JPH01240192A

JPH01240192A - 高純度酸化鉄を製造する方法

Info

Publication number: JPH01240192A
Application number: JP6732188A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Fukunaga; 和久福永; Koji Matayoshi; 康治又吉; Shigeharu Matsubara; 松原　茂晴; Yukihiro Nomura; 幸弘野村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-03-23
Filing date: 1988-03-23
Publication date: 1989-09-25
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JP2680024B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、硫酸イオン及び第１鉄イオンを含有する水、
例えば鉄鋼業において、鋼板、鋼管等の鋼材を硫酸酸洗
した際に発生する第１鉄イオンを含有する排水、或は亜
鉛メツキ・錫メツキ等の硫酸系メツキ工程より発生する
第１鉄イオンを含有する排水から、高純度の酸化鉄を製
造する方法に関する。

［従来の技術］鉄鋼業等において、発生する酸洗廃液は水質汚濁を起こ
す公害要因であり、公害防止と有用資源回収をかねて、
鉄塩を分離し酸洗液（塩酸）を回収するプロセス、例え
ば、流動焙焼法・噴霧焙焼法等が採用されている。その
際、顔料、フェライト原料となる様な高純度の酸化鉄が
回収できれば、その付加価値を高める事ができる。

即ち、該酸化鉄中における硫酸イオン、塩素イオン、カ
ルシウム分、マグネシウム分、ナトリウム分、アルミニ
ウム分、マンガン、シリカ等を出来る限り少なくするこ
とが必要である。これらの不純物は多量に存在すると、
例えば該酸化鉄をフェライト原料として使用する場合に
、該不純物によって、磁気特性が阻害されることになる
。

又、顔料に稗用する場合、塗膜の防錆性・色調等を損な
う事がある。

かかる、不純物の含有量が少ない高純度酸化鉄を得る従
来の方法について説明する。第２図は従来法の一例とし
て、塩酸酸洗廃液から焙焼法を用いて、塩化水素及び酸
化鉄を回収するプロセスを示す。

高純度酸化鉄を製造するために、種々の試みが実施され
ている。例えば、不純物が塩化水素吸収用の水から混入
するものと考え、原水を純水装置１９に通すことによっ
て、純水化した水を前記塩化水素吸収用の水として使用
する方法、或は、陽イオン電解質を除去した水を使用す
る方法（特開昭６２−７２５３０）を実施している。

又、廃酸から直接不純物を除去する場合には、廃酸中の
Ｆｅ濃度は酸洗工程で使用される塩酸濃度によって制約
され、１５０ｇ／ｉ以下と低く、このため不純物の除去
効率が悪くなっているものと考え、塩酸酸洗廃液をタン
ク２０を介して、濃縮させＦｅ濃度を高める方法（特開
昭６２−５９５３２）を実施している。

しかし、これらの方法を用いても不純物を安定して除去
することは難しい。

硫酸酸洗廃液については濃縮法・冷却法等で、分離され
る硫酸鉄を水酸化アンモニウムやアンモニアガスて処理
して水酸化鉄とし、適当な条件下で乾燥又は焙焼するこ
とにより、酸化鉄を製造する方法かある。このようにし
て、硫酸酸洗廃液から得られる酸化鉄は、塩酸酸洗廃液
から焙焼法て得られる酸化鉄に比べ、純度が高くなる長
所かあるが、生成する水酸化鉄の種類が多く、且つその
反応に関係する因子も多く存在するため、特定の形態２
粒度を有する酸化鉄を良好な再現性をもって回収するこ
とは困難である。

そこで、酸洗廃液中の含有第１鉄塩を第２鉄塩に酸化す
る処理を加えてから、有機抽出溶媒と接触させて鉄分を
該有機抽出溶媒中に抽出し、この鉄錯体含有有機抽出溶
媒から逆抽出によって鉄塩を水相に移し、該水相に尿素
を加えて加熱して、酸化鉄を回収する方法か提案されて
いる（特開昭６２−４１７２１）　　。

この方法によれば、高純度で均一な形態及び均一な粒度
の酸化鉄粉を回収することができるが、有機抽出溶媒は
コスト高で工業規模では経済的に問題がある。又、メツ
キ工程から発生する重金属混合排水については鉄分を回
収することはできても、これを高純度の酸化鉄にまで製
造していくことは、技術的にも難しく経済性を伴わない
。

ｒ発明が解決しようとする課題］本発明は、硫酸イオン及び第１鉄イオンを含有する水、
例えば鉄鋼業等の硫酸酸洗工程や、硫酸系メツキ工程か
ら発生する硫酸第１鉄イオンを含む排水から、鉄酸化細
菌を利用する事で、より効率良く、しかも経済的に高純
度の酸化鉄を製造する方法を提供するものである。

鉄酸化細菌（Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ　ｆｅｒｒｏｘ
ｉｄａｎｓ）は、硫酸第１鉄イオンの第１鉄イオン（Ｆ
ｅ”りを第２鉄イオン（Ｆｅｊ′″）に酸化する際に生
じるエネルギーを利用する化学独立栄養細菌であり、硫
酸酸性下に生息する。従って対象となる排水は、第１鉄
イオン及び硫酸イオンを含む酸性の排水、例えば鉱山・
炭鉱から排出される排水や製鉄所の硫酸酸洗工程及び硫
酸系メツキ工程から発生する排水等である。しかし、一
般に硫酸酸洗廃液から湿式法でつくる酸化鉄は、塩酸酸
洗廃液から焙焼法てっくる酸化鉄に比し、純度が高くな
るという長所かある。又、鉄酸化細菌はｐｕｚ、ｓ近く
で酸化を行う為、醸化後、アルカリ剤を添加し、ｐｎ：
１．ｓ付近で中和すれば第２鉄イオンは水酸化鉄として
析出沈澱する。このｐＨ３，５の状態では、他の金属は
溶解度が高く析出しない。例えば、銅・亜鉛はｐＨ５以
上、マンガンは２１０以上でなければ、金属水酸化物と
して析出沈澱しない。

又、鉄酸化細菌はＦｅ　２０のみを酸化し、他の酸化剤
、例えば過酸化水素、オゾン、重クロム酸塩の様にＭｎ
”等の他の金属も含めて酸化することはない。従って、
鉄酸化細菌を用いれば、Ｍｎ等、鉄以外の重金属が酸化
物として析出することはない。

即ち、ＰＨ３，５付近で中和沈澱した水酸化鉄はかなり
純度の高い状態で回収されている。しかし１依然不純物
は含まれており、この不純物を除く必要がある。つまり
、鋼材の酸洗工程及びメツキ工程から発生する排水中に
は、鋼材自体の溶出分及びメツキ成分としてアルミニウ
ム、マンガン、カリウム、亜鉛、カルシウム等、かなり
多くの不純物が含有しているため、核不純物が中和沈澱
した水酸化鉄に吸着・付着することにより純度が増加し
ない。

従って、従来より第１鉄イオンを含む硫酸系の排水から
鉄酸化細菌を利用して鉄分を回収し、弁柄、フェライト
原料等の酸化鉄をつくることができると報告されている
ものの（例えば特公昭６２−２５４３９）　、酸化鉄の
純度は高い場合でも９７％程度と低く、不純物の極めて
少ない高純度酸化鉄を製造するには至っていない。

［課題を解決するための手段］そこで、発明者らは本発明の鉄酸化菌を利用する方法に
おいては鉄酸化菌が第１鉄イオンのみを酸化し、しかも
ｐＨが３．５付近と非常に低いため他の金属類はイオン
状態で水酸化鉄に吸着される事に着目し、水洗法による
不純物の除去を考えた。

水洗に使用する水については、水中の不純物が混入する
事も考え、極力不純物の少ない水、例えば純水等で洗浄
する事が必要である。水洗法については、不純物がイオ
ン状で水酸化鉄に吸着されている為、この不純物を水酸
化鉄から液中へ溶解させ、固液分離により除去できる方
法であれば良い、即ち、攪拌機を設置したタンク内で洗
浄と沈澱分離を繰返す回分式洗浄法や、固液分離を行う
方法として、遠心分ｌ１ｌ１機、フィルタープレスを用
いる方法等により、不純物を除去することかできる。

この様な水洗法の中て、最も効率良く、不純物の除去が
行える方法が連続加圧濾過法である。その理由を下記に
示す。

本発明により、沈澱回収される水酸化鉄は、粒子が非常
に細かく粘着性もある。従って、タンクを利用する回分
式水洗法においては、不純物を極力除去することは出来
るものの、水洗バッチ間の、沈澱分離する時間が極めて
長い。そこで凝集剤を添加し、フロックを作り沈澱時間
を短かくする事も考えられるが該凝集剤の添加により、
凝集剤中の不純物の増加及び該凝集剤によりスラッジか
ら溶出した不純物を再度取り込むことになる。

又、バッチ式では効率も悪く、工業規模ではかなりの洗
浄水が必要である。又、遠心分離機を利用した連続洗浄
方法により、不純物を極力除去することもできるが粒子
か細かい為、かなりの水酸化鉄か流出してしまい、経済
的でない。凝集剤を添加すれば、上記と同様の問題が発
生する。

そこて、発明者らは凝集剤を使用する事なく、効率的に
水酸化鉄に付着するイオン状の不純物を除去する水洗法
として、連続式の加圧濾過装置を導入した。この方法に
よれば、一端から加圧供給されるスラリーは濾過板間隙
を縫って移動する間に付着した不純物イオンな老離させ
、該不純物は濾布を抜は濾液として外部へ排出される。

一方。

水酸化鉄スラリーは不純物剥離後濾過脱水され、排出口
よりベース°ト状のケーキとして排出される。このペー
スト状のケーキをタンクに落とし補給水として、純水を
供給し混合攪拌後再度、該混合スラリーを加圧濾過装置
に供給する。この操作を繰返し行う（連続式加圧濾過法
）ことて、不純物は充分除去される。この方法によれば
、粒子が非常に細かく粘着性のある水酸化鉄スラッジで
も、凝集剤を使用する事なく効率良く水洗を行える。又
、使用する水の量も極めて少ない。その後、水洗された
水酸化鉄は、脱水され乾燥・焙焼される。純度について
は、はぼこの水洗までの段階で決定される。

しかし、本発明は硫酸イオンを含む排水から水酸化鉄と
して鉄分を回収しているため、一部Ｆｅ５（ＯＨ）ｚ（
ＳＯ＜）ｔｚｚ、Ｆｅ２（ＯＨ）ｉ（ＳＯｎ）２／：＋
等のサルファを取り込んだ状態て、水酸化鉄を形成して
いるため、水洗以降で残存するサルファ分を除去する必
要かある。乾燥・焙焼については、酸化鉄の生成、均一
粒度化以外に、このサルファ分を脱水作用で空気中へ放
出除去する効果を持つ。尚、サルファ分は苛性ソーダ、
炭酸ソーダ等で水洗を行い、上記水酸化鉄のケーキを洗
浄することで、除去することもてきる。

又、脱サルファはａｏｏ”ｃ程度で焙焼する事により、
容易に行なえる。乾燥・焙焼方法については、−船釣な
酸化鉄を製造する際に使用されるプロセスが採用できる
。

乾燥については、噴霧乾燥機、流動乾燥機、気流乾燥機
、真空乾燥機、遠心拡散式乾燥機等が用いられる。又、
焙焼についてはロータリーキルン、流動焙焼炉、噴霧焙
焼炉等が用いられる。

本発明の主要部である鉄酸化菌による第１鉄イオンの醸
化はバクテリアを利用するもので、他の酸化剤に比べ安
価であり、酸化後の中和凝集沈澱による鉄の抽出（水酸
化物として）についても、他の溶媒抽出法等に比べては
るかに安価である。

従って、本発明により鋼材の硫酸酸洗工程及び硫酸系メ
ツキ工程より発生する排水からでも、高純度の酸化鉄を
安定して、しかも経済的に製造することができる。

［実施例］実施例を第１図に示す。酸洗槽やメ・シキ槽ｌからの電
気亜鉛メツキ廃液を廃酸タンク２にて、鉄濃度、ｐｌｌ
等を所定の値に調整しく　Ｆｅ”１０，０００１ｇ／Ｑ
、　Ｚｎ”６，０００　ｍｇＩＱ、　ｐＨ２，５）　、
その後鉄酸化菌による酸化槽３にて鉄酸化細菌を利用し
第１鉄イオンを第２鉄イオンに酸化した。この処理水を
炭酸カルシウムでｐＨ：１．５に調整し、第２鉄イオン
を水酸化鉄として沈澱させた。沈降槽４に沈澱した水酸
化鉄は、純水装置９からの純水を使用し連続加圧濾過装
置５にて４時間洗浄した。その後、乾燥ａ６で１２０°
Ｃで２時間乾燥させ、電気炉７にて８００℃で２時間焙
焼した。

その結果、得られた赤褐色の粉末はＸ線回折の結果、ヘ
マタイト（α−ＦｅｔＯ＊　）であり平均粒度０．４鉢
の球形の均質な結晶からなっていた。酸化鉄の組成は下
記の通りである。

表　　１［発明の効果コ本発明の方法によれば、硫酸イオン及び第１鉄イオンを
含有する排水から高純度の酸化鉄を製造する事は勿論、
酸洗廃液、メツキ廃液等、共存する不純物の種類が多い
廃液からでも、高純度で均一な形態及び均一な粒度の酸
化鉄粉末を安定して、しかも低コストで効率良く回収す
ることができ、工業的に極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施例工程を説明するためのブロ
ック図、第２図は従来法の塩化水素及び酸化鉄回収プロ
セスを示すブロック図である。１・・・酸洗槽、メツキ槽、２，１２・・・廃酸タンク
、３・・・鉄酸化菌による酸化槽、４・”Ｆｅ（ＯＨ）
３沈降槽、５・・・連続加圧濾過装置、６・・・乾燥機
、７゜１５・・・焙焼炉、８・・・製品ホッパー、９・
・・純水装置、１１・・・酸洗槽、１３・・・中間ワッ
シャー、１４・・・廃酸精製装置、１６・・・酸化鉄貯
槽、１７・・・塩酸吸収塔、１８・・・除外塔、１９・
・・純水製造装置、２０・・・タンク。

Claims

【特許請求の範囲】１、硫酸イオン及び第１鉄イオンを含有する水を鉄酸化
細菌により第２鉄イオンに酸化し、この処理水にアルカ
リ剤を添加し、ｐＨ３〜４、好ましくはｐＨ３．５で中
和させる事により、沈澱した水酸化鉄スラッジを回収し
、その後不純物含有量の少ない水を希釈水及び洗浄水と
して、使用した固液分離法により洗浄、濃縮を行ない、
焼成処理する事により、高純度酸化鉄を製造する方法。２、前記の固液分離法として、連続加圧濾過法を用いる
ことを特徴とする請求項１記載の高純度酸化鉄を製造す
る方法。