[發明專利]采用硫鐵礦燒渣制備聚合氯化鐵的方法

無效

• 申請號: 200710057281.4
• 申請日: 2007-04-30
• 公開（公告）號: CN101049978A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 李威;華濤;周啟星
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C01G49/10
• 分類號: C01G49/10;C01B9/02
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 廖曉榮

技術領域

本發明涉及到資源利用及環保領域，具體地說是一種采用硫鐵礦燒渣制備聚合氯化鐵的方法。

背景技術

隨著全球水資源的日益緊張，人們對水循環的再利用也提出了更高要求。在給水和廢水處理過程中，絮凝技術的優越性顯得尤為突出。絮凝劑是絮凝技術的關鍵環節之一，按其化學性質可分為無機與有機絮凝劑兩大類。有機絮凝劑如聚丙烯酰胺對工業廢水具有很好的處理效果，但其價格昂貴，并且在飲用水中有一定殘留，可能對人體產生影響。常用的無機絮凝劑有硫酸鋁，氯化鋁，氯化鐵，硫酸亞鐵及其各種聚合形式。就目前而言，傳統無機絮凝劑的沉淀速度慢，絮凝效果差，成本較高；而高分子聚合絮凝劑雖然比傳統的絮凝劑處理效果好，形成的絮體體積大而結實，但已有的制備方法大多原料緊張、成本較高。因此，尋找一種高效且成本低廉的絮凝劑是一項十分急迫的任務。

硫鐵礦燒渣是利用硫鐵礦生產硫酸的過程中排出的工業廢渣。我國是硫酸生產大國，產量居世界第三位，其中用硫鐵礦制酸占80％左右，而每生產1t硫酸會產生0.8～0.9t燒渣，目前全國每年將有約7×10⁶t廢渣量。大量的燒渣不僅占用土地，而且通過遷移轉化造成土壤，大氣和水污染。另外，硫鐵礦燒渣是一種二次資源。為了提高資源利用率，保護環境，化害為利，國內外對燒渣的利用已進行了一些研究，如制磚和水泥添加劑、選渣后制團煉鐵、提取有色金屬及貴金屬等，但都存在著燒渣利用量和利用率較低的問題。采用硫鐵礦燒渣制備高效水處理劑是硫鐵礦燒渣最有前途的利用方法之一。

聚合氯化鐵是一種無機高分子混凝劑，自從20世紀80年代在日本合成以來，憑其優良的應用受到人們的關注，不僅具有安全無生物毒性，而且有形成的礬花大、結構密實、用量少、沉降快、污泥脫水性能好等優點。尤其對于處理低溫、低濁度廢水有優勢。在生活用水、工業用水、市政廢水、工業廢水和石油污水的處理中都有顯著的除濁、除油、脫色效果，也有降低COD的能力，故有廣闊的市場應用前景。

目前已有一些制備聚合氯化鐵的方法，如在高濃度氯化鐵溶液中，逐步加入強堿的稀溶液或加入弱堿固體，使鐵溶液發生強烈水解聚合[堿化法制備聚合氯化鐵絮凝劑的穩定性和形態分布研究，浙江大學學報，2003，30(4)：449～453；高濃聚合氯化鐵混凝劑的制備及其混凝效果研究，工業水處理，2002，22(8)：22～25]。這些方法雖然工藝簡單，但都采用純試劑，成本較高。也有采用鹽酸酸洗廢液來制取聚合氯化鐵的方法，如以鹽酸酸洗廢液為原料，采用亞硝酸鈉催化氧化，水解，聚合一步法制備成功聚合氯化鐵[用鹽酸酸洗液制取聚合氯化鐵，工業水處理，1997，17(6)：18～20]，但該方法生產成本高，反應時間長，產品不穩定(鹽基度大于4時，存放不到一周就會析出沉淀)，且殘留在水體中的亞硝酸鹽對生物有毒害作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用硫鐵礦燒渣制備聚合氯化鐵的方法，該方法不僅投資少，見效快，不產生二次污染，解決了硫鐵礦燒渣堆放在環境中造成的污染問題，同時制得了具有高附加值的水處理劑產品。

本發明公開的采用硫鐵礦燒渣制備聚合氯化鐵的方法，其特征在于：以硫鐵礦燒渣、鹽酸和氫氧化鈉為原料，按如下方法制備：

1)將硫鐵礦燒渣和15％～30％濃度的鹽酸按質量比0.3∶1～0.6∶1混合，在60～95℃下反應1～4h，過濾得到浸出液，將浸出液分成A和B兩部分，且浸出液A與浸出液B體積比范圍為1∶3～1∶8；

2)在浸出液A中加入10％～30％濃度的氫氧化鈉，氫氧化鈉與浸出液A的體積比范圍為0.5∶1～2∶1，生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵，曝氣12～24h，使氫氧化亞鐵轉化為氫氧化鐵膠體；

3)在浸出液B中加入氧化劑，氧化劑與浸出液B的體積比范圍為0.04∶1～0.36∶1，將亞鐵離子氧化為三價鐵離子，后加入穩定劑復合磷酸鹽，加入的復合磷酸鹽的質量為浸出液總質量的1％～4％，再在劇烈攪拌下將步驟2)制備的氫氧化鐵膠體加入其中，熟化1h即得聚合氯化鐵產品。

本發明所生產出來的聚合氯化鐵產品呈褐色溶液，密度≥1.35g/ml，Fe³⁺≥11％，Fe²⁺＜0.1％，鹽基度為8％～25％。

本發明具有以下優點：

1.變廢為寶，資源再利用。制備聚合氯化鐵的主要原料為硫鐵礦燒渣，目前在我國大約產生7×10⁶t硫鐵礦燒渣，鹽酸可采用工業鹽酸或廢液，該方法遵循了循環經濟理念，即消除了硫鐵礦燒渣堆放的污染，又制備出了高效水處理劑，達到了“以廢制廢”的目的。