CN108238638B - 一种利用酸洗槽渣生产聚氯化铝铁用铁酸钙的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于净水剂的生产方法，尤其涉及一种利用酸洗槽渣生产聚氯化铝铁用铁酸钙的方法，包括以下步骤：在含铁废酸溶液中先加入干燥剂，再加入辅助催化剂，搅拌均匀后，在空气气氛下，600～900℃恒温焙烧1～24h，冷却至室温，破碎，过筛得到铁酸钙。利用本发明制备的铁酸钙合成聚氯化铝铁的铁的质量百分含量，即铁的质量百分含量为3.5％以上，而且聚氯化铝铁的相对分子量比市售聚氯化铝铁的相对分子量大，提高了产品的净化效果；利用本发明制备的铁酸钙合成聚氯化铝铁的混凝效果明显好于目前市售的聚氯化铝铁。

Description

一种利用酸洗槽渣生产聚氯化铝铁用铁酸钙的方法
技术领域
本发明属于净水剂技术领域，尤其涉及一种利用酸洗槽渣生产聚氯化铝铁用铁酸钙的方法。
背景技术
目前普遍使用的无机混凝剂主要是聚氯化铝，但是铝盐由于其分子量小，重力小，沉降慢的缺点。但是聚合硫酸铁和氯化铁等铁盐混凝剂就没有这样的问题，因此上世纪80年代我国出现了铝铁复合产品。目前市场上的聚氯化铝铁主要采用在生产聚氯化铝过程中添加一定量的三氯化铁，或者用含铁的废酸与铝酸钙粉反应后，经沉淀分离，取上层清液，即得液体复合铝铁净水剂产品。这种工艺繁琐，而且聚氯化铝铁成品中铁的质量百分含量不能超过1.5％，否则会出现凝固甚至失效。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术聚氯化铝铁生产工艺复杂的缺陷，提供一种利用酸洗槽渣生产聚氯化铝铁用铁酸钙的方法。
本发明提供了一种利用酸洗槽渣生产聚氯化铝铁用铁酸钙的方法，包括以下步骤：
在含铁废酸溶液中先加入干燥剂，再加入辅助催化剂，搅拌均匀后，在空气气氛下，600～900℃恒温焙烧1～24h，冷却至室温，破碎，过筛得到铁酸钙。
优先地，所述含铁废酸溶液的成分包括氧化铁，其中氧化铁的质量百分含量≥50％。
优先地，所述干燥剂为重质碳酸钙或轻质碳酸钙的其中一种或者两者混合物。
优先地，所述干燥剂以CaO计算与含铁废酸溶液以Fe2O3计的摩尔比0.75～1:1。
优先地，所述辅助催化剂是磷酸钠，所述辅助催化剂的使用量为每吨聚氯化铝铁净水剂使用20kg。
优先地，所述过筛后铁酸钙的粒度≤0.08mm。
优先地，所述焙烧温度是800℃，焙烧时间为2h。
本发明的有益效果：(1)利用本发明制备的铁酸钙合成聚氯化铝铁，不需要改变原有工艺，不需要改变原有的生产设备配置，不仅提高了成品聚氯化铝铁中的铁的质量百分含量，本发明制备的铁酸钙合成聚氯化铝铁中铁的质量百分含量是目前市售聚氯化铝铁中铁的质量百分含量的近4倍。(2)市售聚氯化铝铁中铁的质量百分含量不能超过1.5％，否则会出现凝固甚至失效，但是利用本发明制备的铁酸钙合成聚氯化铝铁不仅铁的质量百分含量高不会出现凝固甚至失效，这是因为在本发明制备过程中加入辅助催化剂是磷酸钠；(3)无机水处理剂的分子量是影响其治水效果的关键因素，无机水处理剂的分子量越高，离子度越高，治水效果就越好，利用本发明制备的铁酸钙合成聚氯化铝铁分子量比市售的聚氯化铝铁的分子量大，治水效果好；(4)使用过量本发明制备的铁酸钙合成聚氯化铝铁，水质浊度不会反弹，水质剩余浊度持续降低；(5)利用本发明制备的铁酸钙合成聚氯化铝铁的混凝效果明显好于目前市售的聚氯化铝铁，当水质剩余浊度达到1NTU，可以减少本发明制备的聚氯化铝铁用量，具体减少20％的用量，可以取得了良好的生产效益和经济效益；(6)将钢管厂用盐酸或硫酸除锈后产生的酸洗槽渣制备成生产聚氯化铝铁的铁酸钙，变废为宝，不会造成二次污染，有利于环境保护。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
在5kg含铁废酸溶液(其中Fe2O3的质量百分含量是55.2％)中先加入1.294kg重质碳酸钙，再加入125g磷酸钠，搅拌均匀后，在实验马弗炉中800℃，烧结2h，冷却至室温，破碎，过筛得到铁酸钙，过筛后铁酸钙的颗粒粒度为0.08mm；
在1L的平底烧瓶中，加入500mL 30％盐酸，100mL蒸馏水，氢氧化铝125g，在80℃下搅拌反应，先加热煮沸3h后，加100mL蒸馏水，然后加入82g铁酸钙，继续加热煮沸1小时，抽滤，得成品聚氯化铝铁。
实施例2
在6.666kg含铁废酸溶液(其中Fe2O3的质量百分含量是55.2％)中先加入1.725kg重质碳酸钙，再加入150g磷酸钠，搅拌均匀后，在实验马弗炉中600℃，烧结24h，冷却至室温，破碎，过筛得到铁酸钙，过筛后铁酸钙的颗粒粒度为0.05mm；
在1L的平底烧瓶中，加入500mL 30％盐酸，100mL蒸馏水，氢氧化铝150g，在100℃下搅拌反应先加热煮沸3h后，加100mL蒸馏水，然后加入82g铁酸钙，继续加热煮沸1小时，抽滤，得成品聚氯化铝铁。
实施例3
在4.5kg含铁废酸溶液(其中Fe2O3的质量百分含量是55.2％)中先加入1.165kg重质碳酸钙，再加入113g磷酸钠，搅拌均匀后，在实验马弗炉中900℃，烧结1h，冷却至室温，破碎，过筛得到铁酸钙，过筛后铁酸钙的颗粒粒度为0.01mm；
在1L的平底烧瓶中，加入500mL 30％盐酸，100mL蒸馏水，氢氧化铝113g，在100℃下搅拌反应先加热煮沸3h后，加100mL蒸馏水，然后加入82g铁酸钙，继续加热煮沸1小时，抽滤，得成品聚氯化铝铁。
与市售的聚氯化铝铁的指标对比见表1，以下所述的市售的聚氯化铝铁均指淄博鲁净环保材料厂生产的聚氯化铝铁。
表1本发明中实施例1～3制备的聚氯化铝铁和市售的聚氯化铝铁的指标对比
Figure BDA0001376059820000031
由表1的实验数据可见，本发明实施例1～3制备的聚氯化铝铁中铁的质量百分含量是目前市售的聚氯化铝铁的近4倍。
先用蒸馏水将表1中的本发明实施例1制备的聚氯化铝铁和市售的聚氯化铝铁稀释成氧化铝的浓度为10mg/mL的溶液，再根据试验所需的投加量取相应体积的稀释液加入长江水中，(具体步骤见GB/T22627-2014附录A)，本发明实施例1制备的聚氯化铝铁和市售的聚氯化铝铁混凝搅拌程序如表2所示，混凝沉淀的实验结果如下表3所示。从表3可以看出使用本发明实施例1制备的聚氯化铝铁在15mg/L时剩余浊度为0.9NTU，当投加量继续增大，水质浊度不会反弹，水质剩余浊度持续降低；而市售的聚氯化铝铁在18mg/L时剩余浊度为1.03NTU，当投加量继续增大，其水质浊度反弹。
表2混凝搅拌程序
Figure BDA0001376059820000041
注：G值指速度梯度，用来表征混凝时的搅拌程度；在GT中，T是絮凝反应时间(不含混合时间)，GT值包含了表征搅拌的量G和反应时间T，是一个综合衡量混凝过程的量，量纲为1。
表3本发明实施例1制备的聚氯化铝铁和市售的聚氯化铝铁的混凝搅拌实验效果比较
Figure BDA0001376059820000042
从表3可以看出，本发明实施例1制备的聚氯化铝铁的混凝效果明显优于目前市售的聚氯化铝铁，当水质剩余浊度达到1NTU，本发明实施例1制备的聚氯化铝铁投加量为15mg/L，而当水质剩余浊度达到1NTU，市售的聚氯化铝铁投加量为18mg/L，可以节约加药量(18-15)/15*100％＝20％，可以取得了良好的生产效益和经济效益。
表4本发明实施例1制备的聚氯化铝铁和市售的聚氯化铝铁的相对分子量对比
Figure BDA0001376059820000051
表4可以看出，分子量在2000以上，本发明实施例1制备的聚氯化铝铁的占(20.2+15.2+21.8+16.8+9.7)％＝83.7％，而市售的聚氯化铝铁占(21.7+93.6+7.4+6.3+4.5)％＝49.5％；分子量在10000以上，本发明实施例1制备的聚氯化铝铁占(21.8+16.8+9.7)％＝48.3％，而市售的聚氯化铝铁占(7.4+6.3+4.5)％＝18.2％。无机水处理剂的分子量是影响其治水效果的关键因素，无机水处理剂的分子量越高，离子度越高，治水效果就越好，由此可以得出，本发明实施例1制备的聚氯化铝铁比市售的聚氯化铝铁的治水效果好。另外，也验证表3的实验结论即使用本发明实施例1制备的聚氯化铝铁随着加药过量，水质浊度不会反弹，水质剩余浊度可以持续降低。
为了证实利用本发明制备的铁酸钙合成聚氯化铝铁不仅铁的质量百分含量高(即本发明制备的铁酸钙合成聚氯化铝铁中铁的质量百分含量是目前市售聚氯化铝铁中铁的质量百分含量的近4倍)，而不会出现凝固甚至失效，实验如下：
实验室制备的聚氯化铝铁
实验室制备的聚氯化铝铁的制备方法：实验室制备的聚氯化铝铁与实施例1的区别仅在于将再加入125g磷酸钠的步骤去掉，其他实验步骤不变，最终制备的聚氯化铝铁即实验室制备的聚氯化铝铁。
表5各种聚氯化铝铁的指标对比
Figure BDA0001376059820000061
将本发明中实施例1制备的聚氯化铝铁、市售的聚氯化铝铁与实验室制备的聚氯化铝铁分别放入烧杯中，分别间隔1h、3h、5h、24h、3d、7d、30d与60d观察现象，记录如表6。
表6各种聚氯化铝铁的现象对比
Figure BDA0001376059820000062
从表5与表6可以看出，当市售的聚氯化铝铁中铁的质量百分含量是1.2％，即铁的质量百分含量小于1.5％，市售的聚氯化铝铁是稳定的状态，各项性能指标稳定。
可是当实验室制备的聚氯化铝铁中铁的质量百分含量是2％即铁的质量百分含量大于1.5％，在放置5小时的时候会出现黄棕色膏体的现象，没有流动性，稳定性能大大减退。随着实验时间的增加，当实验室制备的聚氯化铝铁放置30d时，会出现果冻状固体的现象。
而本发明制备的铁酸钙合成聚氯化铝铁中铁的质量百分含量4.85％，市售的聚氯化铝铁中铁的质量百分含量是1.2％，本发明制备的铁酸钙合成聚氯化铝铁中铁的质量百分含量是目前市售聚氯化铝铁中铁的质量百分含量的近4倍。另外，随着实验时间的增加，本发明制备的铁酸钙合成聚氯化铝没有出现黄棕色膏体或果冻状固体的现象，一直保持稳定的状态，各项性能指标稳定。
以上仅是本发明的部分实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对上述实施例作的任何简单的修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案范围内。

Claims (6)

1.一种利用酸洗槽渣生产聚氯化铝铁用铁酸钙的方法，其特征在于：
包括以下步骤：在含铁废酸溶液中先加入干燥剂，再加入辅助催化剂，搅拌均匀后，在空气气氛下，600～900℃恒温焙烧1～24h，冷却至室温，破碎，过筛得到铁酸钙；所述辅助催化剂是磷酸钠。
2.根据权利要求1所述的利用酸洗槽渣生产聚氯化铝铁用铁酸钙的方法，其特征在于，所述含铁废酸溶液的成分包括氧化铁，其中氧化铁的质量百分含量≥50％。
3.根据权利要求1所述的利用酸洗槽渣生产聚氯化铝铁用铁酸钙的方法，其特征在于，所述干燥剂为重质碳酸钙或轻质碳酸钙的其中一种或者两者混合物。
4.根据权利要求3所述的利用酸洗槽渣生产聚氯化铝铁用铁酸钙的方法，其特征在于，所述干燥剂以CaO计算与含铁废酸溶液以Fe2O3计的摩尔比0.75～1:1。
5.根据权利要求1所述的利用酸洗槽渣生产聚氯化铝铁用铁酸钙的方法，其特征在于，所述过筛后铁酸钙的粒度≤0.08mm。
6.根据权利要求1所述的利用酸洗槽渣生产聚氯化铝铁用铁酸钙的方法，其特征在于，所述焙烧温度是800℃，焙烧时间是2h。
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