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CN115893506B - 一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法 - Google Patents

一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法,涉及废水处理技术领域。本发明先将酸洗废液过滤除去不溶物杂质和浮油,再调整酸洗废液中的总铁含量和酸度值,以便后续加入高锰酸钾后能够最大程度上地氧化酸洗废液中的再利用高锰酸钾进行氧化,得到符合标准和氯化铁产品。本发明所述方法得到的氯化铁溶液产品中三价铁含量不低于42.05%,二价铁含量为0,符合GBT4482‑2018标准对氯化铁产品的要求。

Description

一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域,更具体地,涉及一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法。
背景技术
酸洗是钢铁生产过程中必不可少的表面处理技术,该技术用化学的方法除去钢铁表面的氧化层。酸洗后的废酸液中含有大量的亚铁盐和残余酸,如果不加处理就直接排放,钢铁酸洗废液将对环境造成巨大的危害。如果利用酸洗废液制备氯化铁,不仅可以减少废酸液的排放,还可以生产良好的净水药剂——氯化铁产品,产生巨大的环境效益和经济效益。
目前利用酸洗废液制备氯化铁产品的方法主要有:(1)氯气氧化法,该方法需要配备氯气发生器,且氯气利用率不高,没有反应的氯气需要尾气吸收处理,反应过程需要加压,对设备要求较高;(2)氯酸钠氧化法,氯酸钠价格较高导致生产成本较高,且氯酸钠加入量控制不好会产生氯气,影响操作安全;(3)双氧水氧化法,双氧水在反应过程中易分解,导致利用率降低,且双氧水含水率高达70~80%,会明显稀释料液浓度;(4)催化氧化法,该方法需要料液循环反应,能耗较高,且反应过程需要加压,对设备要求较高。
现有技术公开了一种利用酸洗废液生产氯化铁的方法,该方法通过铁屑和氯气的重复反应提高氯化铁的含量,同时利用氧化的生产热补充还原时的热量不足,能耗较低。但是该方法在制备氯化铁的过程中需要重复检测氯化铁溶液浓度,再通入氯气,过程繁琐,且氯气用量大,利用率低。
发明内容
本发明为了克服现有利用酸洗废液制备氯化铁时原料利用率低、设备要求高的缺陷和不足,提供一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法,通过调整酸洗废液中的总铁含量和酸度值,再利用高锰酸钾进行氧化,得到符合标准和氯化铁产品。
本发明上述目的通过以下技术方案实现:
一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法,包括如下步骤:
S1.将酸洗废液过滤得到滤液,调节滤液的总铁含量为44~45%,酸度为12~13%;
S2.向S1调节好的滤液中加入高锰酸钾,充分反应后得到氯化铁溶液。
其中需要说明的是:
本发明S1中先将酸洗废液过滤除去不溶物杂质及浮油,以减少最终得到的氯化铁产品的杂质。
酸洗废液中的铁以Fe2+的形式存在,Fe2+氧化过程中需要消耗酸度,在得到Fe3+的同时生成水,因此,反应过程中需要先调节总铁含量(以FeCl2计)和酸度(以盐酸酸度计),避免后续加入高锰酸钾后,由于酸度与总铁含量不匹配,导致最终得到的氯化铁中依旧有大部分Fe2+未被氧化,无法达到GBT4482-2018标准对氯化铁产品的要求。
具体地,本发明所述S2中的高锰酸钾为固体高锰酸钾,不引入多余的水分,不破坏体系中Fe2+的浓度。高锰酸钾的具体添加量根据总铁含量和酸度而定。
具体地,所述S1中通过补加氯化亚铁控制总铁含量。
具体地,所述S1中通过补加盐酸控制酸度。
通过补加氯化亚铁和盐酸控制总铁含量和酸度,不会引入新的杂质离子。
当酸洗废液的酸度过高时,可以通过补加碱来降低酸度,所述碱为碱为碳酸钠、碳酸钠、氢氧化钠中的一种或几种。
具体地,所述S1中的过滤使用1000~2000目的滤布。
通过控制滤布的规格,可以更好地除去酸洗废液中的杂质。
具体地,所述S1中调节滤液的总铁含量为44.75~44.93%。
具体地,所述S1中调节滤液的酸度为12.05~12.76%,优选为12.25~12.76%。
具体地,所述S2中高锰酸钾的添加量为滤液质量的9~10%。
通过控制高锰酸钾的添加量,可以在保证将Fe2+充分氧化的情况下减少多余离子的引入。
更具体地,所述S2中高锰酸钾的添加量为滤液的9.5~10%,优选为9.5~9.8%。
具体地,所述S2中高锰酸钾的添加速度为120~180kg/h。
通过缓慢加入高锰酸钾,能够控制氧化反应的反应热,有利于反应的平稳进行。
具体地,所述S2中的反应时间为2~3h。
通过控制反应时间,保证Fe2+充分氧化的同时提升生产效率。
本发明所述方法得到的氯化铁可以用作净水剂,品质高,且生产成本和设备要求低、尾气污染小,节能环保。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提供一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法,先将酸洗废液过滤除去不溶物杂质和浮油,再调整酸洗废液中的总铁含量和酸度值,以便后续加入高锰酸钾后能够最大程度上地氧化酸洗废液中的再利用高锰酸钾进行氧化,得到符合标准和氯化铁产品。
本发明所述方法得到的氯化铁溶液产品中三价铁含量不低于42.05%,二价铁含量为0,符合GBT4482-2018标准对氯化铁产品的要求。
具体实施方式
本发明的实施例和对比例中所述总铁含量通过重铬酸钾滴定法测得;酸度通过酸碱中和滴定法测得。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步地说明,但实施例并不对本发明作任何形式的限定。除非另有说明,本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
实施例1
一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法,包括如下步骤:
S1.将1吨酸洗废液经1000目滤布过滤,得到澄清的酸性亚铁滤液,测得滤液中亚铁含量36%(以FeCl2计),总铁含量38.6%(以FeCl2计),盐酸酸度13.4%;加入氯化亚铁固体300kg,28%的盐酸160kg,搅拌溶解完全,调节滤液的总铁含量为44.93%,酸度为12.25%;
S2.向S1调节好的滤液中加入100kg高锰酸钾固体(即滤液质量的10%),搅拌反应2h后得到氯化铁溶液;所述高锰酸钾的添加速度为150kg/h。
实施例2
一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法,包括如下步骤:
S1.将1吨酸洗废液经1340目滤布过滤,得到澄清的酸性亚铁滤液,测得滤液中亚铁含量33%(以FeCl2计),总铁含量40.6%(以FeCl2计),盐酸酸度12.4%;加入氯化亚铁固体300kg,28%的盐酸205kg,搅拌溶解完全,调节滤液的总铁含量为44.92%,酸度为12.05%;
S2.向S1调节好的滤液中加入98kg高锰酸钾固体(即滤液质量的9.8%),搅拌反应0.5h后得到氯化铁溶液;所述高锰酸钾的添加速度为120kg/h。
实施例3
一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法,包括如下步骤:
S1.将1吨酸洗废液经2000目滤布过滤,得到澄清的酸性亚铁滤液,测得滤液中亚铁含量20%(以FeCl2计),总铁含量35.6%(以FeCl2计),盐酸酸度14%;加入氯化亚铁固体400kg,28%的盐酸200kg,搅拌溶解完全,调节滤液的总铁含量为44.75%,酸度为12.25%;
S2.向S1调节好的滤液中加入95kg高锰酸钾固体(即滤液质量的9.5%),搅拌反应2.5h后得到氯化铁溶液;所述高锰酸钾的添加速度为180kg/h。
实施例4
一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法,包括如下步骤:
S1.将1吨酸洗废液经1000目滤布过滤,得到澄清的酸性亚铁滤液,测得滤液中亚铁含量38%(以FeCl2计),总铁含量39.5%(以FeCl2计),盐酸酸度13.8%;加入氯化亚铁固体320kg,28%的盐酸200kg,搅拌溶解完全,调节滤液的总铁含量为44.93%,酸度为12.76%;
S2.向S1调节好的滤液中加入98kg高锰酸钾固体(即滤液质量的9.8%),搅拌反应2h后得到氯化铁溶液;所述高锰酸钾的添加速度为150kg/h。
实施例5
一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法,包括如下步骤:
S1.将1吨酸洗废液经1000目滤布过滤,得到澄清的酸性亚铁滤液,测得滤液中亚铁含量25%(以FeCl2计),总铁含量36.7%(以FeCl2计),盐酸酸度13.8%;加入氯化亚铁固体390kg,28%的盐酸210kg,搅拌溶解完全,调节滤液的总铁含量为44.88%,酸度为12.3%;
S2.向S1调节好的滤液中加入97kg高锰酸钾固体(即滤液质量的9.7%),搅拌反应0.5h后得到氯化铁溶液;所述高锰酸钾的添加速度为120kg/h。
对比例1
一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法,包括如下步骤:
S1.将1吨酸洗废液经1000目滤布过滤,得到澄清的酸性亚铁滤液,测得滤液中亚铁含量36%(以FeCl2计),总铁含量38.6%(以FeCl2计),盐酸酸度13.4%;加入28%的盐酸160kg,搅拌溶解完全,调节滤液的酸度为12.25%;
S2.向S1调节好的滤液中加入100kg高锰酸钾固体(即滤液质量的10%),搅拌反应2h后得到氯化铁溶液;所述高锰酸钾的添加速度为150kg/h。
对比例2
一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法,包括如下步骤:
S1.将1吨酸洗废液经1000目滤布过滤,得到澄清的酸性亚铁滤液,测得滤液中亚铁含量36%(以FeCl2计),总铁含量38.6%(以FeCl2计),盐酸酸度13.4%;加入氯化亚铁固体300kg,搅拌溶解完全,调节滤液的总铁含量为44.93%;
S2.向S1调节好的滤液中加入100kg高锰酸钾固体(即滤液质量的10%),搅拌反应2h后得到氯化铁溶液;所述高锰酸钾的添加速度为150kg/h。
结果检测
将上述实施例和对比例得到的红褐色澄清氯化铁溶液产品,利用重铬酸钾滴定法测定其三价铁含量(以FeCl3计)和二价铁含量(以FeCl2计),利用酸碱中和滴定法测定其酸度。
结果如表1。
表1.氯化铁溶液产品的指标
三价铁含量/% 二价铁含量/% 盐酸酸度/%
实施例1 42.05 0 0.12
实施例2 42.17 0 0.15
实施例3 42.24 0 0.12
实施例4 42.21 0 0.19
实施例5 42.31 0 0.12
对比例1 33.36 0 0.36
对比例2 22.80 10.56 0
GBT4482-2018中三价铁(FeCl3计)≥40.75%,二价铁(FeCl2计)≤0.3375%。
从表1中可以看出,本发明所述方法得到的氯化铁溶液产品中铁含量不低于42.05%,亚铁含量为0,符合GBT4482-2018标准对氯化铁产品的要求;从实施例1~5可以看出,总铁含量和酸度的波动都会影响氯化铁溶液中的铁含量和酸度;对比例1中S1中不调节总铁含量,得到的氯化铁溶液产品总铁含量降低,盐酸酸度增加;对比例2中S1中不调节盐酸酸度,得到的氯化铁溶液中亚铁含量增加至10.56%,而总铁含量仅为22.8%。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种利用钢铁酸洗废液制备氯化铁的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.将酸洗废液过滤得到滤液,调节滤液的总铁含量为44~45%,酸度为12~13%,总铁含量以FeCl2计,酸度以盐酸酸度计;
S2.向S1调节好的滤液中加入高锰酸钾,充分反应后得到氯化铁溶液,高锰酸钾为固体高锰酸钾;
所述S1中通过补加氯化亚铁控制总铁含量;
所述S1中通过补加盐酸控制酸度;
所述S2中高锰酸钾的添加量为滤液质量的9~10%。
2.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述S1中的过滤使用1000~2000目的滤布。
3.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述S1中调节滤液的总铁含量为44.75~44.93%。
4.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述S1中调节滤液的酸度为12.05~12.76%。
5.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述S2中高锰酸钾的添加量为滤液质量的9.5~10%。
6.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述S2中高锰酸钾的添加速度为120~180kg/h。
7.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述S2中的反应时间为2~3h。
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