CN106745219A - 一种硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废弃物综合利用领域，具体涉及一种利用硫酸法钛白粉生产过程中的硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法。其包括以下步骤：(1)废弃物经酸化分离得人造金红石；(2)滤液经沉淀分离、焙烧得氧化铁红；(3)上一工序所得滤液经浓缩烘干得氯化铵。本发明利用硫酸法钛白粉生产过程中的硫酸亚铁提纯除杂废弃物进行综合利用，实现了固体废弃物的综合利用和产品价值的提升，使硫酸法钛白粉生产过程中的硫酸亚铁提纯除杂废弃物进行增值，由单一的固体废物，通过分离沉淀合成得到三种化工产品，易于实施，变废为宝。
Description
技术领域
本发明涉及废弃物综合利用领域，具体涉及一种利用硫酸法钛白粉生产过程中的硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法。
背景技术
硫酸亚铁是制备铁系颜料和铁氧体的重要原料，目前，硫酸亚铁的最大来源是硫酸法钛白粉生产过程中产生的副产品七水硫酸亚铁。该硫酸亚铁夹杂大量的杂质，直接影响到后序生产的使用和产品质量，因此必须将其夹杂的杂质进行去除。硫酸法钛白粉生产过程中产生的硫酸亚铁杂质如表1所述。
表1硫酸法钛白粉副产硫酸亚铁杂质情况
| 化合物 | FeSO4.7H2O | MnSO4.7H2O | Al2(SO4)3.18H2O | CaSO4.2H2O | TiOSO4 | 水不溶物 |
| 含量％ | 88－95 | 05－1.5 | 0.2－0.5 | 0.11－0.23 | 0.8－3.0 | 1－5 |
因此在制备其他铁系颜料时必须将硫酸亚铁夹杂的杂质进行去除，精制处理1吨硫酸亚铁，除杂废弃物大致产生50-60公斤。所以产生的废弃物必须进行处置，如何处置，变废为宝，是需要解决的关键问题。
表2硫酸亚铁提纯后除杂废弃物的组成情况
| 元素 | Na | Mg | Al | Si | P | S |
| 含量％ | 0.4699 | 0.218 | 0.4409 | 0.156 | 0.03118 | 10.25 |
| 元素 | Cl | K | Ca | Ti | Cr | Mn |
| 含量％ | 0.04632 | 0.01803 | 0.02796 | 49.20 | 0.05412 | 0.7159 |
| 元素 | Fe | Zn | Zr | Nb | Bi | |
| 含量％ | 38.16 | 0.03323 | 0.01321 | 0.1535 | 0.02034 | ∑99.36428 |
按照废弃物组成进行分析发现，废弃物组成主要的元素为钛、铁和硫。将主要元素折合为氧化物计算得到如下情况：
表3废弃物主要元素折合为氧化物的组成情况
| 项目 | 氧化物％ |
| Ti＝＝TiO2 | TiO2＝82.068％ |
| S＝＝H2SO4 | H2SO4＝31.39％ |
| Fe＝＝FeSO4 | FeSO4＝103.577％ |
因此，将硫酸法钛白粉生产过程中产生的硫酸亚铁提纯后的废弃物进行综合利用的关键是钛硫铁三元素的利用。但是目前企业均没有实现综合利用或者是资源转化，基本是以堆存为主，因为含有硫酸盐，堆存的结果是造成环境污染，并且存在环境风险，尤其是随着环保的加强，进行资源综合利用迫在眉睫。
发明内容
针对现有技术的不足之处和缺陷，本发明的目的在于提供一种利用硫酸法钛白粉生产过程中的硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法，消除硫酸盐的环境风险，得到无害化处理并且变废为宝，制备出多个化工产品。
本发明采用的技术方案如下：
一种硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法，包括以下步骤：
(1)废弃物经酸化分离得人造金红石；
(2)滤液经沉淀分离、焙烧得氧化铁红；
(3)上一工序所得滤液经浓缩烘干得氯化铵。
所述步骤(1)中将废弃物置于稀盐酸罐中，充分搅拌后打入板框内进行固液分离，所得滤饼经烘干脱水、煅烧、粉碎得人造金红石，滤液进入下一工序备用。
所述步骤(1)中用自来水配置质量浓度为20-25％的稀盐酸1000L，加入废弃物300kg，用桨叶式搅拌充分搅拌40-80min，搅拌速度控制在20-50转/min。
所述步骤(1)中滤饼经烘干脱水后，采用马弗炉或回转窑继续升温至800-860℃，保温30-60min，待物料自然冷却后，粉碎至200目通过率大于95％即得人造金红石。
所述步骤(2)中向前一工序滤液中加入氨水，充分沉淀滤液中的铁离子，采用空气搅拌进行氧化后，经板框过滤，所得滤饼烘干焙烧得氧化铁红，滤液备用。
所述步骤(2)中氨水的质量浓度为10-15％，进行氧化搅拌时间为30-60min。
所述步骤(2)中滤饼进入马弗炉，温度控制在100-130℃，进行低温脱水后，继续升温至600-650℃，保持温度30-60min，自然降温冷却，得到氧化铁红。
所述步骤(3)中将上一工序备用的滤液进行加热浓缩后，自然降至室温，使氯化铵结晶析出。
所述步骤(3)中加热浓缩温度控制在90-100℃，时间控制在90-120min以内，加热浓缩至氯化铵的浓度为200-300g/L。
本发明考虑到废弃物主要组成为二氧化钛、硫酸铁盐，利用二氧化钛不溶于稀盐酸的性质，通过加入稀盐酸使二氧化钛与其他杂质分离，分离后的滤液加入氨水沉淀得到氢氧化铁，烘干焙烧得到氧化铁红，滤液浓缩烘干得到氯化铵产品。
本发明的有益效果在于：
利用硫酸法钛白粉生产过程中的硫酸亚铁提纯除杂废弃物进行综合利用，实现了固体废弃物的综合利用和产品价值的提升，使硫酸法钛白粉生产过程中的硫酸亚铁提纯除杂废弃物进行增值，由单一的固体废物，通过分离沉淀合成得到三种化工产品，易于实施，变废为宝。
附图说明
图1为本发明所述工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
用自来水配置质量浓度为20％的稀盐酸1000L，称量废弃物300kg放置于已经配置好的稀盐酸罐中，用桨叶式搅拌充分搅拌40min后，搅拌速度控制在20转/min。将料液通过泵打入板框内，进行固液分离，滤饼进行烘干脱水后，可以采用马弗炉或者回转窑，继续升温至800℃，然后保温30min后，物料自然冷却后，进行粉碎至200目通过率大于95％，即得人造金红石产品，滤液进入下一工序备用。向前一工序滤液中加入质量浓度10％左右的氨水，充分沉淀滤液中的铁离子，然后采用空气搅拌进行氧化，进行氧化搅拌30min，停止搅拌，进行板框过滤，滤饼进入马弗炉，温度控制在100℃，进行低温脱水后，继续升温至600℃后，保持温度30min，自然降温冷却，得到氧化铁红产品，滤液备用。将上一工序备用的滤液加热浓缩，温度控制在90℃，时间控制在90min以内，加热浓缩到氯化铵的浓度为200g/L后，自然降至室温，使氯化铵结晶析出，即得氯化铵产品。
实施例2
用自来水配置质量浓度为25％的稀盐酸1000L，称量废弃物300kg放置于已经配置好的稀盐酸罐中，用桨叶式搅拌充分搅拌60min后，搅拌速度控制在30转/min。将料液通过泵打入板框内，进行固液分离，滤饼进行烘干脱水后，可以采用马弗炉或者回转窑，继续升温至840℃，然后保温40min后，物料自然冷却后，进行粉碎至200目通过率大于95％，即得人造金红石产品，滤液进入下一工序备用。向前一工序滤液中加入质量浓度13％左右的氨水，充分沉淀滤液中的铁离子，然后采用空气搅拌进行氧化，进行氧化搅拌40min，停止搅拌，进行板框过滤，滤饼进入马弗炉，温度控制在110℃，进行低温脱水后，继续升温至620℃后，保持温度40min，自然降温冷却，得到氧化铁红产品，滤液备用。将上一工序备用的滤液加热浓缩，温度控制在95℃，时间控制在100min以内，加热浓缩到氯化铵的浓度为230g/L后，自然降至室温，使氯化铵结晶析出，即得氯化铵产品。
实施例3
用自来水配置质量浓度为23％的稀盐酸1000L，称量废弃物300kg放置于已经配置好的稀盐酸罐中，用桨叶式搅拌充分搅拌70min后，搅拌速度控制在40转/min。将料液通过泵打入板框内，进行固液分离，滤饼进行烘干脱水后，可以采用马弗炉或者回转窑，继续升温至820℃，然后保温50min后，物料自然冷却后，进行粉碎至200目通过率大于95％，即得人造金红石产品，滤液进入下一工序备用。向前一工序滤液中加入质量浓度14％左右的氨水，充分沉淀滤液中的铁离子，然后采用空气搅拌进行氧化，进行氧化搅拌50min，停止搅拌，进行板框过滤，滤饼进入马弗炉，温度控制在120℃，进行低温脱水后，继续升温至640℃后，保持温度50min，自然降温冷却，得到氧化铁红产品，滤液备用。将上一工序备用的滤液加热浓缩，温度控制在90℃，时间控制在110min以内，加热浓缩到氯化铵的浓度为260g/L后，自然降至室温，使氯化铵结晶析出，即得氯化铵产品。
实施例4
用自来水配置质量浓度为24％的稀盐酸1000L，称量废弃物300kg放置于已经配置好的稀盐酸罐中，用桨叶式搅拌充分搅拌80min后，搅拌速度控制在50转/min。将料液通过泵打入板框内，进行固液分离，滤饼进行烘干脱水后，可以采用马弗炉或者回转窑，继续升温至860℃，然后保温60min后，物料自然冷却后，进行粉碎至200目通过率大于95％，即得人造金红石产品，滤液进入下一工序备用。向前一工序滤液中加入质量浓度15％左右的氨水，充分沉淀滤液中的铁离子，然后采用空气搅拌进行氧化，进行氧化搅拌60min，停止搅拌，进行板框过滤，滤饼进入马弗炉，温度控制在130℃，进行低温脱水后，继续升温至650℃后，保持温度60min，自然降温冷却，得到氧化铁红产品，滤液备用。将上一工序备用的滤液加热浓缩，温度控制在100℃，时间控制在120min以内，加热浓缩到氯化铵的浓度为300g/L后，自然降至室温，使氯化铵结晶析出，即得氯化铵产品。
表4所得化工产品的质量情况
表4-1人造金红石质量情况
| 指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| TiO2％ | 95.3 | 94.6 | 96.7 | 95.5 |
| Fe％ | 2.32 | 2.41 | 2.55 | 2.33 |
表4-2氧化铁红质量情况
| 指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| Fe2O3％ | 98.3 | 98.1 | 97.3 | 99.0 |
| pH | 8.1 | 8.4 | 8.2 | 8.6 |
| 颜色 | 不低于标样 | 近似于标样 | 不低于标样 | 不低于标样 |
表4-3氯化铵质量情况
| 指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| NH4Cl％ | 98.5 | 99.0 | 99.2 | 98.2 |
| Fe％ | 0.12 | 0.21 | 0.23 | 0.09 |
| pH | 4.3 | 5.6 | 5.1 | 4.8 |
Claims (9)
1.一种硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)废弃物经酸化分离得人造金红石；
(2)滤液经沉淀分离、焙烧得氧化铁红；
(3)上一工序所得滤液经浓缩烘干得氯化铵。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法，其特征在于，所述步骤(1)中将废弃物置于稀盐酸罐中，充分搅拌后打入板框内进行固液分离，所得滤饼经烘干脱水、煅烧、粉碎得人造金红石，滤液进入下一工序备用。
3.根据权利要求2所述的一种硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法，其特征在于，所述步骤(1)中用自来水配置质量浓度为20-25％的稀盐酸1000L，加入废弃物300kg，用桨叶式搅拌充分搅拌40-80min，搅拌速度控制在20-50转/min。
4.根据权利要求3所述的一种硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法，其特征在于，所述步骤(1)中滤饼经烘干脱水后，采用马弗炉或回转窑继续升温至800-860℃，保温30-60min，待物料自然冷却后，粉碎至200目通过率大于95％即得人造金红石。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法，其特征在于，所述步骤(2)中向前一工序滤液中加入氨水，充分沉淀滤液中的铁离子，采用空气搅拌进行氧化后，经板框过滤，所得滤饼烘干焙烧得氧化铁红，滤液备用。
6.根据权利要求5所述的一种硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法，其特征在于，所述步骤(2)中氨水的质量浓度为10-15％，进行氧化搅拌时间为30-60min。
7.根据权利要求6所述的一种硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法，其特征在于，所述步骤(2)中滤饼进入马弗炉，温度控制在100-130℃，进行低温脱水后，继续升温至600-650℃，保持温度30-60min，自然降温冷却，得到氧化铁红。
8.根据权利要求1或6或7所述的一种硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法，其特征在于，所述步骤(3)中将上一工序备用的滤液进行加热浓缩后，自然降至室温，使氯化铵结晶析出。
9.根据权利要求8所述的一种硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法，其特征在于，所述步骤(3)中加热浓缩温度控制在90-100℃，时间控制在90-120min以内，加热浓缩至氯化铵的浓度为200-300g/L。
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