一种采用钢铁厂废酸制备氧化铁黑和氯化钙的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用钢铁厂废酸制备氧化铁黑和氯化钙的方法，包括如下步骤：S1：在钢铁厂废酸中加入铁皮充分反应，使铁皮过量，反应后静置澄清；S2：取上清液，添加氢氧化钙，调节pH值至6‑9，升温至80‑95℃；S3：鼓入空气氧化，过程中通过补充氢氧化钙保持pH值在6‑9之间，保持温度在80‑95℃，直至反应到所需颜色，保温30‑60min，出料；S4：固液分离后得到滤渣和滤液，在滤渣中加入盐酸除钙；然后经漂洗、压滤、干燥、研磨制得氧化铁黑；S5：在滤液中加入去重剂去除重金属离子，除杂后，对清液浓缩，制备得到氯化钙溶液，继续结晶、干燥即可得到氯化钙固体。其解决了现有钢铁产废酸的回收制备氧化铁的反应条件苛刻的问题，具有反应温和，容易批量生产的优势。

A method of preparing iron oxide black and calcium chloride from waste acid in iron and steel plant

The invention discloses a method for preparing iron oxide black waste acid and calcium chloride used in iron and steel plant, which comprises the following steps: S1: in the steel factory waste iron sheet into full reaction in acid, the iron overdose, after the reaction of static clarification; S2: supernatant, adding calcium hydroxide to adjust the pH value to 6 9. 80 heating up to 95 DEG C; S3: air oxidation by adding calcium hydroxide to keep the pH value between 6 and 9 process, to maintain the temperature at 80 95 DEG C, until desired color reaction, holding 30 60min material; S4: obtained after solid-liquid separation filter residue and filtrate, adding hydrochloric acid in addition to calcium in the filter residue; then after rinsing, pressing, drying and grinding to prepare iron oxide black; S5: in the filtrate to join the agent for the removal of heavy metal ions, removing impurities, concentrating on, prepared by the calcium chloride solution to crystallization and drying Calcium chloride solid. It has solved the problem of harsh reaction conditions for the recovery of iron and waste acid from iron and steel, which has the advantages of mild reaction and easy batch production.

【技术实现步骤摘要】
一种采用钢铁厂废酸制备氧化铁黑和氯化钙的方法
本专利技术涉及氧化铁制备
，特别涉及一种采用钢铁厂废酸制备氧化铁黑和氯化钙的方法。
技术介绍
钢铁厂在生产钢材过程中为了去除板材表面的氧化铁皮，均使用酸洗工艺，目前大多采用盐酸作为酸洗钢板的介质。板材表面的氧化铁皮被盐酸处理后形成FeCl2和FeCl3，并溶解在盐酸酸液中，该废酸液量大，Fe2+、Fe3+和Cl-离子浓度高。目前全国每年大约要排出此类废液近百万立方米，随着钢材产量和质量的提高，酸洗废液的排放量还要继续增大，如果就此排放，不仅会造成严重的环境污染，也会降低企业的经济效益。为了适应循环经济的要求，需要对酸洗后产生的废液往往都采取再生回收利用，目前以宝钢为代表的钢铁企业采用鲁氏法(Ruthner)对酸洗废液进行再生回收。鲁氏法(Ruthner)的核心为喷雾焙烧，酸液从反应炉炉顶通过旋转喷嘴的喷枪进入炉内，发生化学反应生成酸性气体，回收后得到再生酸，再此过程中产生了副产品氧化铁粉末。该方法对设备和反应条件要求高，需要提供高温的反应条件，不利于控制反应的进程。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采用钢铁厂废酸制备氧化铁黑和氯化钙的方法，其解决了现有钢铁产废酸的回收制备氧化铁的反应条件苛刻的问题，具有反应温和，容易批量生产的优势。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种采用钢铁厂废酸制备氧化铁黑和氯化钙的方法，包括如下步骤：S1：在钢铁厂废酸中加入干净的铁皮充分反应，使铁皮过量，反应后静置澄清；S2：取上清液，添加氢氧化钙，调节pH值至6-9，升温至80-95℃；S3：鼓入空气氧化，氧化过程中通过补充氢氧化钙保持pH值在6-9之间，保持温度在80-95℃，直至反应到所需颜色，保温30-60min，出料；S4：固液分离后得到滤渣和滤液，在滤渣中加入盐酸除钙；然后经漂洗、压滤、干燥、研磨、包装制得氧化铁黑；S5：在滤液中加入去重剂去除重金属离子，除杂后，对清液蒸发浓缩，制备得到氯化钙溶液，氯化钙溶液继续结晶、干燥即可得到氯化钙固体。采用上述方案，采用溶液法将钢铁厂的废酸转化成氧化铁黑和氯化钙，在得到两种产物的同时对废酸做了处理，减少废酸的排量从而减少对环境的危害，同时该反应的反应条件温和，对设备没有苛刻的要求，适用于工业化生产。通过该方法制备得到的氧化铁黑的各项理化指标都符合标准，制备得到的氯化钙中重金属例子含量低，符合各种应用场合的要求。进一步优选为：步骤S1为：在钢铁厂废酸中加入干净的铁皮与盐酸充分反应，使铁皮过量，反应后加入助凝剂提高沉淀速度，静置澄清；助凝剂的浓度为1-10ppm。采用上述方案，添加助凝剂有利于帮助杂质、固体颗粒快速沉淀，利于将氯化亚铁上清液分离出来。进一步优选为：助凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠中的至少一种。进一步优选为：步骤S2和S3中，氢氧化钙为氢氧化钙在水中的悬浊液，氢氧化钙悬浊液中氢氧化钙的质量浓度为10-20wt％。进一步优选为：步骤S3中，空气流速为4.5-7.5m3/min。进一步优选为：包括如下步骤：S1：在钢铁厂废酸中加入干净的铁皮与盐酸充分反应，使铁皮过量，反应后静置澄清；S2：取12-15m3上清液加入到反应釜中，添加14-16m3质量分数为10-20wt％的氢氧化钙悬浊液，调节pH值至6-9，升温至80-95℃；S3：鼓入空气氧化，空气流速为4.5-7.5m3/min，氧化过程中通过补充质量分数为10-20wt％的氢氧化钙悬浊液保持pH值在6-9之间，保持温度在80-95℃，反应6-10h后得到所需颜色，保温30-60min，出料；S4：将步骤S3中的混合液过滤后分别得到滤渣和滤液，在滤渣中加入浓度为20wt％的盐酸除钙；然后经漂洗、压滤、干燥、研磨、包装制得氧化铁黑；S5：在滤液中加入去重剂去除重金属离子，过滤除杂后，对清液蒸发浓缩，制备得到氯化钙溶液，氯化钙溶液继续结晶、干燥即可得到氯化钙固体。进一步优选为：包括如下步骤：S1：在钢铁厂废酸中加入干净的铁皮与盐酸充分反应，使铁皮过量，反应后静置澄清；S2：取14m3上清液加入到反应釜中，添加16m3质量分数为15wt％的氢氧化钙悬浊液，调节pH值至6-9，升温至95℃；S3：鼓入空气氧化，空气流速为6m3/min，氧化过程中通过补充质量分数为15wt％的氢氧化钙悬浊液保持pH值在6-9之间，保持温度在90-95℃，反应6.8h后得到所需颜色，保温30-60min，出料；S4：将步骤S3中的混合液过滤后分别得到滤渣和滤液，在滤渣中加入浓度为20wt％的盐酸除钙；然后经漂洗、压滤、干燥、研磨、包装制得氧化铁黑；S5：在滤液中加入去重剂去除重金属离子，过滤除杂后，对清液蒸发浓缩，制备得到氯化钙溶液，氯化钙溶液继续结晶、干燥即可得到氯化钙固体。进一步优选为：去重剂为硫脲改性丝瓜络，硫脲改性丝瓜络采用如下方法制备得到：A1：将丝瓜络经过热水预处理，备用；A2：配置1％的NaOH溶液，再将NaOH溶液与乙醇以体积比4-6:1混合得到混合处理液，将丝瓜络浸没在混合处理液中浸泡30-50h，取出用水清洗干净，干燥备用；A3：将纤维改性剂、浓硫酸和水混合均匀制备成改性溶液，纤维改性剂具有如下通式：X(CH2)nOH，X为Cl或Br；纤维改性剂与浓硫酸中的硫酸的摩尔比为1:0.8-1，改性溶液中硫酸和水的体积比为1:3-5；A4：将经过步骤A2处理的丝瓜络浸没在步骤A3中制备的改性溶液中，将改性溶液加热到80-85℃，保温8-12h，反应完毕后将丝瓜络取出清洗干净，烘干备用；A5：将硫脲和催化剂溶解于水中配置成硫脲溶液，硫脲和催化剂在水中的质量体积浓度均为60-80g/L；将步骤A4处理后的丝瓜络浸没在硫脲溶液中，加热至90-95℃，保温4-6h，冲洗干净后干燥，制备得到所需去重剂。采用上述技术方案，一方面，丝瓜络是由大量的纤维管束纵横交错形成三维网状结构，具有丰富的比表面积，丝瓜络的纤维素分子链上经过硫脲改性连接上了足够多的硫脲分子，对重金属离子具有结合作用而将重金属离子沉降；另一方面，丝瓜络的三维网状结构之间形成大量微孔结构，具有一定的吸附能力，对重金属离子起到吸附作用，从而将重金属离子去除。同时，丝瓜络在使用时保持其完整形态，分离时只需将其整体从溶液中取出即可，易于分离，不会在氯化钙成品中引入新的杂质。进一步优选为：步骤A4和A5中的加热过程中均通过超声波辅助反应。采用上述技术方案：超声波辅助反应有利于增大提高去重效果。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：采用溶液法将钢铁厂的废酸转化成氧化铁黑和氯化钙，在得到两种产物的同时对废酸做了处理，减少废酸的排量从而减少对环境的危害，同时该反应的反应条件温和，对设备没有苛刻的要求，适用于工业化生产。通过该方法制备得到的氧化铁黑的各项理化指标都符合标准，制备得到的氯化钙采用硫脲改性丝瓜络作为去重剂，重金属例子含量低，符合各种应用场合的要求。具体实施方式以下对本专利技术作进一步详细说明。本具体实施例仅仅是对本专利技术的解释，其并不是对本专利技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本专利技术的保护范围内都受到专利法的保护。实施例1：一种采用钢铁厂废酸制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用钢铁厂废酸制备氧化铁黑和氯化钙的方法，其特征是，包括如下步骤： S1：在钢铁厂废酸中加入干净的铁皮充分反应，使铁皮过量，反应后静置澄清； S2：取上清液，添加氢氧化钙，调节pH值至6‑9，升温至80‑95℃； S3：鼓入空气氧化，氧化过程中通过补充氢氧化钙保持pH值在6‑9之间，保持温度在80‑95℃，直至反应到所需颜色，保温30‑60min，出料； S4：固液分离后得到滤渣和滤液，在滤渣中加入盐酸除钙；然后经漂洗、压滤、干燥、研磨、包装制得氧化铁黑； S5：在滤液中加入去重剂去除重金属离子，除杂后，对清液蒸发浓缩，制备得到氯化钙溶液，氯化钙溶液继续结晶、干燥即可得到氯化钙固体。

【技术特征摘要】
1.一种采用钢铁厂废酸制备氧化铁黑和氯化钙的方法，其特征是，包括如下步骤：S1：在钢铁厂废酸中加入干净的铁皮充分反应，使铁皮过量，反应后静置澄清；S2：取上清液，添加氢氧化钙，调节pH值至6-9，升温至80-95℃；S3：鼓入空气氧化，氧化过程中通过补充氢氧化钙保持pH值在6-9之间，保持温度在80-95℃，直至反应到所需颜色，保温30-60min，出料；S4：固液分离后得到滤渣和滤液，在滤渣中加入盐酸除钙；然后经漂洗、压滤、干燥、研磨、包装制得氧化铁黑；S5：在滤液中加入去重剂去除重金属离子，除杂后，对清液蒸发浓缩，制备得到氯化钙溶液，氯化钙溶液继续结晶、干燥即可得到氯化钙固体。2.根据权利要求1所述的一种采用钢铁厂废酸制备氧化铁黑和氯化钙的方法，其特征是：所述步骤S1为：在钢铁厂废酸中加入干净的铁皮与盐酸充分反应，使铁皮过量，反应后加入助凝剂提高沉淀速度，静置澄清；所述助凝剂的浓度为1-10ppm。3.根据权利要求2所述的一种采用钢铁厂废酸制备氧化铁黑和氯化钙的方法，其特征是：所述助凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种采用钢铁厂废酸制备氧化铁黑和氯化钙的方法，其特征是：所述步骤S2和步骤S3中，所述氢氧化钙为氢氧化钙在水中的悬浊液，氢氧化钙悬浊液中氢氧化钙的质量浓度为10-20wt%。5.根据权利要求1所述的一种采用钢铁厂废酸制备氧化铁黑和氯化钙的方法，其特征是：所述步骤S3中，空气流速为4.5-7.5m3/min。6.根据权利要求1所述的一种采用钢铁厂废酸制备氧化铁黑和氯化钙的方法，其特征是，包括如下步骤：S1：在钢铁厂废酸中加入干净的铁皮与盐酸充分反应，使铁皮过量，反应后静置澄清；S2：取12-15m3上清液加入到反应釜中，添加14-16m3质量分数为10-20wt%的氢氧化钙悬浊液，调节pH值至6-9，升温至80-95℃；S3：鼓入空气氧化，空气流速为4.5-7.5m3/min，氧化过程中通过补充质量分数为10-20wt%的氢氧化钙悬浊液保持pH值在6-9之间，保持温度在80-95℃，反应6-10h后得到所需颜色，保温30-60min，出料；S4：将步骤S3中的混合液过滤后分别得到滤渣和滤液，在滤渣中加入10-30wt%的盐酸除钙；然后经漂洗、压滤、干燥、研磨、包装制得氧化铁黑；S5：...

【专利技术属性】
技术研发人员：周益钧，
申请(专利权)人：杭州金丰环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33