專利名稱：用含鐵廢渣非鐵皮法生產(chǎn)氧化鐵黃(紅)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種利用工業(yè)廢棄物——含鐵廢渣為原料，采用氣液兩相非鐵皮法生產(chǎn)氧化鐵黃(紅)。
利用含鐵廢渣(液)濕法生產(chǎn)氧化鐵系顏料，國內(nèi)外均有文獻(xiàn)報導(dǎo)，即將酸洗廢液經(jīng)凈化后用硫酸調(diào)PH值，加過量鐵皮將三價鐵還原為二價鐵。鐵皮為低碳鋼邊角料，數(shù)量需求很大，二步氧化仍加過量鐵皮，采用傳統(tǒng)生產(chǎn)方法，生產(chǎn)周期較長；利用鋼廠酸洗廢液氣液兩相生產(chǎn)氧化鐵紅也已有專利(CN85105994A)，但是也需加過量鐵皮為還原劑。
鑒于已有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是采用一種新工藝，完全用工業(yè)廢料作原料，(僅在貯存的硫酸亞鐵溶液中加入少量鐵皮以防止溶液氧化)，這樣就可以充分利用廢棄物，消除其對環(huán)境的污染。同時生產(chǎn)周期也大大縮短，既可以生產(chǎn)氧化鐵黃、氧化鐵紅，又可以得到副產(chǎn)品石膏用作建筑材料的配料。
本發(fā)明的基本內(nèi)容如下首先對含鐵廢渣進(jìn)行預(yù)處理。含鐵廢渣包括染料化工廠生產(chǎn)過程中排放的各種鐵泥、硫鐵礦氧化焙燒生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的燒渣、軋鋼廠高溫碾軋鋼件表面脫落的鐵鱗、鋼鐵廠吹氧平爐煙塵灰以及鐵礦石等。為了提高其全鐵含量，對于含鐵量不同的硫鐵礦燒渣粉碎過12～20目篩后，進(jìn)行磁力分選得到全鐵含量超過65％的精選礦；對于其它含鐵量低的廢渣可以采用類似磁力分選或重力分選工藝。選出的精礦均勻拌入無煙煤粉，過量系數(shù)1.8～3.0，經(jīng)流化還原爐在700～800℃溫度下還原30～60分鐘。用生產(chǎn)間苯二胺中間體排放的鐵泥為原料，則在流化還原爐中先脫色后還原。根據(jù)原料的不同活性，對于硫鐵礦燒渣、生產(chǎn)靛蘭或間苯二胺排放的鐵泥、鐵鱗、含鐵煙塵灰、鐵礦石等可用20～70％的硫酸浸取，充分反應(yīng)后加水稀釋至固液比0.2～0.3，以便過濾；反應(yīng)溫度為75～90℃，反應(yīng)時間20分鐘，浸液中加入少量0.1～1.0％的聚丙烯酰胺絮凝劑和添加劑，即用化學(xué)共沉淀原理除去金屬雜質(zhì)，上層清液即為高純的硫酸亞鐵溶液，可作為氧化鐵顏料的生產(chǎn)原料。為了防止硫酸亞鐵溶液被空氣氧化，加入鐵皮作還原劑(鐵皮用量極少)，直至PH值為4.5～5.5。中和氧化反應(yīng)采用氣液兩相反應(yīng)工藝，不用鐵皮，將事先準(zhǔn)備好的鐵黃(紅)晶種加入中和氧化桶，通蒸汽加熱75～85℃，由于在氧化桶內(nèi)裝有帶文丘里管的負(fù)壓抽氣裝置，桶內(nèi)濃度為5～7％的硫酸亞鐵溶液通過管道用循環(huán)泵循環(huán)，空氣和氨蒸汽由于負(fù)壓作用也同時被急速抽入氧化桶內(nèi)，因而大大加快氧化過程，將PH值控制在3～6的范圍內(nèi)，這時氧化鐵黃(紅)的晶粒不斷長大，最后生成鮮艷的產(chǎn)品鐵黃(紅)。當(dāng)根據(jù)顏色判斷鐵黃(紅)合格后，再進(jìn)行過濾、洗滌、烘干、粉碎即成產(chǎn)品鐵黃(紅)。過濾后的濾液置于帶夾套的蒸氨槽內(nèi)，用蒸汽加熱，溫度控制在95～110℃，通入少量空氣，并加入石灰蒸氨，過量系數(shù)為1.2左右，產(chǎn)出含氨的蒸汽通過閉路管道返回到中和氧化桶作中和劑和熱源，以便充分利用氨汽物理熱。蒸氨后的殘渣漿經(jīng)過過濾，其殘渣為石膏，可用于水泥配料或建筑裝飾板。水洗酸性水用石灰中和，靜置24小時后，上層清水可循環(huán)使用。
產(chǎn)品鐵紅經(jīng)700～800℃焙燒一小時即轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌母呒兌妊趸F紅，α-Fe2O3含量可達(dá)98.0％以上，可作為鐵氧體磁性材料的生產(chǎn)原料。
本發(fā)明徹底清除了以低碳鋼薄鐵皮為原料的要求，采用負(fù)壓抽氣裝置，縮短了生產(chǎn)周期，使生產(chǎn)鐵黃(紅)的時間從傳統(tǒng)鐵皮法的3～4天減少到20小時左右，節(jié)約電能6～7倍，且鐵黃(紅)質(zhì)量優(yōu)良，徹底消除由于二步氧化中大量鐵皮消耗而帶進(jìn)的碳泥污染，廢棄物資源被充分利用，生產(chǎn)成本比鐵皮法降低600元/噸左右；蒸氨返回氧化桶循環(huán)使用，并利用蒸氨熱源，每噸產(chǎn)品僅需補(bǔ)充液氨70kg左右，耗堿量大為減少，副產(chǎn)品石膏作為建材原料；水洗后的酸性水用石灰中和沉降后循環(huán)使用，無二次污染。
實施例1將硫鐵礦燒渣過12～20目篩后，用磁選機(jī)選出精礦，其全鐵含量提高到65％以上，將精選礦均勻拌入無煙煤煤粉，過量系數(shù)2.0，連續(xù)投入流化還原爐，爐溫約800℃，連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)出料，高溫物料放入帶保溫層的密閉還原桶內(nèi)，在桶內(nèi)進(jìn)行40分鐘的還原反應(yīng)，冷卻出料，硫鐵礦燒渣由原先的褐色變?yōu)樯詈谏勰?；浸取條件為硫酸濃度25％，過量系數(shù)1.05，反應(yīng)溫度80℃左右，反應(yīng)20分鐘，趁熱過濾，上層清液即為高純的硫酸亞鐵溶液。在攪拌情況下，向溶液中按5mg/L加入聚丙烯酰胺與少許氨水進(jìn)行絮凝沉降，濾液中加入少量鐵皮貯存。
中和氧化采用氣液兩相反應(yīng)工藝將已制備好的鐵黃(紅)晶種分別置于中和氧化桶內(nèi)，通過蒸汽加熱至80～85℃，開動循環(huán)泵，由于負(fù)壓作用，充入空氣，濃度為5～7％的硫酸亞鐵溶液和含氨蒸汽也由閥門控制，分別流經(jīng)帶文丘里管管道，連續(xù)通入中和氧化桶，以便強(qiáng)化傳遞過程，縮短反應(yīng)周期。此時氧化桶中的料漿中和氧化作用均勻充分，PH值3～6時，漿液逐漸變稠，當(dāng)顏色達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)色光時即為反應(yīng)終點(這時鐵黃色漿用少量稀硝酸調(diào)色)。整個生產(chǎn)過程約20小時，產(chǎn)品鐵黃(紅)的技術(shù)指標(biāo)分別達(dá)到GB1862-80和GB1863-89-HO01-02一級品要求，其α-Fe2O3含量分別為88.5％和96.0％。漿液的濾液加石灰通入帶夾套蒸氨槽中，通入少量空氣，用蒸汽加熱至100℃左右，連續(xù)蒸氨，所產(chǎn)出的含氨的蒸汽，則可以通過管道返回中和氧化桶作中和劑和熱源使用。蒸氨后的殘渣漿經(jīng)真空抽濾后得到副產(chǎn)品石膏。
實施例2以生產(chǎn)間苯二胺排放的鐵泥為原料，不用分選，干燥粉碎后先經(jīng)800℃氧化30分鐘后再還原30分鐘。其它條件同上，得到相同結(jié)果。
實施例3以鐵鱗為原料，用70％硫酸浸取，其它工藝步驟同例1，得到相同結(jié)果。
產(chǎn)品鐵紅經(jīng)馬弗爐750℃一小時焙燒得到新的高純度球狀氧化鐵紅，其α-Fe2O3含量為98.4％。
權(quán)利要求
1.一種用含鐵廢渣非鐵皮法生產(chǎn)氧化鐵黃(紅)的方法，其特征在于根據(jù)含鐵廢渣原料的不同性質(zhì)采用不同的預(yù)處理工藝；經(jīng)干燥分選后選出的精礦加入無煙煤作還原劑，用生產(chǎn)間苯二胺中間體排放的鐵泥為原料，則在流化還原爐中先氧化脫色后還原；根據(jù)原料的不同活性用不同濃度的硫酸浸取，浸取液加入少量添加劑和絮凝劑絮凝、過濾，中和氧化采用氣液兩相反應(yīng)，用氨氣作中和劑，空氣氧化裝置采用循環(huán)泵負(fù)壓充氣裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用含鐵廢渣非鐵皮法生產(chǎn)氧化鐵黃(紅)的方法，其特征在于所述的“預(yù)處理工藝”是指對于含鐵量不同的硫鐵礦燒渣過12～20目篩后進(jìn)行磁力分選得到全鐵含量超過65％的精選礦；對于其它含鐵量低的廢渣也采用類似磁選或重力分選工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用含鐵廢渣非鐵皮法生產(chǎn)氧化鐵黃(紅)的方法，其特征在于所述的“用無煙煤作還原劑”是指均勻拌入無煙煤煤粉，過量系數(shù)1.8～3.0、還原溫度700～800℃、還原時間30～60分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用含鐵廢渣非鐵皮法生產(chǎn)氧化鐵黃(紅)的方法，其特征在于所述的“根據(jù)原料的不同活性用不同濃度的硫酸浸取，浸取液加入少量添加劑和絮凝劑絮凝、過濾”是指由于硫鐵礦燒渣、生產(chǎn)靛蘭或間苯二胺等排放的鐵泥、鐵鱗、含鐵煙塵灰、鐵礦石的活性不同，可用濃度為20％～70％的硫酸浸取，固液比0.2～0.3，浸取溫度75～90℃，浸液中加入少量添加劑及0.1～1％的聚丙烯酰胺進(jìn)行絮凝沉降，濾液中放入鐵皮靜置，直至PH值為4.5～5.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用含鐵廢渣非鐵皮法生產(chǎn)氧化鐵黃(紅)的方法，其特征在于所述的“根據(jù)原料的不同活性用不同濃度的硫酸浸取，浸取液加入少量添加劑和絮凝劑絮凝、過濾”是指由于硫鐵礦燒渣、生產(chǎn)靛蘭或間苯二胺等排放的鐵泥、鐵鱗、含鐵煙塵灰、鐵礦石的活性不同，可用濃度為20％～70％的硫酸浸取，固液比0.2～0.3，浸取溫度75～90℃，浸液中加入少量添加劑及0.1～1％的聚丙烯酰胺進(jìn)行絮凝沉降，濾液中放入鐵皮靜置，直至PH值為4.5～5.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用含鐵廢渣非鐵皮法生產(chǎn)氧化鐵黃(紅)的方法，其特征在于所述的“中和氧化采用氣液兩相反應(yīng)，用氨氣作中和劑，空氣氧化裝置采用循環(huán)泵負(fù)壓充氣裝置”是指中和氧化采用氣液兩相反應(yīng)，不用鐵皮，將溫度控制在75～85℃、PH值3～6，充空氣氧化，連續(xù)補(bǔ)充硫酸亞鐵溶液及氨氣；采用循環(huán)泵使?jié){液循環(huán)，漿液流經(jīng)帶文丘里管的負(fù)壓抽氣裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用含鐵廢渣非鐵皮法生產(chǎn)氧化鐵黃(紅)的方法，其特征在于所述的“中和氧化采用氣液兩相反應(yīng)，用氨氣作中和劑，空氣氧化裝置采用循環(huán)泵負(fù)壓充氣裝置”是指中和氧化采用氣液兩相反應(yīng)，不用鐵皮，將溫度控制在75～85℃、PH值3～6，充空氣氧化，連續(xù)補(bǔ)充硫酸亞鐵溶液及氨氣；采用循環(huán)泵使?jié){液循環(huán)，漿液流經(jīng)帶文丘里管的負(fù)壓抽氣裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用含鐵廢渣非鐵皮法生產(chǎn)氧化鐵黃(紅)的方法，其特征在于所述的“中和氧化采用氣液兩相反應(yīng)，用氨氣作中和劑，空氣氧化裝置采用循環(huán)泵負(fù)壓充氣裝置”是指中和氧化采用氣液兩相反應(yīng)，不用鐵皮，將溫度控制在75～85℃、PH值3～6，充空氣氧化，連續(xù)補(bǔ)充硫酸亞鐵溶液及氨氣；采用循環(huán)泵使?jié){液循環(huán)，漿液流經(jīng)帶文丘里管的負(fù)壓抽氣裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用含鐵廢渣非鐵皮法生產(chǎn)氧化鐵黃(紅)的方法，其特征在于所述的“中和氧化采用氣液兩相反應(yīng)，用氨氣作中和劑，空氣氧化裝置采用循環(huán)泵負(fù)壓充氣裝置”是指中和氧化采用氣液兩相反應(yīng)，不用鐵皮，將溫度控制在75～85℃、PH值3～6，充空氣氧化，連續(xù)補(bǔ)充硫酸亞鐵溶液及氨氣；采用循環(huán)泵使?jié){液循環(huán)，漿液流經(jīng)帶文丘里管的負(fù)壓抽氣裝置。
全文摘要
本發(fā)明是一種用鐵泥、硫鐵礦燒渣、鐵鱗、含鐵煙塵灰和鐵礦石等工業(yè)廢渣為原料非鐵皮法生產(chǎn)氧化鐵黃(紅)的方法。其特征在于針對不同的含鐵廢渣采用不同的預(yù)處理方法，選出的精礦用還原劑在流化還原爐中高溫還原為二價鐵，然后酸浸、凈化制備高純硫酸亞鐵溶液；空氣氧化采用負(fù)壓充氣裝置。本發(fā)明徹底消除了以低碳鋼薄鐵皮為原料的苛刻要求，不僅縮短了生產(chǎn)周期4～5倍，而且節(jié)省了生產(chǎn)的設(shè)備投資，節(jié)約電能6～7倍。
文檔編號C01G49/02GK1125196SQ9511104
公開日1996年6月26日 申請日期1995年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月13日
發(fā)明者馮業(yè)銘, 周敏 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)