一种采用工业废酸和红泥资源化生产四氧化三铁磁粉的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用工业废酸和红泥资源化生产四氧化三铁磁粉的方法。它是将盐酸废液和红泥按照（3～5）：1比例混合，初步反应的混合液经泵提升至混合液过滤器，过滤液流至滤液储池内，滤渣经板框压滤机压滤减量后外运处置，板框压滤液返回到废酸液储池内准备再利用。过滤后的混合悬浊液经泵提升至反应釜内，反应釜加热至80‑90℃，同时向混合液中加入氧化剂和碱溶液，反应釜内设置搅拌系统保证反应均匀和高效性。混合液在反应釜内反应生成含水四氧化三铁磁粉，湿式四氧化三铁磁选、水洗后形成四氧化三铁磁粉粗品，粗品经干燥提纯后形成高纯度的四氧化三铁磁粉。本发明专利技术减少了危险废物和废酸液处理处置费用，所得产品品质性能稳定，安全。实现了环境和经济效益双赢。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环保及化工
，涉及一种采用工业废酸和红泥资源化生产四氧化三铁磁粉的方法。
技术介绍
钢铁或电镀等行业金属制品加工前等需要对各种金属材料进行表面预处理，在预处理的生产过程中既产生高浓度的废酸液，也产生大量的酸性废水。随着酸洗的进行，产生大量的含盐酸或硫酸和二价铁离子的酸洗废水。例如，一个中型轧钢厂每天排出的酸洗废水多达数十吨乃至上百吨，其典型组成为盐酸含量 5-15％，二价铁离子含量80-250g/L。因废酸和废水处理产生的废物对环境污染和生态安全隐患巨大，因此被我国视为危险废物，并列入《国家危险废物名录》 。废酸液主要分为两种，一种是硫酸废液，另外一种是盐酸废液，在钢铁或电镀等金属行业中酸洗主要以第二种盐酸废液居多。目前，硫酸废液还没有比较适宜的循环利用技术，传统的处理工艺在消耗大量碱性药剂的同时，还会产生大量高盐废水和含铁“红泥”，依然存在环境污染风险。盐酸废液的主流处理方式采用喷雾焙烧方式回收盐酸和生产三氧化二铁，但受焙烧工艺自身技术所限，该工艺能源消耗巨大，盐酸废液中存在锌元素在高温焙烧过程中会积存在焙烧炉内对焙烧炉产生危害，而且会掺杂在生产的三氧化二铁产品中，影响该产品的销路，从而最终影响废盐酸的处理。而酸性废水的处理工艺已非常成熟，常用酸性废水的处理方式是采用碱性药剂将废水中的铁、铅和锌等金属离子转移至污泥中，形成特有的含铁“红泥”，该污泥由于含有《国​家​危​险​废​物​名​录》中所规定的重金属物质，因此必须进行安全填埋处理，但由于该处理方式成本过高，导致含铁“红泥”被随意堆放，不作任何处置，其对周边环境产生巨大风险隐患。因此，金属加工过程中产生的工业废渣的处理缺少安全稳定的处置技术。由于红泥和工业废酸的处理处置费用高，及相关部门管理疏漏，导致某些金属工业为主的地区废酸随处倾倒，红泥随处可见，甚至对部分河道也产生一定的影响，严重影响了居民的生活质量。因此，开发废酸和红泥的资源化处理技术迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种工业废酸和红泥的资源化处理处置方法，该方法不但能够有效解决废酸和红泥的二次污染问题，同时回收废酸和红泥中的所有有效物质，形成四氧化三铁磁粉主产品和氯化钙等副产品，解决污染的同时创造了一定的经济价值，达到了环境和经济双赢。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用工业废酸和红泥资源化生产四氧化三铁磁粉的方法，其特征在于按如下的步骤进行：（1）混合反应：将盐酸废液和红泥原料按照质量比（3～5）：1比例进行预中和反应；（2）过滤：初步反应的混合液经泵提升至混合液过滤器，滤滤液进入下一个工序反应釜中，过滤出的滤渣自流入滤渣储池中；（3）反应釜：过滤后的混合悬浊液经泵提升至反应釜内，反应釜加热至80-90℃，同时向混合液中加入氧化剂和作为沉淀剂的碱溶液，反应釜内设置搅拌系统保证反应均匀和高效性，过滤液的pH值至9-11之间，反应时间2-4小时；所述的碱溶液为氢氧化钙，所述的氧化剂可采用空气或双氧水；当亚铁离子和铁离子的质量浓度比为（1:1.5）～（1:2.5）之间时，可以不必补充氧化剂，当不能满足要求时，可以根据铁离子浓度补充，铁离子的缺少量与双氧水（空气）的投加量的摩尔比为1:（1.5～2.5） 。（4）磁选和水洗：反应生成的四氧化三铁微颗粒经反应缓冲罐降温后进入磁选系统，经去离子水反复冲洗得到四氧化三铁磁粉粗品，水洗产生的废水进入污水储池，水洗液经过固液分离膜分离后的过滤液进入无水氯化钙产品生产工序。（5）提纯：四氧化三铁磁粉粗品经过湿品输送机输送的干燥系统干燥，经干燥提纯后形成高纯度的四氧化三铁磁粉。本专利技术所述的预中和反应指的是按照过滤液中的亚铁离子和铁离子的质量浓度比调节，保证混合反应后过滤液中的亚铁离子和铁离子的质量浓度比为1:（1.5-2.5）。所述的经自来水反复冲洗得到四氧化三铁磁粉粗品指的是利用去离子对四氧化三铁磁粉进行冲洗，冲洗三次即可获得四氧化三铁磁粉粗品。再反复冲洗过程中产生的冲洗水进入污水储池。在水洗过程中可以投加乙醇，乙醇为选择性投加。其用量为(0.1-0.2)L乙醇/L水，可以按照水洗池容投加反复利用。本专利技术更进一步公开了采用工业废酸和红泥资源化生产四氧化三铁磁粉的方法在用于常压环境下生产磁粉方面的应用，实验结果显示采用本专利技术生产的四氧化三铁磁粉品质优良，磁饱和度高，市场前景广阔。本专利技术所用到的原料盐酸废液中主要含有约10%质量浓度的盐酸溶液和一定浓度的二价铁离子，红泥中主要是氢氧化铁沉淀。红泥经污泥输送泵输送至混合反应池与盐酸废液混合，本专利技术中将盐酸废液和红泥按照（3～5）：1比例（质量比）混合，两种原料首先进行预中和反应，初步反应的混合液经泵提升至混合液过滤器，过滤液流至滤液储池内，滤渣经板框压滤机压滤减量后外运处置，板框压滤液返回到废酸液储池内准备再利用。过滤后的混合悬浊液经泵提升至反应釜内，反应釜加热至80-90℃，同时向混合液中加入氧化剂和碱溶液，反应釜内设置搅拌系统保证反应均匀和高效性。混合液在反应釜内反应生成含水四氧化三铁磁粉，湿式四氧化三铁磁选、水洗后形成四氧化三铁磁粉粗品，粗品经干燥提纯后形成高纯度的四氧化三铁磁粉。本专利技术更加详细的描述如下：1.混合反应：红泥中主要是Fe(OH)3，还含有未氧化完全的Fe(OH)2、和残留Ca（OH）2，盐酸废液中主要含有的是约10%（质量浓度）浓度盐酸溶液和亚铁离子。本专利技术中混合反应在混合反应池中完成。红泥和废酸经过泵提升至混合反应池，进行初步的中和反应，通过此种方法，降低了资源回收系统的运行成本，利用原料各自的酸碱度进行预中和。红泥中的碱沉淀可以作为酸碱的预调节药剂，同时将红泥中将有效的金属离子成分如铁离子，亚铁离子和钙离子从固相中转移到液相中，方便后续工序的回收。此外，混合反应池内部设置玻璃钢防腐，同时内部采用全防腐机械搅拌系统保证原料的充分混合反应，提高反应效率和反应速率。盐酸废液和红泥投加量按照（3～5）：1比例（质量比）混合考虑。投加比例可以按照过滤液中的亚铁离子和铁离子的质量浓度比调节，保证混合反应后过滤液中的亚铁离子和铁离子的质量浓度比为（1:1.5）～（1:2.5）之间即可。过滤：红泥和废酸经过中和反应后，经泵提升进入管式过滤器过滤，过滤滤液进入下一个工序反应釜中，过滤出的滤渣自流入滤渣储池中。少量的滤渣经过板框压滤浓缩减量后外运处置，板框压滤出的滤液回流至废酸液储池中再利用。反应釜：过滤液经过泵提升至反应釜中，反应釜中需要加入碱溶液作为沉淀剂，多元体系的溶液经过沉淀反应后，可使各种主要成分均沉淀，如亚铁离子、铁离子。反应釜采用夹套蒸汽加热，保证反应釜的温度在80～90℃之间，向悬浮反应液中通入氧化剂，促进Fe3O4的生成。反应方程式如下所示：由于Fe3O4不稳定，在氧气存在下Fe3O4会转化成γ-Fe2O3，为了避免Fe3O4转化，要保证反应体系一直呈碱性。碱溶液可采用中的一种，从资源回收角度考虑，建议碱溶液采用，利用碱溶液调节过滤液的pH值至9-11之间。氧化剂可采用空气、双氧水。通过氧化剂将过滤液体系中的亚铁离子氧化成铁离子，保证反应体系中的亚铁离子和铁离子的质量浓度比为（1:1.5）～（1:2.5）之间即可，当不能满足要求时候可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用工业废酸和红泥资源化生产四氧化三铁磁粉的方法，其特征在于按如下的步骤进行：（1）混合反应：将盐酸废液和红泥原料按照质量比3～5：1比例进行预中和反应；（2）过滤：初步反应的混合液经泵提升至混合液过滤器，滤滤液进入下一个工序反应釜中，过滤出的滤渣自流入滤渣储池中；（3）反应釜：过滤后的混合悬浊液经泵提升至反应釜内，反应釜加热至80‑90℃，同时向混合液中加入氧化剂和作为沉淀剂的碱溶液，反应釜内设置搅拌系统保证反应均匀和高效性，过滤液的pH值至9‑11之间，反应时间2‑4小时；所述的碱溶液为氢氧化钙，所述的氧化剂可采用空气或双氧水；当亚铁离子和铁离子的质量浓度比为（1:1.5）～（1:2.5）之间时，可以不必补充氧化剂，当不能满足要求时，可以根据铁离子浓度补充，铁离子的缺少量与双氧水（空气）的投加量的摩尔比为1:（1.5～2.5）；（4）磁选和水洗：反应生成的四氧化三铁微颗粒经反应缓冲罐降温后进入磁选系统，经去离子水反复冲洗得到四氧化三铁磁粉粗品，水洗产生的废水进入污水储池，水洗液经过固液分离膜分离后的过滤液进入无水氯化钙产品生产工序；（5）提纯：四氧化三铁磁粉粗品经过湿品输送机输送的干燥系统干燥，经干燥提纯后形成高纯度的四氧化三铁磁粉。...

【技术特征摘要】
1.一种采用工业废酸和红泥资源化生产四氧化三铁磁粉的方法，其特征在于按如下的步骤进行：（1）混合反应：将盐酸废液和红泥原料按照质量比3～5：1比例进行预中和反应；（2）过滤：初步反应的混合液经泵提升至混合液过滤器，滤滤液进入下一个工序反应釜中，过滤出的滤渣自流入滤渣储池中；（3）反应釜：过滤后的混合悬浊液经泵提升至反应釜内，反应釜加热至80-90℃，同时向混合液中加入氧化剂和作为沉淀剂的碱溶液，反应釜内设置搅拌系统保证反应均匀和高效性，过滤液的pH值至9-11之间，反应时间2-4小时；所述的碱溶液为氢氧化钙，所述的氧化剂可采用空气或双氧水；当亚铁离子和铁离子的质量浓度比为（1:1.5）～（1:2.5）之间时，可以不必补充氧化剂，当不能满足要求时，可以根据铁离子浓度补充，铁离子的缺少量与双氧水（空气）的投加量的摩尔比为1:（1.5～2.5）；（4）磁选和水洗：反...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铭，戴承昊，
申请(专利权)人：天津市国润永泰环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12