一種制備氧化鐵紅和氯化銨的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備氧化鐵紅和氯化銨的方法，屬于廢物資源化處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近幾十年我國(guó)熱鍍鋅行業(yè)的快速發(fā)展，熱鍍鋅產(chǎn)品的產(chǎn)量和品種逐年增多。熱鍍鋅的生產(chǎn)工藝如圖1所示，在酸洗、熱浸鍍過程中會(huì)產(chǎn)生了大量的廢渣、廢液和廢氣。如果不對(duì)這些廢渣、廢液和廢氣進(jìn)行資源化處理，不僅會(huì)帶來巨大的環(huán)境污染，而且造成資源浪費(fèi)。鍍鋅行業(yè)產(chǎn)生的廢液基本全為廢酸，其化學(xué)成分為:Fe27Fe3+含量~200g/L，HCl含量~1被％，微量的Zn2+等。
[0003]在廢酸資源化處理方面，國(guó)內(nèi)有很多研究人員進(jìn)行過相關(guān)研究，從采用的工藝方法可以分為高溫煅燒、濕法氧化-煅燒和酸堿中和-煅燒等。
[0004]高溫煅燒方面:中國(guó)專利ZL201310554055.2公布了一種高溫煅燒制備氧化鐵的方法，采用鐵的硫酸鹽與二硫化亞鐵按摩爾比1.8?11: I混合，得到混合物料，然后將混合物料于550?800°C下焙燒0.5?3h，得到二氧化硫和氧化鐵紅。然而該類工藝需要高溫煅燒，存在設(shè)備投資和能耗高的缺點(diǎn)，而且產(chǎn)品的純度較低，正如該專利所述，其產(chǎn)品純度僅為80%以上。濕法氧化-煅燒方面:中國(guó)專利ZL 201410007225.X公布了一種溶液氧化、液固分離和高溫煅燒制備氧化鐵的工藝，采用酸性FeCl2溶液經(jīng)溶液氧化制備FeCl 3溶液，調(diào)節(jié)PH使Fe3+以沉淀的形式從溶液中分離出Fe (OH) 3，然后經(jīng)過過濾、烘干和高溫煅燒制備Fe2O3,同樣該工藝需要高溫煅燒(煅燒溫度600~800°C )，
同樣存在設(shè)備投資和能耗均比較高的缺點(diǎn)，此外該方法生產(chǎn)的氧化鐵純度也只有
98.3%以上，也沒有對(duì)氧化鐵的著色力和顏色的均勻度沒有敘述。
[0005]由此可見，現(xiàn)有生產(chǎn)氧化鐵流程存在諸多問題，此外熱鍍鋅行業(yè)廢酸產(chǎn)量巨大，急需新的廢酸資源化工藝，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)鍍鋅行業(yè)的節(jié)能減排和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種制備氧化鐵紅和氯化銨的方法。該方法通過還原、低溫氧化、中溫氧化、過濾、洗滌、真空蒸餾和烘干等工藝，生產(chǎn)高純度氯化銨和高著色力的氧化鐵紅，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0007]一種制備氧化鐵紅和氯化銨的方法，其具體步驟包括如下:
(1)還原純化:首先將廢酸與廢鋼肩或廢鋼邊角料按照液固比為20?1000: lml/g混合攪拌均勻得到鐵全部為Fe2+的溶液(將廢酸中的Fe 3+全部還原為Fe 2+);
(2)低溫氧化:將步驟(I)得到的溶液在溫度為3?15°C條件下用氨水調(diào)節(jié)pH值為9.0?12.5，同時(shí)通入空氣或氧氣低溫氧化150?800min，將廢酸中的Fe2+轉(zhuǎn)化為γ-FeOOH ；
(3)中溫氧化:將經(jīng)步驟(2)低溫氧化后的溶液升溫至70?95°C，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為2.3?4.9，通入空氣或氧氣中溫氧化12?100h，在此過程中通過補(bǔ)加氨水維持pH值為2.3?4.9，同時(shí)補(bǔ)加步驟(I)中的鐵全部為Fe2+的溶液使步驟(3)中溶液Fe 2+的含量為I?15g/L，使廢酸中的γ-FeOOH不斷進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)化，并生長(zhǎng)為氧化鐵紅；
(4)制備氧化鐵紅:步驟(3)的中溫氧化后，將懸濁液過濾得到濾餅和濾液，對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌后在溫度為80?130°C條件下干燥30?ISOmin得到顏色均勻鮮艷、純度大于
99.5wt%的氧化鐵紅；
(5)制備氯化銨:將步驟(4)得到的濾液和洗滌水進(jìn)行真空蒸餾得到結(jié)晶物，將結(jié)晶物在溫度為80?130°C條件下干燥30?180min得到純度大于99.5wt%的NH4C1。
[0008]所述步驟(I)中的廢酸為熱鍍鋅過程中產(chǎn)生的廢酸，包括以下質(zhì)量百分比組分:FeCl28%?40%、FeCl30.1%?5%，HC10.2%?4%、雜質(zhì)(鈣、鎂、錳的鹽類等)含量0.05%?0.3%，余量為水。
[0009]所述步驟(2)中通入空氣或氧氣的量為0.2?5m3.立方溶液1.h、
[0010]所述步驟(3)中通入空氣或氧氣的量為2?20m3.立方溶液1.h、
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明采用廢鋼肩和廢鋼邊角料(熱鍍鋅企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料)將含有Fe3+的廢酸還原為高純度的FeCl2溶液，并消耗掉廢酸中的殘留的HC1，為制備高純鐵紅提供合格的原料，這是其他發(fā)明公布的制備鐵紅的工藝中所不具備的。
[0012](2)在低溫氧化的條件下，F(xiàn)eCl2轉(zhuǎn)化為γ -FeOOH的速度慢，使廢酸中的FeCl 2轉(zhuǎn)化為晶型一致的γ-FeOOH提供良好的動(dòng)力學(xué)條件。
[0013](3)本發(fā)明所述的工藝為溫和化學(xué)條件下的生產(chǎn)工藝，中溫氧化時(shí)溫度只有70?950C，烘干氧化鐵時(shí)最高溫度只有130°C，設(shè)備投資小，生產(chǎn)成本低，環(huán)境友好。
[0014](4)采用本發(fā)明所生產(chǎn)氧化鐵紅的顏色均勻鮮艷，著色力高，而且純度可達(dá)99.6%以上，可以用于制造顏料和油漆等尚端廣品。
[0015](5)生產(chǎn)過程中加入的氨水轉(zhuǎn)化為氯化銨，除此之外不需要添加別的藥劑，如促晶型轉(zhuǎn)化劑、絮凝劑和氧化劑等，不會(huì)引入其他元素而降低氧化鐵黃和氯化銨的純度。
[0016](6)本發(fā)明所述的工藝可以產(chǎn)出高純度的氯化銨，而氯化銨為鍍鋅行業(yè)的原料之一，可以降低企業(yè)生產(chǎn)成本。
[0017](7)從圖2可以看出，本發(fā)明所述的生產(chǎn)工藝為閉路的，不再次產(chǎn)生廢液和廢渣，符合我國(guó)節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策。
【附圖說明】
[0018]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中鋼管熱鍍鋅工藝流程圖；
圖2是本發(fā)明工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]實(shí)施例1
如圖2所示，該制備氧化鐵紅和氯化銨的方法，其具體步驟包括如下:
(I)還原:首先將廢酸與廢鋼肩或廢鋼邊角料按照液固比為20: lml/g混合攪拌均勻得到鐵全部為Fe2+的溶液(將廢酸中的Fe 3+全部還原為Fe 2+);其中廢酸為熱鍍鋅過程中產(chǎn)生的廢酸，包括以下質(zhì)量百分比組分:FeCl240%、FeCl35%，HC14%、雜質(zhì)含量0.3%，余量為水；
(2)低溫氧化:將步驟(I)得到的溶液在溫度為3°C條件下用氨水調(diào)節(jié)pH值為9.2，通入空氣低溫氧化150min，使廢酸中的FeCl2轉(zhuǎn)化為γ-FeOOH ;其中通入空氣的量為0.3m3.立方溶液1.h S
(3)中溫氧化:將經(jīng)步驟(2)低溫氧化后的溶液升溫至70°C，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為2.3，通入空氣中溫氧化24h，在此過程中通過補(bǔ)加氨水維持pH值為2.3，同時(shí)補(bǔ)加步驟Cl)中的鐵全部為Fe2+的溶液使步驟(3)中溶液Fe2+的含量為lg/L，使廢酸中的γ-FeOOH不斷進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)化，并生長(zhǎng)為氧化鐵；其中通入空氣的量為3m3立方溶液1.h S
(4)制備氧化鐵紅:步驟(3)的中溫氧化后，將溶液進(jìn)行過濾得到濾餅和濾液，對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌后在溫度為110°c條件下干燥150min得到顏色均勻鮮艷、純度為99.50wt%的氧化鐵紅；
(5)制備氯化銨:將步驟(4)得到的濾液和洗滌水進(jìn)行真空蒸餾得到結(jié)晶物，將結(jié)晶物在溫度為110°C條件下干燥150min得到純度為99.50wt%的NH4C1。
[0021]實(shí)施例2
如圖2所示，該制備氧化鐵紅和氯化銨的方法，其具體步驟包括如下:
(1)還原:首先將廢酸與廢鋼肩或廢鋼邊角料按照液固比為50: lml/g混合攪拌均勻得到鐵全部為Fe2+的溶液(將廢酸中的Fe 3+全部還原為Fe 2+);其中廢酸為熱鍍鋅過程中產(chǎn)生的廢酸，包括以下質(zhì)量百分比組分:FeCl28%、FeCl30.1%，HC10.2%、雜質(zhì)含量0.05%，余量為水；
(2)低溫氧化:將步驟(I)得到的溶液在溫度為5°C條件下用氨水調(diào)節(jié)pH值為11.9，通入空氣低溫氧化360min，使廢酸中的FeCl2R化為γ -FeOOH ;其中通入空氣的量為
3.5m3.立方溶液1.h S
(3 )中溫氧化:將經(jīng)步驟(2 )低溫氧化后的溶液升溫至75°C，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為
3.4，通入空氣中溫氧化56h，在此過程中通過補(bǔ)加氨水維持pH值為3.4，同時(shí)補(bǔ)加步驟(I)中的鐵全部為Fe2+的溶液使步驟(3)中溶液Fe2+的含量為7.5g/L，使廢酸中的γ-FeOOH不斷進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)化，并生長(zhǎng)為氧化鐵；其中通