專利名稱：聚合硫酸鐵的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備聚合硫酸鐵的方法，尤其涉及一種以含鐵廢酸為 原料制備聚合硫酸鐵的方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)化生產(chǎn)過程中，企業(yè)每天排放大量廢液、固體廢棄物。這些廢 棄物直接排放，既污染了環(huán)境，又浪費了大量資源。為此，如何對這些廢 棄物中進(jìn)行選擇性的綜合循環(huán)利用，實現(xiàn)"變廢為寶"正日益受到整個社會
的關(guān)注。
現(xiàn)有的聚合硫酸鐵的制備方法一般是用硫酸亞鐵為原料，在硫酸溶液 中以氧化劑氧化，先將硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵，當(dāng)溶液中硫酸根的量控制 恰當(dāng)時，硫酸鐵可繼續(xù)與溶液中的水反應(yīng)生成堿式硫酸鐵，此堿式硫酸鐵 再聚合即可制備聚合硫酸鐵?，F(xiàn)有制備方法由于使用固體硫酸亞鐵為原 料，生產(chǎn)成本普遍較高；原料放入反應(yīng)釜后用水加熱溶解的過程中需要用 攪拌機(jī)攪拌并通入蒸汽，從而增加了生產(chǎn)能耗。此外，現(xiàn)有制備方法還存 在反應(yīng)時間過長，生產(chǎn)成本高；硫酸亞鐵投加時費力、費時以及生產(chǎn)過程 中需要排放少量廢氣等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種聚合硫酸鐵的制備方法，該方法主要 以酸洗含鐵廢水為原料，利用硫酸溶于水時發(fā)生的放熱反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量 來溶解硫酸亞鐵，從而節(jié)省生產(chǎn)能耗。
本發(fā)明的另一個目的在于提供-一種制備聚合硫酸鐵的氧化反應(yīng)釜裝 置，該裝置主要通過循環(huán)泵、管道噴射器和氧化反應(yīng)釜本體之間的相互配 合，解決了現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中使用攪拌裝置和通蒸汽方式造成的能源消耗， 達(dá)到節(jié)能、環(huán)保和降低費用的目的。
本發(fā)明所述的 一 種聚合硫酸鐵的制備方法為將酸洗的含鐵廢水加入溶解釜，同時加入硫酸和硫酸亞鐵，硫酸溶于 水時發(fā)生了放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量溶解硫酸亞鐵。當(dāng)硫酸亞鐵基本溶解后 轉(zhuǎn)移至氧化反應(yīng)釜裝置，加入催化劑亞硝酸鹽并通入氧氣，再開啟氧化反 應(yīng)釜裝置的循環(huán)泵，反應(yīng)液經(jīng)過管道噴射器的噴射和負(fù)壓作用使氣液充分 混合，經(jīng)2 3個小時的聚合反應(yīng)制得聚合硫酸鐵。
溶解釜為離地面高度不超過60厘米的半地下攪拌溶解釜。
催化劑亞硝酸鹽選自于NaN02或KN02。
催化劑用量為每噸反應(yīng)液2.5 — 6.0kg，進(jìn)一步選擇3.5 — 5.0 kg，優(yōu)先 選擇4.5kg。
氧氣通入量為每噸反應(yīng)液960 — 2400L，進(jìn)一步選擇1440 — 2160L， 優(yōu)先選擇4.5kg 1680L。
本發(fā)明所述的氧化反應(yīng)釜裝置包括氧化反應(yīng)釜本體1、管道噴射器2、 循環(huán)泵3及其連接管道組成。管道水力噴射口 4與氧化反應(yīng)釜本體1的頂 端開口 5相連接；循環(huán)泵3位于氧化反應(yīng)釜本體1的底端出口和管道水力 噴射器進(jìn)口 6之間，通過管道相連接；管道水力噴射器側(cè)面開口 7與氧化 反應(yīng)釜本體頂端一側(cè)開口 8通過管道連接。限流閥11為液體流量限制； 反應(yīng)進(jìn)行的情況可以通過取樣口 12取樣后檢測得到。
催化劑通過氧化反應(yīng)釜本體頂端一側(cè)催化劑加入口 9加入，氧氣經(jīng)由 氧化反應(yīng)釜本體頂端一側(cè)氧氣通入口 IO通入。所述的催化劑加入口9和 氧氣通入口 IO均為本體1頂端的一側(cè)開口，其作用是起到加料的作用， 其各自的具體作用不作為限定本發(fā)明。
硫酸亞鐵的投加量根據(jù)生產(chǎn)的產(chǎn)品含量和酸洗的含鐵廢水中的含鐵 量確定，硫酸亞鐵中含鐵量(換算為全鐵量)與含鐵廢水中的含鐵量(換 算為全鐵量)之和與產(chǎn)品中全鐵量相當(dāng)。
酸洗含鐵廢水的用量根據(jù)廢酸中含鐵量具體確定硫酸亞鐵的加入量， 使得反應(yīng)后得到的聚合硫酸鐵中含有>9% (w/w)全鐵量。若生產(chǎn)全鐵 量為X。/。 (w/w)的聚合硫酸鐵產(chǎn)品，酸洗含鐵廢水中含鐵量(指全鐵百 分量)為￥% (w/w)，則需每噸補充含鐵量(指全鐵百分量)X% — Y% (w/w)。固體硫酸亞鐵的含量(指全鐵百分量)為Z。/。 (w/w)，損耗 系數(shù)為10%，則需每噸補充的(X% —Y%)xl000 ，，
固體硫酸亞鐵的量=^-^-x1-1
X根據(jù)實際生產(chǎn)需要確定；Y根據(jù)實測所得數(shù)值確定；Z根據(jù)實測所
得數(shù)值確定。
開啟循環(huán)泵后，隨著液體的流動反應(yīng)釜內(nèi)形成負(fù)壓，管道噴射器根據(jù)
文丘里原理(Venturi effect)進(jìn)行噴射，從而使料液和氧氣能充分混合接 觸。通過循環(huán)泵、管道噴射器和氧化反應(yīng)釜本體之間的相互配合，實現(xiàn)反 應(yīng)液體的攪動，以代替現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)的攪拌裝置。
本發(fā)明技術(shù)方案實現(xiàn)的有益效果
本發(fā)明采用酸洗含鐵廢水為原料降低了生產(chǎn)成本。采用先加硫酸到半 地下攪拌溶解釜，硫酸溶于水時發(fā)生了放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量可以溶解硫 酸亞鐵，不需要采用蒸汽加熱或者電加熱，從而節(jié)省了能源消耗；硫酸亞 鐵不在氧化反應(yīng)釜中投加(氧化反應(yīng)釜一般高達(dá)2.0米以上)可降低操作 難度和人工費用，從而解決了原料投加費時和費力。用循環(huán)泵和采用管道 噴射器產(chǎn)生的能量替代蒸汽和攪拌，大大節(jié)省了能耗。循環(huán)泵和管道噴射 器的應(yīng)用，使得反應(yīng)釜產(chǎn)生的能量和剩余的氧氣進(jìn)一步得到有效利用，無 任何廢氣排放，反應(yīng)僅需2 3小時，縮短了反應(yīng)時間。


圖1氧化反應(yīng)釜裝置圖。 1表示氧化反應(yīng)釜本體 2表示管道噴射器 3表示循環(huán)泵 4表示管道噴射口 5表示氧化反應(yīng)釜本體的頂端開口 6表示管道噴射器進(jìn)口
7表示管道噴射器側(cè)面開口
8表示氧化反應(yīng)釜本體頂端一側(cè)開口
9表示催化劑加入口
10表示氧氣通入口
11表示限流閥
12表示取樣口
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。實施例僅用以說明本發(fā)明 的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同 替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán) 利要求范圍中。
實施例1
將含鐵為2.5% (w/w)的酸洗廢水加入溶解釜，再向每噸廢液中加 入50kg濃硫酸(98%)和458kg硫酸亞鐵(15.6%)。當(dāng)硫酸亞鐵基本溶 解后通過泵轉(zhuǎn)移至圖1所示氧化反應(yīng)釜裝置本體1內(nèi)，再由催化劑加入口 9加入4.5kgNaN02并由氧氣通入口 10通入1680L氧氣，然后開啟氧化 反應(yīng)釜裝置的循環(huán)泵3，循環(huán)泵的液體經(jīng)過管道噴射器2的噴射和負(fù)壓作 用使氣液充分混合，經(jīng)3個小時的聚合反應(yīng)制得聚合硫酸鐵(全鐵含量約 為9%)。
實施例2
含鐵(全鐵含量)為7.5% (w/w)的廢硫酸酸洗液加入耐酸溶解釜， 再向每噸廢液中加入70kg濃硫酸(98%)和246kg硫酸亞鐵(15.6%)。 當(dāng)硫酸亞鐵基本溶解后通過泵轉(zhuǎn)移至圖1所示氧化反應(yīng)釜裝置氧化反應(yīng) 釜本體1內(nèi)，再由催化劑加入口 9加入4.5kgNaN02并由氧氣通入口 10 通入1680L氧氣，再開啟氧化反應(yīng)釜裝置的循環(huán)泵3，循環(huán)泵的液體經(jīng)過 管道噴射器2的噴射和負(fù)壓作用使氣液充分混合，經(jīng)3個小時的聚合反應(yīng) 制得聚合硫酸鐵(全鐵含量為11%)。
權(quán)利要求
1、一種聚合硫酸鐵的制備方法，包括如下步驟將酸洗的含鐵廢水加入溶解釜，同時加入硫酸和硫酸亞鐵；當(dāng)硫酸亞鐵基本溶解后通過泵轉(zhuǎn)移至氧化反應(yīng)釜裝置，加入催化劑亞硝酸鹽并通入氧氣，開啟氧化反應(yīng)釜裝置的循環(huán)泵將反應(yīng)釜中的反應(yīng)液流動，經(jīng)2～3個小時的聚合反應(yīng)制得聚合硫酸鐵。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合硫酸鐵的制備方法，其特征在于所述 的催化劑用量為每噸反應(yīng)液2.5 — 6.0kg。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合硫酸鐵的制備方法，其特征在于所述 的催化劑用量為每噸反應(yīng)液4.5kg。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的聚合硫酸鐵的制備方法，其特征在于 所述的氧氣通入量為每噸反應(yīng)液960 — 2400L。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合硫酸鐵的制備方法，其特征在于所述 的氧氣通入量為每噸反應(yīng)液1680L。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合硫酸鐵的制備方法，其特征在于所述的氧 化反應(yīng)釜裝置包括氧化反應(yīng)釜本體(1)、管道噴射器(2)和循環(huán)泵(3);管道噴射口 (4)與氧化反應(yīng)釜本體(1)的頂端開口 (5)相連接；循環(huán) 泵(3)位于氧化反應(yīng)釜本體(1)的底端出口和管道水力噴射器進(jìn)口 (6)之 間，通過管道相連接；管道水力噴射器側(cè)面開口 (7)與氧化反應(yīng)釜本體頂端 一側(cè)開口 (8)通過管道連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備聚合硫酸鐵的方法，以含鐵廢酸為原料制備聚合硫酸鐵，利用硫酸溶于水時發(fā)生的放熱反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量來溶解硫酸亞鐵，從而節(jié)省生產(chǎn)能耗。通過循環(huán)泵、管道噴射器和氧化反應(yīng)釜等設(shè)備的相互配合，解決了現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中使用攪拌裝置和通蒸汽方式造成的能源消耗，達(dá)到節(jié)能、環(huán)保和降低費用的目的。
文檔編號C02F1/52GK101434414SQ20081020454
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者金月祥 申請人:嘉興市環(huán)科化工有限公司