液；
中和时硫酸亚铁浓度为100~400g/L；
步骤（3）中用空气氧化氢氧化亚铁凝胶，氧化反应条件为：用石灰乳调节PH值至7~11，反应温度为90-1000C。
氧化结束后，氢氧化亚铁全部转化为四氧化三铁，四氧化三铁以晶体的形式存在，其晶体粒子原级粒径小于0.6微米，而前期中和生成的硫酸钙晶体粒子大于10微米，两种物质间晶体粒径的差异，可以通过分级筛来分离。在浆料中加入固体量0.1%的分散剂，使晶体粒子处于分散状态，用分级筛筛分，粒子粒径小的铁黑穿过筛网在浆料中，粒子粒径大的硫酸钙留在筛网上，达到了分离两种不同粒径物质的目的。
本发明用冶炼废液生产氧化铁黑的方法，可充分利用工业废料生产出合格的氧化铁黑产品，大幅度减少了危废渣的排放量，减少了对环境的污染；本发明生产出的氧化铁黑颜料，产品质量好、生产成本低、纯度高、晶粒细，粒径均匀，具有饱和蓝墨光黑色；在前阶段先把废液中的微量有害元素完全去除，产品达到了一般工业领域对重金属和砷的指标要求；该铁黑对光和大气作用十分稳定，着色力高、遮盖力强，适用于建筑行业、涂料行业等领域。
实施例1
取3500ml冶炼废液于5L的烧杯中，搅拌，滴入5.25g20%的硫化钠溶液，再慢慢加入细度200目碳酸钙粉末，调节至PH=4.0，抽滤，分析滤液硫酸亚铁浓度（以FeSO4·7H2O表示）为290g/L。把硫酸亚铁溶液重新倒入5L烧杯中，搅拌，慢慢加入石灰乳，调节PH=7.0，加热至90℃，通入空气氧化，氧化过程保持PH=7.0，温度90℃。至浆料变成黑色，取样观察沉淀和水显著分层时，氧化反应结束。加入0.8g分散剂，用实验型分级筛过筛，一边筛一边用少量水冲洗。筛完后浆料抽滤，用水洗涤，之后在烘箱烘干，得到铁黑取样分析。
实施例2
取3500ml冶炼废液于5L的烧杯中，搅拌，适当加热，滴入5.25g20%的硫化钠溶液，再慢慢加入细度200目碳酸钙粉末，调节至PH=5.0，抽滤，分析滤液硫酸亚铁浓度（以FeSO4·7H2O表示）为286g/L。把硫酸亚铁溶液重新倒入5L烧杯中，搅拌，慢慢加入石灰乳，调节PH=9.0，加热至95℃，通入空气氧化，氧化过程保持PH=9.0，温度95℃；后面做法同实施例一。
实施例3
取3500ml冶炼废液于5L的烧杯中，搅拌，滴入5.25g20%的硫化钠溶液，再慢慢加入细度200目碳酸钙粉末，调节至PH=4.5，抽滤，分析滤液硫酸亚铁浓度（以FeSO4·7H2O表示）为289g/L。把硫酸亚铁溶液重新放入5L烧杯中，搅拌，慢慢加入石灰乳，调节PH=11，加热至100℃，通入空气氧化，氧化过程保持PH=11，温度100℃。后面做法同实施例一。
实施例4
在35M3的净化槽中加入25M3的冶炼废液，搅拌，缓慢加入36Kg20%的硫化钠溶液，用螺旋机缓慢加入细度200目的碳酸钙粉末，调节至PH=4.0，压滤，滤液泵入硫酸亚铁储槽。把储槽中的硫酸亚铁溶液20M3泵入40M3的氧化槽中，分析硫酸亚铁浓度（以FeSO4·7H2O表示）为255g/L，搅拌，缓慢加入石灰乳，调节至PH=8.5，开蒸汽加热至90℃后，通入空气氧化，氧化反应过程中，控制PH=8.0~8.5，温度90~95℃，浆料变黑后，取样于烧杯中观察，当沉淀和水能显著分层时，氧化反应结束。加入4.5Kg分散剂，把浆料泵到分级筛中筛分，筛分后的铁黑浆料经压滤、水洗、干燥、粉碎后即为氧化铁黑产品，取样分析。
实施例5
在35M3的净化槽中加入25M3的冶炼废液，搅拌，缓慢滴加36Kg20%的硫化钠溶液，用螺旋机缓慢加入细度200目的碳酸钙粉末，调节至PH=4.5，压滤，滤液泵入硫酸亚铁储槽。把储槽中的硫酸亚铁溶液20M3泵入40M3的氧化槽中，分析硫酸亚铁浓度（以FeSO4·7H2O表示）为278g/L，搅拌，缓慢加入石灰乳，调节至PH=11，开蒸汽加热至95℃后，通入空气氧化，氧化反应过程中，控制PH=10~11，温度95~100℃，浆料变黑后，取样于烧杯中观察，当沉淀和水能显著分层时，氧化反应结束。加入5Kg分散剂，把浆料泵到分级筛中筛分，筛分后的铁黑浆料经压滤、水洗、干燥、粉碎后即为氧化铁黑产品，取样分析。
对上述五个实施例的样品参照国标GB/T1863-2008分析，采用目前市场上需求量较大的上海一品4330氧化铁黑作为检测的标准样品。检测结果见表一：
上述数据说明，本发明方法生产的氧化铁黑产品，各项检测指标达到了国标GB/T1863-2008的标准，对颜料铁黑最重要的着色力指标，略高于所采用的上海一品4330标准样。
边搅拌边将中和剂30%的液体烧碱约865Kg加入硫酸亚铁水溶液中生成氢氧化亚铁，体系PH值为8.5；
把制好的氢氧化亚铁用泵输送入5000L的反应罐，用蒸气控制温度在950C，PH值在8.5左右，边搅拌边通入流量为0.3m3/min的空气，进行氧化反应生成铁黑；
经检测本例产品含Fe3O4 96.5％；与行业指定标样比，着色力为160%。
下面是实施例2-4生产方法的主要技术数据：
实施例2 实施例3 实施例4
-------------------------------------------------------------------------
亚铁盐水溶液（浓度） 30% 40% 50%
中和剂 固碱 42%液碱 30%液碱
中和后PH值 7.5 8 9
氧化反应温度 90 95 100
氧化反应PH值 7.5 8 9
-------------------------------------------------------------------------------------------------实施例2-4生产的产品均可取得与实施例1基本相同的效果。
上述实施例仅用于说明本发明具体实施的技术方案而非对其进行限制，所属技术领域的普通技术人员应该理解，在不违背本发明宗旨的前提下，未改变其性能或用途对本发明的实施方式进行的任何等同替代或明显变型，均应涵盖在本发明请求保护的范围内。
Claims (7)
1.用冶炼废液生产氧化铁黑的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、在湿法黄金冶炼或铁粉置换法生产海绵铜过程中产生的冶炼废液中加入硫化钠，硫化钠和废液中的包括铜、铅或砷的元素形成硫化物沉淀，除去溶液中的有害元素；然后用碳酸钙调节PH值，使溶液中的铝和硅沉淀，过滤得到符合生产要求的硫酸亚铁溶液；
（2）、调节步骤（1）中所制得的硫酸亚铁溶液浓度，然后加入中和剂石灰乳，与硫酸亚铁溶液生成氢氧化亚铁凝胶；
（3）、用蒸汽加热步骤（2）中制得的氢氧化亚铁的凝胶至反应温度，用石灰乳调节PH值，通入空气氧化，氧化结束后得到黑色浆料；氧化过程中要控制温度和PH值在要求指标范围内；
（4）、向步骤（3）所得的黑色浆料中加入分散剂，用分级筛进行过筛，铁黑浆料压滤、水洗、干燥、粉碎即得氧化铁黑颜料产品。
2.根据权利要求1所述的用冶炼废液生产氧化铁黑的方法，其特征在于：所述的步骤（1）中硫化钠的用量为溶液量的0.02~0.03%，以理论需求量的2倍过量加入。
3.根据权利要求1所述的用冶炼废液生产氧化铁黑的方法，其特征在于：碳酸钙调节PH值至4-5。
4.根据权利要求1所述的用冶炼废液生产氧化铁黑的方法，其特征在于：用石灰乳中和硫酸亚铁生成氢氧化亚铁凝胶，所述的石灰乳的成分是氢氧化钙悬浮液。
5.根据权利要求1所述的用冶炼废液生产氧化铁黑的方法，其特征在于：中和时硫酸亚铁浓度为100~400g/L。
6.根据权利要求1所述的用冶炼废液生产氧化铁黑的方法，其特征在于：步骤（3）中用空气氧化氢氧化亚铁凝胶，氧化反应条件为：用石灰乳调节PH值至7~11，反应温度为90-1000C。
7.根据权利要求1所述的用冶炼废液生产氧化铁黑的方法，其特征在于：所述的氧化反应条件为：用石灰乳调节PH值至8~9，反应温度为93-950C。
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