[發明專利]由含鋅鋼鐵酸洗廢液綜合處理制備納米鐵酸鋅的方法

在審

• 申請號: 201610084068.1
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105776339A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 王興堯;陳莉;萬光琴
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00;B82Y30/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 陸藝

技術領域

本發明涉及無機納米功能材料制備領域，特別是涉及一種由含鋅鋼鐵酸洗廢液制備納米 鐵酸鋅的方法。

背景技術

在鋼鐵行業，由于酸洗是不可避免的步驟，所以每日都會產生大量的鋼鐵酸洗廢液。鋼 鐵酸洗廢液中的主要指的是鹽酸，鋼鐵鹽酸酸洗的廢液中含有高濃度的鹽酸和亞鐵離子，酸 洗廢液pH在0.2-3.0左右，主要成分為Fe²⁺，含有少量的Fe³⁺和其他一些雜質，有的還含有 微量的PO₄^3-、Zn²⁺，俗稱“酸洗液”。因此，如果廢液不經過處理直接排放，將造成嚴重的環 境污染，導致一系列的環保問題出現。而對于含鋅鋼鐵酸洗廢液來說，由于其含有較多的Zn²⁺， 其含量已經遠遠超過了國家規定的排放標準，因此這類型酸洗液并不能按照一般的酸洗液的 處理方式來解決。含鋅鋼鐵酸洗廢液是成分非常復雜的混合物，不僅僅具有含有一定量的鋅 和鐵，還含有大量鹽酸和多種不定量金屬離子，如鋁，硅，錳，銅，鉛，鎂，鎳，鈣，鉍等 離子，而這些金屬離子對純鐵酸鋅的制備影響很大，必須進行處理；同時還含有許多不明物 質塵埃等必須進行處理。由于其特殊性，鋼鐵行業一直沒有合適的辦法解決含鋅酸洗廢液帶 來的極其嚴重的環境污染問題。因此，如何有效的處理含鋅鋼鐵酸洗廢液也是鋼鐵行業面臨 的一個重大技術難題，這個問題不僅涉及到行業自身的發展，也密切影響著周圍的環境。

鐵酸鋅(ZnFe₂O₄)由于其結構特點及優良的耐熱、耐光、防銹、無毒等特性，在磁性材料、 脫氫催化、煙氣脫硫及防腐顏料等領域有著廣泛的用途和應用前景。鐵酸鋅是一種性能優良 的軟磁材料，又是非常有代表性的烯類有機化合物氧化脫氫的催化劑，同時具有很高光催化 活性及對可見光敏感的半導體催化劑，鐵酸鋅納米粒子還是個性能優良的透明無機顏料。主 要用于需要高耐熱性、無毒、惰性的場合，例如塑料、搪瓷、玩具等。涂料級鐵酸鋅防銹顏 料適用于各類溶劑型防銹漆、防腐漆、底面合一漆。由于具有這些特殊的性能,人們越來越重 視鐵酸鋅粉體的應用。因此,開發具有優良特性的納米ZnFe₂O₄粉體有著廣泛的應用前景，市 場需求近幾年來越來越大。以這類鋼鐵酸洗廢液為原料制備鐵酸鋅，如果不做任何處理的話， 是不可能制備出合格鐵酸鋅。

發明內容

本發明的目的是解決目前國內鋼鐵行業處理含鋅鋼鐵酸洗廢液所面臨的技術的難題，提 供一種由含鋅鋼鐵酸洗廢液資源化綜合處理制備納米鐵酸鋅的方法。

本發明的技術方案概述如下：

一種由含鋅鋼鐵酸洗廢液綜合處理制備納米鐵酸鋅的方法，包括如下步驟：

(1)向含鋅鋼鐵酸洗廢液中加入還原劑還原三價鐵，還原劑的加入質量為含鋅鋼鐵酸洗 廢液質量的0.2％～1％，攪拌均勻，放置8-14h；

(2)調節步驟(1)獲得液體的pH到3～6，加入助劑使助劑的終濃度為40～80mg/L， 在40～80℃時攪拌0.5-3h，靜置1-2h，過濾，得二次處理液；

(3)測二次處理液中Zn²⁺和Fe_總的物質的量濃度，在溫度為25-80℃、攪拌下，加入氯 化鋅或氧化鋅以及水，使混合液中n(Fe_總)/n(Zn²⁺)＝1.8-2.2，同時使Fe_總濃度為0.5mol/L -3mol/L；

(4)按下述兩種方式之一進行：

方式一：攪拌下，向步驟(3)獲得的混合液中加入沉淀劑NaOH或KOH，使混合液中 n(OH^-)/n(Zn²⁺)＝3.6；有沉淀生成，繼續攪拌10-60min；

方式二：攪拌下，向步驟(3)獲得的混合液中加入沉淀劑草酸或草酸鹽，使混合液中 n(C₂O₄^2-)/n(Zn²⁺)＝0.8-1.2，有沉淀生成，繼續攪拌10-60min；

(5)過濾，得到的濾液用于替代步驟(3)所述水；濾餅洗滌、烘干、研磨、煅燒，得 到納米鐵酸鋅。

還原劑的加入質量較好的是含鋅鋼鐵酸洗廢液質量的0.3％～0.5％。

還原劑優選鐵粉或廢鐵皮。