一种利用磷化渣生产氧化铁红颜料及磷酸钠的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用磷化渣生产氧化铁红颜料及磷酸钠的方法。本技术方案综合利用了锌系磷化渣的含铁部分和含磷酸根部分，更加高效的利用了锌系磷化渣的各部分成分，减少固废、废液排放造成的环境污染。磷化渣的主要成分铁和磷酸根均得到有效利用，制备了氧化铁红颜料和十二水磷酸钠，其中氧化铁红符合氧化铁颜料国家标准红色A类，Fe2O3含量达96%，十二水磷酸钠纯度达98.8%，符合化工行业分析纯标准。符合化工行业分析纯标准。

【技术实现步骤摘要】
一种利用磷化渣生产氧化铁红颜料及磷酸钠的方法


[0001]本专利技术属于环境保护和化工
，具体涉及种利用磷化渣生产氧化铁红颜料及磷酸钠的方法。

技术介绍

[0002]磷化是常用的表面处理技术，在钢铁、化工等行业都有广泛应用。磷化过程中产生的沉淀物为磷化渣，属于固体危险废物，废物类别为：HW17表面处理废物，废物代码为：346
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064
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17。磷化是钢铁表面处理工艺中重要的环节，磷化过程中会发生沉淀反应，其中远离金属界面的区域发生的反应速度快、无定型，此类沉淀最终以沉渣形式进入体系中。磷化渣的产生是磷化工艺中无法避免的。本专利技术研究的锌系磷化渣主要成分为FePO4、Zn3(PO4)2，Zn2Fe(PO4) 2
等及少量其他杂质。磷化渣的传统处理方法有填埋、化学处理等，由于其酸性强、腐蚀性强，上述处理方法通常会对环境造成污染。磷化渣的资源化利用能够解决其环境污染的问题。
[0003]通过对锌系磷化渣的形成机制和成分检测等研究，其成分组成范围FePO4为60
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80%，Zn3(PO4)2为10
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20%，另有少量水溶性盐类杂质，通过除杂、碱处理、分离、结晶等反应过程，可得到氧化铁红颜料和十二水磷酸钠两种产品。
[0004]氧化铁红颜料广泛用于高档汽车涂料、建筑涂料、防腐涂料、粉末涂料，是较好的环保涂料。磷酸钠在众多领域均起到重要作用，包括：饲料、阻燃剂、食品工业、水处理工业、电子工业、材料表面处理、涂料、颜料等行业。<br/>
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对锌系磷化渣现有处理技术的不足，提供一种新的更高效的资源化利用方案。现有技术仅针对磷化渣碱处理后的含铁部分进行资源化利用，本技术方案综合利用了锌系磷化渣的含铁部分和含磷酸根部分，更加高效的利用了锌系磷化渣的各部分成分，减少固废、废液排放造成的环境污染。
[0006]本专利技术利用碱溶液与磷化渣反应，反应原理为：经碱处理后，固相部分Fe(OH)3可经煅烧可得到氧化铁红颜料，氧化铁红的主要成分为Fe2O3，和少量的FeO、Fe3O4。
[0007]液相部分含有大量磷酸钠成分，可用于制取十二水磷酸钠，其中含有少量锌杂质，制备磷酸钠前需先除锌。
[0008]由式1
‑
3可知，大部分铁元素会以Fe(OH)3的形式沉降，但由于体系为强碱性，Zn(OH)2是两性化合物，可溶于强酸和强碱，中性条件下可形成沉淀，反应原理化学式为：
Zn(OH)2的沉降条件是pH 8
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9，调节pH最高可去除97.9%的锌元素，体系中残留锌最低值为0.022g/L。加入Na2S并调节体系pH可达更好除锌效果，Na2S可与体系中的锌生成ZnS，以沉淀形式从体系中去除。经实验证明，调节pH至范围6
‑
7，加适量Na2S或Na2S
·
H2O，体系中锌元素去除率达99.8%，结晶后得到的十二水磷酸钠纯度可达98.85%，锌元素含量仅为0.0004%。
[0009]Na2S添加量理论上应与体系中锌含量摩尔比1：1，实际操作中可过量加入Na2S，使锌完全被除去，过量的S2‑
在碱性环境中会生成H2S，经加热以气体形式离开体系。
[0010]为实现上述目的本专利技术公开了如下的
技术实现思路
：一种利用磷化渣生产氧化铁红颜料及磷酸钠的方法，本专利技术将磷化渣转化为氧化铁红颜料和磷酸钠的步骤如下：（1）水洗磷化渣，除去可溶盐类杂质，磷化渣按1:2
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1:4与水混合，搅拌15
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20分钟；（2）停止搅拌，静置0.5
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1小时，去除上层清液，加入碱性溶液，加热并搅拌反应1小时，保持温度80
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100℃，所述碱性溶液为30%氢氧化钠；（3）保温静置1小时，所述温度为80
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100℃，过滤，使固液两项分离；（4）步骤（3）中的固相部分，水洗除杂，高温煅烧2
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4小时，所述温度为700
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800℃；（5）步骤（3）中的液相部分取样测定锌含量，所述锌测定方法为双硫腙法；（6）步骤（3）中的液相部分，添加磷酸调节pH 6
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7后，加入Na2S，所述Na2S加入量应与体系中锌的摩尔比为1:1
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1:1.5；（7）加热并搅拌步骤（6）所述液体，保持温度为100
‑
120℃，所述搅拌时间为10
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20分钟；（8）搅拌结束后加入氢氧化钠调节步骤（7）产物pH，所述pH调节至12.0
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12.5；（9）步骤（8）所得液体降温结晶，过滤后烘干得到十二水磷酸钠，所述烘干温度为100
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120℃。
[0011]所述锌测定方法为GB/T 7472
‑
1987水质锌的测定双硫腙分光光度法，其方法如下: 取10mL水质样品，置于60mL分液漏斗中，加入5mL乙酸钠缓冲液（a）及1mL硫代硫酸钠溶液（b），混匀后，在加10.0mL 0.0004%（m/v）双硫腙四氯化碳溶液，振摇4分钟，静置分层后，将四氯化碳层通过少许洁净脱脂棉过滤入20mm比色皿中。立即在535nm的最大吸光波长处测量溶液的吸光度，采用合适的（如20mm）光程长的比色皿，参比皿中放入四氯化碳，由测量所得吸光度扣去空白试验（c）吸光度之后，从校准曲线上查出测量的锌量，按公式计算样品中锌的含量。
[0012]所述空白试验（c）为上述测定方法，用10mL不含锌的水代替试样进行试验步骤。
[0013]所述乙酸钠缓冲液（a）配制方法为：将68g三水乙酸钠溶于水中，稀释至250mL，另取1份乙酸与7份水混合，将上述两种溶液按等体积混合，混合液再用0.1%（m/v）双硫腙四氯化碳溶液重复萃取数次，直到最后的萃取液呈绿色，然后再用四氯化碳萃取以出去过量的双硫腙。
[0014]所述硫代硫酸钠溶液（b）将25g五水硫代硫酸钠溶于100mL水中，每次用10mL 0.1%
（m/v）双硫腙四氯化碳溶液萃取，直到双硫腙溶液呈绿色为止，然后再用四氯化碳萃取以除去多余的双硫腙。
[0015]本专利技术进一步公开了利用磷化渣生产氧化铁红颜料及磷酸钠方法在有效利用磷化渣主要成分铁和磷酸根方面的应用。实验结果显示：本专利技术采用了新的思路处理磷化渣，使其主要成分铁和磷酸根均得到有效利用，制备了氧化铁红颜料和十二水磷酸钠，其中氧化铁红符合氧化铁颜料国家标准红色A类，Fe2O3含量达96%，十二水磷酸钠纯度达98.8%，符合化工行业分析纯标准。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的工艺流程图。
具体实施方式
[0017]下面通过具体的实施方案叙述本专利技术。除非特别说明，本专利技术中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本专利技术的范围，本专利技术的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用磷化渣生产氧化铁红颜料及磷酸钠的方法，其特征在于按如下的步骤进行：（1）水洗磷化渣，磷化渣按1:2
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1:4与水混合，搅拌15
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20分钟；（2）停止搅拌，静置0.5
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1小时，去除上层清液，加入碱性溶液，加热并搅拌反应1小时，保持温度80
‑
100℃，所述碱性溶液为30%氢氧化钠；（3）在温度80
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100℃保温静置1小时，过滤，使固液两项分离；（4）步骤（3）中的固相部分，水洗除杂，高温煅烧2
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4小时，所述温度为700
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800℃；（5）步骤（3）中的液相部分取样测定锌含量，所述锌测定...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘肖南，张振华，戴承昊，张金凤，张炜，张洋，
申请(专利权)人：国环危险废物处置工程技术天津有限公司，
类型：发明
国别省市：