一种热镀锌酸洗废水综合利用工艺以及制备电池级磷酸铁的方法技术

本发公开了一种热镀锌酸洗废水综合利用工艺，在除杂后的热镀锌酸洗废水中加入磷酸或其盐，经氧化、负压蒸馏除酸、沉淀后，过滤得到磷酸铁产品和含锌滤液，将含锌滤液经浓缩、结晶后用于制备氯化锌产品，或与碳酸或其盐反应后用于制备碱式碳酸锌产品。本发明专利技术通过对含铁、锌废酸分离铁来作为制备二水磷酸铁和碱式碳酸锌的产品，可减少废酸的处理排放问题，提高废酸的经济价值，达到对废水的综合利用目的。兼具经济效益与环境效益。兼具经济效益与环境效益。兼具经济效益与环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种热镀锌酸洗废水综合利用工艺以及制备电池级磷酸铁的方法


[0001]本专利技术是一种热镀锌酸洗废水综合利用工艺以及制备电池级磷酸铁的方法，具体涉及热镀锌工艺中酸洗时产生的高浓度含铁含锌废盐酸溶液的处理工艺以及用其制备电池级磷酸铁的方法，属于废水处理


技术介绍

[0002]在热镀锌工艺中，采用盐酸清洗钢铁表面的铁锈和氧化膜以及反洗不合格产品表面的镀锌层的工艺广泛流传，由此产生大量的高含锌含铁废盐酸，其成分主要为盐酸、锌离子、二价铁离子和三价铁离子，具有极强的腐蚀性，若不经过处理直接排放，不仅会严重污染环境，也会造成锌、铁资源的浪费。对这种高浓度锌、铁、游离酸共存的废液，是废水处理的一个难题。常规处理方法为中和排放，随着环境保护法规完善及资源紧缺加剧，这种方法已经被禁止采用。考虑到酸洗废液中含有高浓度的铁和锌，对其进行综合利用不仅避免了资源的浪费，同时也是治理污染的有效途径。
[0003]公开号为CN110790439A的专利技术专利公开了一种热镀锌酸洗废水的处理方法。该方法通过在酸洗废水中加入过量氧化剂，将二价铁离子氧化为三价铁离子，再加热后加入氢氧化钠和柠檬酸钠，使三价铁离子与氢氧化钠结合得到氢氧化铁，柠檬酸钠与锌离子结合得到络合物，从而从废水中去除金属铁离子和锌离子。但该方法采用过量氧化剂次氯酸钠，次氯酸钠与盐酸反应会有氯气生成，易产生安全隐患，同时，生产过程中需多次调节PH值，工艺操作过于繁琐，不利于工业化生产，处理效率低。
[0004]公开号为CN110255778A的专利技术专利还公开了一种热镀锌酸洗废水回用方法。该方法通过采用氢氧化锌和氨水进行复配对酸洗废水进行调节，在不引入任何其他金属离子的情况下对铁和锌做出了分离，且得到了较为纯净的氢氧化铁和可用作热镀锌原料的含锌回收水，氢氧化铁可作为生产铁红的原料，含锌水可直接进行回用。该方法适用于锌含量低的废酸溶液，与热镀锌工艺产生的高浓度含锌废液具有差异性，且过程中会添加大量的氢氧化锌，生产成本高。
[0005]公开号为CN112938920A的专利技术专利公开了一种利用含锌废盐酸制备工业磷酸锌和磷酸铁的方法及装置。该方法通过磷酸根离子的引入，可以产生高附加值的磷酸锌和磷酸铁，不产生其他额外需要处理的残渣或残液，但在实际处理过程中，通过加入磷酸铵和氨水得到磷酸锌和磷酸铁的混合物，还需进一步分离后再利用，分离过程复杂，且分离得到的磷酸锌和磷酸铁的产品纯度不理想。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在解决高浓度含铁含锌盐酸共存废液中铁和锌的回收再利用问题，提供了一种热镀锌酸洗废水综合利用工艺，先将废水中的铁与磷酸根反应后氧化得到二水磷酸铁，制得磷酸铁产品，再将滤液中的锌与碳酸根离子反应得到碱式碳酸锌产品，实现废水中
铁和锌的回收和再利用。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种制备电池级磷酸铁的方法，以热镀锌酸洗废水为原料，可以制备得到满足行业标准的电池级磷酸铁，能够直接作为磷酸铁锂原料使用。
[0008]本专利技术通过下述技术方案实现：一种热镀锌酸洗废水综合利用工艺，在除杂后的热镀锌酸洗废水中加入磷酸或其盐，经氧化、负压蒸馏除酸、沉淀后，过滤得到磷酸铁产品和含锌滤液，将含锌滤液经浓缩、结晶后用于制备氯化锌产品，或与碳酸或其盐反应后用于制备碱式碳酸锌产品，按重量百分比计，所述热镀锌酸洗废水中含有：Zn离子：2～8%；Fe离子：2～8%；HCL：4～10%；不溶物：0.1～0.4%。
[0009]所述除杂是采用过滤器对热镀锌酸性废水进行过滤，得到不溶物含量≤0.1 %的预处理废水。
[0010]将除杂后的热镀锌酸洗废水加入反应釜中，再加入磷酸或其盐，搅拌混合并进行反应，控制混合液中Fe
3+
与磷酸根的摩尔比1：（1.0～1.20）。
[0011]其中，混合溶液中Fe
3+
与磷酸根进行反应，其化学方程式如下：Fe
3+ + PO43‑
→
FePO4
↓
所述氧化是采用氧化剂氧化或催化氧化的方式进行，氧化时间为0.5～2h，得到Fe
2+
含量≤0.1%的溶液，所述氧化剂选自双氧水、氯酸钠、次氯酸钠中的至少一种；所述催化氧化采用亚硝酸钠和氧气。
[0012]氧化过程的化学方程式如下：2Fe
²⁺
+H2O2+2H
⁺
=2Fe
³⁺
+2H2O2FeSO4+H2SO4+1/2O
2 =_Fe2(SO)3+ H2O2Fe
²⁺
+NaClO3+2H
⁺
=2Fe
³⁺
+NaCl+H2O。
[0013]所述负压蒸馏除酸是采用氧化产生的热量进行负压蒸馏，再经冷凝除去盐酸的过程。
[0014]所述沉淀是在50～90℃的温度下，加入沉淀剂，调整溶液pH至1.0～2.0，所述沉淀剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸盐（如碳酸钾、碳酸钠、碳酸铵等）中的至少一种。
[0015]将沉淀后的溶液继续在50～90℃的温度下陈化1～8h，经过滤、洗涤、干燥后得到磷酸铁产品，作为磷酸铁锂原料使用。
[0016]将过滤得到的含锌滤液和洗涤液送入反应釜中，控制溶液温度为50～90℃，加入碳酸盐或二氧化碳气体，调节溶液pH至6～9，沉淀0.5～2h后，经过滤、干燥后得到碱式碳酸锌产品，将碱式碳酸锌的滤液结晶还可得到对应的盐。
[0017]将过滤得到的含锌滤液和洗涤液送入反应釜中，经浓缩、结晶、洗涤、干燥得到氯化锌产品。
[0018]一种制备电池级磷酸铁的方法，采用上述任一项方法制备得到磷酸铁产品，所述磷酸铁产品满足电池级磷酸铁的产品指标，如行业标准HG/T 4701
‑
2014。
[0019]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本专利技术所用的设备结构简单、操作方便、原材料来源广泛、简单易得且成本低，给工业化生产带来便利；本专利技术限定的工艺适用性强，能够适配多种磷源、氧化剂等原材料。
[0020]（2）本专利技术将含锌废盐酸资源化利用的同时，未产生其他需额处理的残渣或者残液，降低企业处理成本，从源头实现减量化。
[0021]（3）本专利技术生产工艺产生的废水等能经过常规处理后回收再利用，实现水资源循环利用，降低外排污染。
[0022]（4）本专利技术通过废酸氧化过程中的反应热进行负压蒸馏除酸，此工艺过程充分利用了氧化过程中的反应热，去除溶液中的盐酸含量，降低了磷酸铁沉淀剂用量的添加，减少了磷酸铁中杂质含量的浓度，同时减少了后期水洗的用水量，到达了节能降耗的绿色环保生产。
[0023]（5）本专利技术通过负压蒸馏、沉淀和陈化的工艺相配合，可以提高热镀锌酸洗废水中的Fe转化得到磷酸铁产品的产品纯度，得到电池级磷酸铁产品（满足行业标准HG/T 4701
‑
2014），可以直接作为磷酸铁锂原料使用。
[0024]（6）本专利技术通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热镀锌酸洗废水综合利用工艺，其特征在于：在除杂后的热镀锌酸洗废水中加入磷酸或其盐，经氧化、负压蒸馏除酸、沉淀后，过滤得到磷酸铁产品和含锌滤液，将含锌滤液经浓缩、结晶后用于制备氯化锌产品，或与碳酸或其盐反应后用于制备碱式碳酸锌产品，按重量百分比计，所述热镀锌酸洗废水中含有：Zn离子：2～8%；Fe离子：2～8%；HCL：4～10%；不溶物：0.1～0.4%。2.根据权利要求1所述的一种热镀锌酸洗废水综合利用工艺，其特征在于：所述除杂是采用过滤器对热镀锌酸性废水进行过滤，得到不溶物含量≤0.1 %的预处理废水。3.根据权利要求1所述的一种热镀锌酸洗废水综合利用工艺，其特征在于：将除杂后的热镀锌酸洗废水加入反应釜中，再加入磷酸或其盐，搅拌混合并进行反应，控制混合液中Fe
3+
与磷酸根的摩尔比1：（1.0～1.20）。4.根据权利要求1所述的一种热镀锌酸洗废水综合利用工艺，其特征在于：所述氧化是采用氧化剂氧化或催化氧化的方式进行，氧化时间为0.5～2h，得到Fe
2+
含量≤0.1%的溶液，所述氧化剂选自双氧水、氯酸钠、次氯酸钠中的至少一种；所述催化氧化采用亚硝酸钠和氧气。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文俊，刘征东，杨长春，
申请(专利权)人：四川科尔瑞环保科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：