部分氧化法制备聚合硫酸铁的方法技术

本发明专利技术是以含三价铁废渣为原料制备聚合硫酸铁ＰＦＳ的工艺，将含三价铁矿石或者废渣用硫酸溶解得到的酸浸液中加入ＦｅＳＯ＃－［４］调节盐基度，使用氯酸盐、双氧水或者硝酸强氧化剂氧化Ｆｅ＃＋［２＋］即部分氧化法制备聚合硫酸铁。它减少了氧化剂用量，降低了生产成本；利用ＦｅＳＯ＃－［４］调整ＰＦＳ盐基度，保证了产品质量；所制得液体ＰＦＳ铁含量高达１４％以上，易蒸发浓缩、干燥得到固体ＰＦＳ；用本发明专利技术生产聚合硫酸铁（ＰＦＳ）用于处理生活废水及重金属废水效果好。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
部分氧化法制备聚合硫酸铁的方法本专利技术是以含三价铁废渣为原料制备聚合硫酸铁(PFS)的工艺。作为无机净水剂的聚铁，由于制备聚合硫酸铁PFS是采用绿矾为原料，将Fe2+转化为Fe3+，而Fe3+完全来源于亚铁，采用氯酸盐或双氧水氧化所消耗的氧化剂的量大，从而增加了生产成本；虽然利用含三价铁的矿石或废渣制备聚合硫酸铁PFS可以减少氧化剂的用量，但是存在质量差，生产中聚合硫酸铁PFS盐基度难以控制的问题。本专利技术的目的在于克服上述缺点，而提供一种反应速度快、产品质量好、无污染、成本低的制备聚合硫酸铁的方法。本专利技术的技术方案是：首先将含三价铁的硫铁矿烧渣或者矿石、钢渣与30～60％的硫酸在低于130℃条件下反应0.5～5小时，其反应液过滤得到酸浸液；然后，在酸浸液中加入铁皮或者铁屑，于低于110℃的条件下反应至溶液中Fe3+被完全还原后，经过滤，冷却结晶得到绿矾；接着在酸浸液中加入绿矾(FeSO4·7H2O)，同时在反应温度≥40℃条件下加入氯酸钠或氯酸钾或双氧水或硝酸，待溶液中Fe2+完全氧化得到综红色液体PFS；再将液体PFS蒸发、浓缩，于60℃～120℃条件下，搅拌干燥-->或者浓缩后室温存放粉化后，于60℃～120℃下干燥；将干燥后的固体PFS粉碎，得到淡黄色固体粉末状PFS，其晶体结构为Fe4.67(SO4)6(OH)2·20H2O。本专利技术的优点为：(1)利用含三价铁废渣制备PFS，减少了氧化剂用量，降低了生产成本；(2)利用FeSO4调整PFS盐基度，保证了产品质量；(3)所制得液体PFS铁含量高达14％以上，易蒸发浓缩、干燥得到固体PFS；(4)用本专利技术生产的聚合硫酸铁(PFS)用于处理生活废水及重金属废水效果好。下面结合附图与实施例作进一步说明：图1制备酸浸液工艺流程图；图2制备绿矾工艺流程图；图3制备液体PFS工艺流程图。图1描述了本专利技术部分氧化法制备聚合硫酸铁的工艺步骤。1.酸浸液的制备将含三价铁的硫铁矿烧渣或者矿石、炼钢废渣与30～60％的硫酸在低于130℃条件下反应0.5～5小时，然后将反应液过滤得到酸浸液；其具体工艺过程见附图1。2.绿矾的制备取上述酸浸液，加入废铁皮或者废铁屑在低于110℃的条件下反应溶液中Fe3+被完全还原后，经过滤，冷却结晶得到绿矾；其具体工艺过程见附图2。3.液体PFS的制备根据上述酸浸液中残余H+浓度和产品盐基度，在酸浸液中加-->入一定量的绿矾(FeSO4·7H2O)，同时在反应温度≥40℃条件下加入适量氯酸钠或氯酸钾或双氧水或硝酸，待溶液中Fe2+完全氧化得到综红色液体PFS，其部分氧化法制备液体PFS具体工艺过程见附图3。4.固体PFS的制备将液体PFS蒸发、浓缩，于60℃～120℃条件下，搅拌干燥或者浓缩后室温存放粉化后60℃～120℃下干燥。将干燥后固体PFS粉碎，得到淡黄色固体粉末状PFS，其晶体结构为Fe4.67(SO4)6(OH)2·20H2O。实施例：实施例1：①酸浸液的制备，取烘干后的硫铁矿烧渣3000g(广东云浮硫铁矿烧渣，其烧渣含Fe2O374.1％，Fe3O415.96％，FeO0.5％)，在10L的三并颈瓶加入50％的硫酸7740ml；启动搅拌，微慢加入上述硫铁矿烧渣，当反应溶液接近沸腾时，停止加料，反应温度低于110℃时又开始加料，将反应温度维持在110～120℃，总反应时间控制为4小时；反应后加水稀释至总铁浓度为3mol/L，趁热过滤所得滤液即酸浸液，保留第二次滤液。②绿矾的制备，用第二次滤液和水将部分酸浸溶稀释致总铁浓度为1.8mol/L，不断搅拌下，加入足量铁屑或铁皮，升温至70℃，待溶液中Fe3+被完全还原后，趁热过滤，冷却结晶、过滤、离心脱水，于60℃烘干即得到绿矾。③液体PFS的制备，取酸浸溶液1L，将上述方法制备的绿矾或工业副产物绿矾1070g加入该酸浸液中，加热到60℃后缓缦加入氯酸钠，待溶液中Fe2+被完全氧化，得到综红色液体PFS。④固体PFS的制备，继续加热真空浓缩液体PFS至总铁含量-->高于16％，然后在60℃的条件下，搅拌干燥得淡黄色固体PFS，粉碎后为淡黄色粉末PFS，其盐基度为10％。其产品质量如表1所示：固体PFS质量优于国家标准。            表1  固体PFS样品质量与国家标准比较    指标   全铁/％   Fe2+/％   盐基度/％    pH(/％水溶液)  As/％  Pb/％   不溶物/％  固体PFS    19.11   0.02   10    2.37  0.0007  0.0015    0.036GB14591-93    18.5   0.15   9.0～14.0    2.0～3.0  0.0008  0.0015    0.5用上述所得的液体和固体PFS絮凝处理pH＝7.13、CODcr＝143.9mg/L、浊度SS＝53mg/L为生活污水。当污水中Fe3+为28mg/L时，固体PFS处理生活污水后残余CODcr为47.7mg/L，COD去除率为67.4％，残余浊度为2.4mg/L，浊度去除率为96.0％。生活污水经液体PFS处理后，CODcr去除率达到62.7％，浊度去除率达到93.9％。实施例2：在10000mL的三颈瓶中加入50％的硫酸7042mL，启动搅拌，缓慢加入3000g上述烘干后的硫铁矿烧渣，维持反应温度为115℃，反应4小时后过滤得酸浸液；取酸浸液1L，加入上述方法制备得到的绿矾1070g；继而加热升温至60℃后缓慢加入氯酸钠，待Fe2+被完全氧化后蒸发浓缩致铁含量达16％以后，再经冷却、陈化、凝胶化、粉化后于60～80℃干燥、粉碎，得到淡黄色PFS粉末，其盐基度为12.49％。用上述方法制备的PFS处理人工模拟重金属污水，其重金属污水中Cu2+、Pb2+浓度为10mg/L。取该重金属污水500mL，用2mol/LnaOH溶液调节pH值为10.25，加入PFS致Fe3+浓度为-->2.76mg/L时，絮凝处理后Cu2+、Pb2+的去除率分别达到84.4％和93.1％。控制重金属污水终点pH值为6.8左右，加入PFS致Fe3+浓度为13.8mg/L时，Cu2+、pH2+去除率分别达到88.7％和99.2％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
部分氧化法制备聚合硫酸铁的方法，其特征在于： 首先将含三价铁的硫铁矿烧渣或者矿石、钢渣与３０～６０％的硫酸在低于１３０℃条件下反应０．５～５小时，其反应液过滤得到酸浸液； 然后，在酸浸液中加入铁皮或者铁屑，于低于１１０℃的条件下反应溶液中Ｆｅ↑［３＋］被完全还原后，经过滤，冷却结晶得到绿矾； 接着在酸浸液中加入绿矾（ＦｅＳＯ↓［４］.７Ｈ↓［２］Ｏ），同时在反应温度≥４０℃条件下加入氯酸钠或氯酸钾或双氧水或硝酸，待溶液中Ｆｅ↑［２＋］完全氧化得到综红色液体ＰＦＳ； 再将液体ＰＦＳ蒸发、浓缩，于６０℃～１２０℃条件下，搅拌干燥或者浓缩后室温存放粉化后，于６０℃～１２０℃下干燥；将干燥后的固体ＰＦＳ粉碎，得到淡黄色固体粉末状ＰＦＳ，其晶体结构为Ｆｅ↓［４．６７］（ＳＯ↓［４］）↓［６］（ＯＨ）↓［２］.２０Ｈ↓［２］Ｏ。

【技术特征摘要】
1.部分氧化法制备聚合硫酸铁的方法，其特征在于：首先将含三价铁的硫铁矿烧渣或者矿石、钢渣与30～60％的硫酸在低于130℃条件下反应0.5～5小时，其反应液过滤得到酸浸液；然后，在酸浸液中加入铁皮或者铁屑，于低于110℃的条件下反应溶液中Fe3+被完全还原后，经过滤，冷却结晶得到绿矾；接着在酸浸液中加入绿矾(FeSO4·7H2O)，同时在反应温度≥40℃条件下加入氯酸钠或氯酸钾或双氧水或硝酸，待溶液中Fe2+完全氧化得到综红色液体PFS；再将液体PFS蒸发、浓缩，于60℃～120℃条件下，搅拌干燥或者浓缩后室温存放粉化后，于60℃～120℃下干燥；将干燥后的固体PFS粉碎，得到淡黄色固体粉末状PFS，其晶体结构为Fe4.67(SO4)6(OH)2·20H2O。2.根据权利要求1所述的部分氧化法制备聚合硫酸铁的方法，其特征在于：①酸浸液的制备，取烘干后的硫铁矿烧渣3000g，在10L的三并颈瓶加入50％的硫酸7740mL；启动搅拌，微慢加入上述硫铁矿烧渣，当反应溶液接近沸腾时，停止加料，反应温度低于110℃时又开始加料，将反应温度维持在110～120℃，总反应时间控制为4小时；反应后加水稀释至总铁浓度为3mol/L，趁热过滤所得滤液即酸浸液...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑雅杰，龚竹青，刘兴渝，占寿祥，陈白珍，
申请(专利权)人：中南大学，云浮硫铁矿企业集团公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]