盐酸酸洗废液制备氧化铁和硫酸铵的方法技术

本发明专利技术涉及一种盐酸酸洗废液制备氧化铁和硫酸铵的方法，是以盐酸溶液为酸洗液将钢铁元件进行酸洗处理以清除表面氧化物过程中得到的含铁盐酸酸洗废液为原料，所述方法步骤如下：(1)固‑液分离；(2)预热升温；(3)混合置换；(4)闪蒸蒸发；(5)蒸发结晶；(6)固‑液分离；(7)混合溶解；(8)调节pH值；(9)吸附除杂；(10)固‑液分离；(11)中和氧化；(12)固‑液分离：液相物料进一步制备硫酸铵产品，固相物料进一步制备氧化铁产品；且在进一步制备硫酸铵产品时可制备出硫酸铵副产品。本发明专利技术工艺合理，方法简单，环保节能，制备成本低，产品质量好，有价成分利用率高。

【技术实现步骤摘要】
盐酸酸洗废液制备氧化铁和硫酸铵的方法
本专利技术涉及一种盐酸酸洗废液制备氧化铁和硫酸铵的方法，是以盐酸溶液为酸洗液将钢铁元件进行酸洗处理以清除表面氧化物过程中得到的含铁盐酸酸洗废液为原料，进行资源化综合利用制备氧化铁和硫酸铵的方法，属于环境化工领域。
技术介绍
氧化铁为六方晶系，分子式为α-Fe2O3，具有无毒、耐碱、耐热等特点，分解温度1560℃，呈淡红棕色，在强列灼烧时变成灰黑色，但将其磨成粉末状又变成红色。氧化铁广泛应用于建材、油漆、涂料、造纸、橡胶、陶瓷、玻璃和油墨等行业。制备氧化铁的方法有干法和湿法两种。干法又称绿矾法，是将绿矾在回转窑、隧道窑等设备内脱水，氧化煅烧去除SO42-，生成氧化铁。干法制备氧化铁的煅烧过程中会产生大量粉尘，对环境污染较大；另外，干法制备的氧化铁产品质量较差。湿法亦称沉淀法，以绿矾或三氯化铁作原料，加碱进行中和，利用晶种结晶、氧化、沉淀得到Fe(OH)3，焙烧得到氧化铁。湿法制备氧化铁过程中无SO2废气污染，产品质量高。硫酸铵，俗称肥田粉，为硫酸与氨反应生成的盐，为无色斜方晶体，易溶于水。硫酸铵主要用作肥料，适用于各种土壤和作物，还可用于纺织、皮革、医药等方面。钢铁元件在表面热镀锌前要经过盐酸酸洗过程以清除金属表面的氧化物，盐酸酸洗废液是为了清除金属钢铁元件表面氧化物而产生的含铁盐酸酸洗废液。盐酸酸洗废液中含有120Kg/m3～180Kg/m3氯化亚铁、30Kg/m3～50Kg/m3盐酸、1Kg/m3～2Kg/m3的酸洗添加剂，钢铁盐酸酸洗的废水中含有杂质离子和酸洗过程中的使用的除锈剂、缓蚀剂、抑雾剂有机添加剂。盐酸盐酸洗废液呈强盐酸性，如果直接排放必然导致资源的浪费和环境的污染，一方面使盐酸酸洗废液中的有价成分无法得到充分的利用，造成大量的资源浪费，加大了生产费用，另一方面造成严重环境污染；而如果单独进行无害化处理又会大大增加处理成本，高昂的处理成本和极低的性价比使单独进行无害化处理很难在实际中得到应用。因此对盐酸酸洗废液的处理一直是一个难以解决的问题，开发盐酸酸洗废液的综合利用及处理方法是解决这一问题的新途径。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供工艺合理、制备方法简单、环保节能、制备成本低、制备产品质量好、有价成分利用率高的一种资源化综合利用和处理钢铁盐酸酸洗废液制备氧化铁和硫酸铵的方法。实现上述目的技术方案是：一种盐酸酸洗废液制备氧化铁和硫酸铵的方法，是以盐酸溶液为酸洗液将钢铁元件进行酸洗处理以清除表面氧化物过程中得到的含铁盐酸酸洗废液为原料，进行资源化综合利用制备氧化铁和硫酸铵的方法，所述方法步骤如下：(1)固-液分离：在固-液分离设备中，将盐酸酸洗液进行固-液分离，经固-液分离得到的液相物料进入下一步，固相物料为废渣去进一步处理；(2)预热升温：将上一步得到的液相物料进入间接换热器中进行换热操作，对液相物料加热升温；(3)混合置换：在混合置换设备中将上一步得到的物料和硫酸混合，盐酸酸洗废液中的氯化亚铁与硫酸混合发生置换反应生成硫酸亚铁和盐酸，反应后的物料进入下一步；(4)闪蒸蒸发：在减压闪蒸设备中，将上一步得到的物料进行减压闪蒸，气相物料为氯化氢和水蒸汽，经过进一步冷凝后回收盐酸，减压闪蒸后的液相物料进入下一步；(5)蒸发结晶：在热泵蒸发结晶设备中，将上一步得到的物料进行蒸发结晶，气相物料为水蒸汽，经过进一步冷凝后回收使用，液相物料进行冷却降温，硫酸亚铁FeSO4·7H2O结晶析出，物料进入下一步；(6)固-液分离：在固-液分离设备中，将上一步物料进行固-液分离，固相为硫酸亚铁FeSO4·7H2O粗品，液相物料作为盐酸酸洗液混合配料的原料循环使用；(7)混合溶解：在混合溶解设备中将上一步得到的硫酸亚铁粗品和水混合，同时添加铁粉，将硫酸亚铁粗品中含有的Fe3+还原为Fe2+，混合溶解后的物料进入下一步；(8)调节pH值：在上一步得到的物料中，添加pH值调节剂，将调节pH调整为6～8，使物料中的杂质离子产生沉淀，物料进入下一步；(9)吸附除杂：在上一步得到的物料中，直接加入吸附剂进行吸附脱除杂质，吸附除杂后物料进入下一步；(10)固-液分离：在固-液分离设备中，将上一步得到的物料进行固-液分离，液相物料进入下一步，固相物料为固废物去进一步处理；(11)中和氧化：在中和氧化反应设备中，同时加入中和剂和氧化剂进行中和反应和氧化反应，得到氧化铁结晶；(12)固-液分离：在固-液分离设备中，将上一步得到的物料进行固-液分离，液相物料进入第十七步进一步制备硫酸铵产品，固相物料进入第十三步进一步制备氧化铁产品；(13)洗涤：将上一步得到的固相物料进行洗涤，洗涤水进入第七步作为混合溶解的水使用，固相物料进入下一步；(14)脱水干燥：固相物料在105℃～120℃进行脱水干燥处理后的固相物料进入下一步；(15)煅烧：将上一步经脱水干燥处理后的物料在600℃～800℃煅烧，得到固相物料氧化铁；(16)粉碎包装：将上一步得到的固相物料粉碎和包装得到氧化铁产品；(17)氧化除杂：在氧化除杂反应设备中，将第十二步固-液分离得到的液相物料中同时加入中和剂和氧化剂发生中和反应和氧化反应，得到含金属杂质的氧化物沉淀；(18)固-液分离：在固-液分离设备中，将上一步得到物料的进行固-液分离，固相物料为废渣去进一步处理，液相物料进入下一步；(19)蒸发浓缩结晶：在热泵蒸发浓缩结晶设备中，将上一步得到的液相物料进行蒸发浓缩，气相物料进入第二十四步冷凝得到水，作为第十三步洗涤水回收使用，液相物料经过冷却降温后硫酸铵结晶析出，物料进入下一步；(20)固-液分离：在固-液分离设备中，将上一步得到物料的进行固-液分离，固相物料为硫酸铵结晶进入下一步，液相物料进入第二十五步进行蒸发干燥，得到固相物料为硫酸铵副产品；(21)干燥：将第二十步固-液分离得到的硫酸铵在110℃～120℃温度干燥处理得到硫酸铵产品。进一步，在第二步预热升温中，将液相物料加热升温至80℃～120℃。进一步，在第三步混合置换中，所述的混合置换设备是静态混合器或管式混合器中的任意一种，盐酸酸洗废液中的氯化亚铁与硫酸混合发生置换反应后硫酸的剩余重量百分浓度为物料的5.0％～15.0％。进一步，所述第四步减压闪蒸设备中操作的绝对压力为0.02MPa～0.08MPa。进一步，所述第五步蒸发结晶中，利用热泵技术，将热泵蒸发浓缩的气相物料加压压缩后进入换热器，将气相物料移出的热作为再沸器的热源，蒸发浓缩后的硫酸亚铁重量百分浓度为物料的40％～60％，液相物料进行冷却降温结晶的过程中，物料冷却降温至0℃～40℃。进一步，第七步混合溶解中的铁粉加用量为物料中硫酸亚铁质量的1.0％～5.0％。进一步，所述第九步吸附除杂中的吸附除杂剂为分子筛或活性炭或硅藻土中的任意一种或者任意两种或任意三种组分的混合物，吸附除杂剂加用量为物料中硫酸亚铁质量的1.0％～5.0％。进一步，所述第十一步中和氧化中，中和剂为氨或者碳酸氢铵中的任意一种，氧化剂为空气。进一步，所述第十七步氧化除杂中，中和剂为氨或者碳酸氢铵中的任意一种，氧化剂为过氧化氢。进一步，所述第十九步蒸发浓缩结晶中，利用热泵技术，将热泵蒸发浓缩的气相物料加压压缩后进入换热器，将气相物料移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盐酸酸洗废液制备氧化铁和硫酸铵的方法，是以盐酸溶液为酸洗液将钢铁元件进行酸洗处理以清除表面氧化物过程中得到的含铁盐酸酸洗废液为原料，进行资源化综合利用制备氧化铁和硫酸铵的方法，其特征在于所述方法步骤如下:(1)固‑液分离：在固‑液分离设备中，将盐酸酸洗液进行固‑液分离，经固‑液分离得到的液相物料进入下一步，固相物料为废渣去进一步处理；(2)预热升温：将上一步得到的液相物料进入间接换热器中进行换热操作，对液相物料加热升温；(3)混合置换：在混合置换设备中将上一步得到的物料和硫酸混合，盐酸酸洗废液中的氯化亚铁与硫酸混合发生置换反应生成硫酸亚铁和盐酸，反应后的物料进入下一步；(4)闪蒸蒸发：在减压闪蒸设备中，将上一步得到的物料进行减压闪蒸，气相物料为氯化氢和水蒸汽，经过进一步冷凝后回收盐酸，减压闪蒸后的液相物料进入下一步；(5)蒸发结晶：在热泵蒸发结晶设备中，将上一步得到的物料进行蒸发结晶，气相物料为水蒸汽，经过进一步冷凝后回收使用，液相物料进行冷却降温，硫酸亚铁FeSO4·7H2O结晶析出，物料进入下一步；(6)固‑液分离：在固‑液分离设备中，将上一步物料进行固‑液分离，固相为硫酸亚铁FeSO4·7H2O粗品，液相物料作为盐酸酸洗液混合配料的原料循环使用；(7)混合溶解：在混合溶解设备中将上一步得到的硫酸亚铁粗品和水混合，同时添加铁粉，将硫酸亚铁粗品中含有的Fe3+还原为Fe2+，混合溶解后的物料进入下一步；(8)调节pH值：在上一步得到的物料中，添加pH值调节剂，将pH调整为6～8，使物料中的杂质离子产生沉淀，物料进入下一步；(9)吸附除杂：在上一步得到的物料中，直接加入活性炭、分子筛中的一种或者两种为吸附剂进行吸附脱除杂质，吸附除杂后物料进入下一步；(10)固‑液分离：在固‑液分离设备中，将上一步得到的物料进行固‑液分离，液相物料进入下一步，固相物料为固废物去进一步处理；(11)中和氧化：在中和氧化反应设备中，同时加入氨或者碳酸氢铵中的任意一种为中和剂，空气为氧化剂进行中和反应和氧化反应，得到氧化铁结晶；(12)固‑液分离：在固‑液分离设备中，将上一步得到的物料进行固‑液分离，液相物料进入第(17)步进一步制备硫酸铵产品，固相物料进入第(13)步进一步制备氧化铁产品；(13)洗涤：将上一步得到的固相物料进行洗涤，洗涤水进入第(7)步作为混合溶解的水使用，固相物料进入下一步；(14)脱水干燥：固相物料在105℃～120℃进行脱水干燥处理后的固相物料进入下一步；(15)煅烧：将上一步经脱水干燥处理后的物料在600℃～800℃煅烧，得到固相物料氧化铁；(16)粉碎包装：将上一步得到的固相物料粉碎和包装得到氧化铁产品；(17)氧化除杂：在氧化除杂反应设备中，将第(12)步固‑液分离得到的液相物料中同时加入氨或者碳酸氢铵中的任意一种为中和剂，过氧化氢为氧化剂发生中和反应和氧化反应，得到含金属杂质的氧化物沉淀；(18)固‑液分离：在固‑液分离设备中，将上一步得到物料的进行固‑液分离，固相物料为废渣去进一步处理，液相物料进入下一步；(19)蒸发浓缩结晶：在热泵蒸发浓缩结晶设备中，将上一步得到的液相物料进行蒸发浓缩，气相物料冷凝得到水，作为第(13)步洗涤水回收使用，液相物料经过冷却降温后硫酸铵结晶析出，物料进入下一步；(20)固‑液分离：在固‑液分离设备中，将上一步得到物料的进行固‑液分离，固相物料为硫酸铵结晶进入下一步，液相物料进行蒸发干燥，得到固相物料为硫酸铵副产品；(21)干燥：将第(20)步固‑液分离得到的硫酸铵在110℃～120℃温度干燥处理得到硫酸铵产品。...

【技术特征摘要】
1.一种盐酸酸洗废液制备氧化铁和硫酸铵的方法，是以盐酸溶液为酸洗液将钢铁元件进行酸洗处理以清除表面氧化物过程中得到的含铁盐酸酸洗废液为原料，进行资源化综合利用制备氧化铁和硫酸铵的方法，其特征在于所述方法步骤如下:(1)固-液分离：在固-液分离设备中，将盐酸酸洗液进行固-液分离，经固-液分离得到的液相物料进入下一步，固相物料为废渣去进一步处理；(2)预热升温：将上一步得到的液相物料进入间接换热器中进行换热操作，对液相物料加热升温；(3)混合置换：在混合置换设备中将上一步得到的物料和硫酸混合，盐酸酸洗废液中的氯化亚铁与硫酸混合发生置换反应生成硫酸亚铁和盐酸，反应后的物料进入下一步；(4)闪蒸蒸发：在减压闪蒸设备中，将上一步得到的物料进行减压闪蒸，气相物料为氯化氢和水蒸汽，经过进一步冷凝后回收盐酸，减压闪蒸后的液相物料进入下一步；(5)蒸发结晶：在热泵蒸发结晶设备中，将上一步得到的物料进行蒸发结晶，气相物料为水蒸汽，经过进一步冷凝后回收使用，液相物料进行冷却降温，硫酸亚铁FeSO4·7H2O结晶析出，物料进入下一步；(6)固-液分离：在固-液分离设备中，将上一步物料进行固-液分离，固相为硫酸亚铁FeSO4·7H2O粗品，液相物料作为盐酸酸洗液混合配料的原料循环使用；(7)混合溶解：在混合溶解设备中将上一步得到的硫酸亚铁粗品和水混合，同时添加铁粉，将硫酸亚铁粗品中含有的Fe3+还原为Fe2+，混合溶解后的物料进入下一步；(8)调节pH值：在上一步得到的物料中，添加pH值调节剂，将pH调整为6～8，使物料中的杂质离子产生沉淀，物料进入下一步；(9)吸附除杂：在上一步得到的物料中，直接加入活性炭、分子筛中的一种或者两种为吸附剂进行吸附脱除杂质，吸附除杂后物料进入下一步；(10)固-液分离：在固-液分离设备中，将上一步得到的物料进行固-液分离，液相物料进入下一步，固相物料为固废物去进一步处理；(11)中和氧化：在中和氧化反应设备中，同时加入氨或者碳酸氢铵中的任意一种为中和剂，空气为氧化剂进行中和反应和氧化反应，得到氧化铁结晶；(12)固-液分离：在固-液分离设备中，将上一步得到的物料进行固-液分离，液相物料进入第(17)步进一步制备硫酸铵产品，固相物料进入第(13)步进一步制备氧化铁产品；(13)洗涤：将上一步得到的固相物料进行洗涤，洗涤水进入第(7)步作为混合溶解的水使用，固相物料进入下一步；(14)脱水干燥：固相物料在105℃～120...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘静静，刘珍珍，
申请(专利权)人：西安优庆商贸有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61