專利名稱：含鉻鎳的鐵氧體半成品的提純方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)提純方法，具體是指一種環(huán)保廢水處理過程中的重金屬離子 的回收利用方法。
背景技術(shù)：
鐵氧體是一種指含F(xiàn)e203的金屬氧化物。鐵氧體的電阻率比金屬、合金磁性材料大 得多，而且還有較高的介電性能，所以用途非常廣泛。而且高純度的鐵氧體可以與各種不同 的重金屬結(jié)合形成不同的磁性材料等，在電子、通信、環(huán)保等領(lǐng)域具有廣泛的用途。20世紀(jì)90年代，我國已成為鐵氧體磁性材料的生產(chǎn)大國，對鐵的氧化物(主要是 Fe203)的需求量大增，通過前述工藝步驟之后得到的鐵氧體可以模擬自然的鐵礦石用于制 造包括永磁鐵在內(nèi)的各類磁鐵的原材料。目前在不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)中所產(chǎn)生的廢水、污泥中含有成份不同鐵氧體混合物，其 中主要以含鉻鎳的鐵氧體為主。而且，隨著人們?nèi)找骊P(guān)注環(huán)境保護(hù)，不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)的廢 水、污泥不可能在未經(jīng)處理的情況下就直接排放，這樣將嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。所以，一般的 不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)會對其所產(chǎn)生的廢水、污泥進(jìn)行初步的處理，再把所產(chǎn)生的污泥進(jìn)行堆放。 這種行為對環(huán)境保護(hù)有一定的好處，但仍存在相當(dāng)嚴(yán)重的污染現(xiàn)象。況且，隨著對高純度鐵 氧體的需求，如何變廢為寶一直是這些企業(yè)思考的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有不銹鋼企業(yè)存在的上述問題，提出了一種有效的處理、提純方法， 可以把經(jīng)初步處理后的、含鉻鎳的鐵氧體半成品進(jìn)一步提純，實現(xiàn)廢物的有效利用，且保護(hù) 了環(huán)境。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案得以實現(xiàn)的含鉻鎳的鐵氧體半成品的提純方法，其特征在于包括下述步驟(1)酸浸過程把含鉻鎳的鐵氧體半成品放入到酸浸反應(yīng)池，然后加入98%濃硫 酸到酸浸反應(yīng)池，調(diào)節(jié)PH值到2. 5 2. 8，靜置，充分浸泡，使得Fe、Cr、Ni金屬均以離子狀 態(tài)存在于酸液中，然后對酸液中的鐵金屬離子實行沉淀處理；(2)沉淀過程經(jīng)過酸浸過程的溶液，送入到中和反應(yīng)池，往中和反應(yīng)池中加入質(zhì) 量濃度為28%的氨水，調(diào)節(jié)中和反應(yīng)池中的溶液pH值為4. 3，靜置；由于該工藝過程對于溶 液PH值的控制精度要求較高，且要求具有一定的反應(yīng)時間以使鐵離子充分反映沉淀，而氨 水在調(diào)節(jié)溶液PH方面具有pH變化緩慢，調(diào)節(jié)控制精確的優(yōu)勢，因此沉淀的中和劑，選用濃 氨水。由于鐵離子在pH值為4. 3時將會完全沉淀，而鉻鎳金屬離子的沉淀pH值分別6. 5 和9. 5，因此通過加入濃度為28%的氨水調(diào)節(jié)溶液PH值為4. 3從而使鐵離子以氧化鐵形式 析出，鉻鎳離子留在溶液當(dāng)中；處理后的廢液輸送到離子交換機中進(jìn)行進(jìn)一步提純處理；本發(fā)明中所確定的PH值是根據(jù)相關(guān)離子的特性來決定的(具體見下表) (3)壓濾過程把中和反應(yīng)池中的混合物進(jìn)行過濾，過濾后可得濾餅、濾液；(4)離子交換過程把上述濾液送入到離子交換一體機中，經(jīng)離子交換后出來的 再生液為硫酸鉻、硫酸鎳，回收利用；而從離子交換一體機出來的排放液則為硫酸銨，回收 利用；離子交換一體機的處理工藝是指經(jīng)過過濾處理所得到的金屬離子混合液通過離子交 換，離子交換一體機陽柱飽和后，再生即得硫酸鉻、鎳產(chǎn)品；(5)洗滌過程所得的濾餅用水進(jìn)行洗滌，所用水量為濾餅重量的4 5倍；再把 洗滌后混合物進(jìn)行壓濾，所得濾液回到酸浸反應(yīng)池，與含鉻鎳的鐵氧體半成品混合；而洗滌 后混合物進(jìn)行壓濾后的固體物為鐵氧體成品。第一次壓濾后得到的濾液中含有大量的硫酸氨，同時含有一定量的鉻鎳金屬， 需要進(jìn)入離子交換機進(jìn)一步提純處理。經(jīng)離子交換一體機處理后得到微量的硫酸鉻鎳 (< 0. 01mg/l)，同時得到一定量的濃度為22%左右的硫酸氨溶液。將該流出液的50%到 70%左右用于回用，即獲取濃度為45%左右的硫酸氨溶液，剩余部分運往硫酸氨處理廠進(jìn) 行處理(可用于生產(chǎn)化肥)。本發(fā)明中的離子交換一體機的工作原則是當(dāng)水流經(jīng)樹脂表面時，水中的陽離子與樹脂上的活性基團(tuán)發(fā)生交換，其化學(xué)反應(yīng) 式主要為 離子交換樹脂能可逆交換并且反復(fù)使用，是由于樹脂對不同離子的親和力有差 別，樹脂上的可交換離子和溶液中親和力大的離子先進(jìn)行交換。一般在常溫和低濃度條件 下，多價離子比單價離子優(yōu)先交換，等價離子的選擇性隨著原子序數(shù)增加而增大。強酸陽離子交換樹脂的選擇順序為 由于鉻與樹脂的親和力強于鎳，鉻被樹脂優(yōu)先選擇，當(dāng)樹脂過飽和層析后，鉻鎳形 成分層，鉻停留在第一柱，取后段第二柱用濃度適合的硫酸進(jìn)行再生可得純度較高的NiS04 溶液，再生過程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)式為 樹脂再經(jīng)轉(zhuǎn)型可反復(fù)使用，轉(zhuǎn)型過程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)式為 離子交換一體機中有陰離子交換柱可去除陰離子，如硫化物、絡(luò)合物等。經(jīng)樹脂過飽和層析后，一般鉻含量在50mg/l以下，但若不進(jìn)一步除鉻，將會影響 產(chǎn)品質(zhì)量。在本發(fā)明中，可在不損失主鹽含量的條件下將鉻離子去除至< lmg/1以下。本項目利用離子交換樹脂的過飽和層析原理，在過飽和吸附狀態(tài)下，鎳、鉻等金屬 離子與樹脂的親和力按一定的規(guī)律排列，通過三陽一陰離子交換器的有機組合，并通過對 高選擇性離子交換樹脂的有序排列和正確控制再生手段，可以將絕大多數(shù)陰離子和絕大多 數(shù)的非鎳陽離子趕出過飽和柱，達(dá)到傳統(tǒng)離子交換法所無法達(dá)到的產(chǎn)品純度(99%左右) 和再生液濃度(一般在500 650g/l)。組合系統(tǒng)第二柱吸附飽和后再生可得純度較高的NiS04，第一柱接近飽和時再生 可得硫酸鉻。有益效果本發(fā)明生產(chǎn)能耗小，原材料是普通的化工原料硫酸、液堿；污泥可制磚 就地處理，減少運輸搬遷，無過程流失；既可變廢為寶，實現(xiàn)經(jīng)濟價值，又可消除污泥中的重 金屬對環(huán)境的污染。通過本發(fā)明得到的鐵氧體鉻鎳金屬純度較高，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)價值。說明書附1本發(fā)明工藝流程示意2離子交換一體機原理示意圖
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施作具體說明實施例1把不銹鋼酸洗廢水污泥、經(jīng)過初步處理，得到含鉻鎳的鐵氧體半成品，其中的含量 (質(zhì)量含量)大致如下Fe203 80 85%，Cr203 10 15%，Ni0 1 4%。(1)酸浸過程把含鉻鎳的鐵氧體半成品(固含量約為30% )每天3噸放入到酸 浸反應(yīng)池，然后加入98%濃硫酸，每天約1. 8噸，到酸浸反應(yīng)池，調(diào)節(jié)PH值到2. 8，靜置；充 分浸泡，使得Fe、Cr、Ni金屬均以離子狀態(tài)存在于酸液中；(2)沉淀過程經(jīng)過酸浸過程的溶液，送入到中和反應(yīng)池，往中和反應(yīng)池中加入質(zhì) 量濃度為28%的氨水，每天5噸，調(diào)節(jié)中和反應(yīng)池中的溶液PH值為4. 3，靜置；(3)壓濾過程把中和反應(yīng)池中的混合物進(jìn)行過濾，過濾后可得濾餅、濾液；濾餅 中含有鐵離子，而濾液中含有另外重金屬離子；經(jīng)過壓濾后，所產(chǎn)生的濾餅有3噸每天，而 濾液有18. 8噸每天；離子交換過程把上述濾液送入到離子交換一體機中，經(jīng)離子交換后出來的再生 液為硫酸鉻、硫酸鎳，回收利用；而從離子交換一體機出來的排放液則為硫酸銨，回收利用； 從離子交換一體機出來的排放液每天18. 8噸，其中是濃度為22%的硫酸銨；而離子交換一 體機的再生液則是硫酸鉻鎳溶液。洗滌過程所得的濾餅用水進(jìn)行洗滌，所用水量為濾餅重量的4倍，即12噸的水進(jìn) 行洗滌；再把洗滌后混合物進(jìn)行壓濾，所得濾液12噸再回到酸浸反應(yīng)池，與含鉻鎳的鐵氧體半成品混合；而洗滌后混合物進(jìn)行壓濾后的固體物為鐵氧體成品，每天有3噸。經(jīng)測定，經(jīng)上述處理后的多組份鐵氧體中，F(xiàn)e203的含量達(dá)99. 21%，Cr的含量為 0. 36%, Ni 的含量為 0. 43%。實施例2按照實施例1所進(jìn)行的過程進(jìn)行試驗，在工程試驗一中，酸浸反應(yīng)池，調(diào)節(jié)PH值到2. 5，在工程試驗一中，酸浸反應(yīng)池，調(diào)節(jié)PH值到2. 6，在工程試驗一中，酸浸反應(yīng)池，調(diào)節(jié)PH值到2. 7，最終可得多組份鐵氧體，其中的各組份如下表 對于本發(fā)明中所制備得到的鐵氧體質(zhì)量達(dá)到國家工業(yè)一級要求。
權(quán)利要求
含鉻鎳的鐵氧體半成品的提純方法，其特征在于包括下述步驟(1)酸浸過程把含鉻鎳的鐵氧體半成品放入到酸浸反應(yīng)池，然后加入98％濃硫酸到酸浸反應(yīng)池，調(diào)節(jié)pH值到2.5～2.8，靜置；(2)沉淀過程經(jīng)過酸浸過程的溶液，送入到中和反應(yīng)池，往中和反應(yīng)池中加入質(zhì)量濃度為28％的氨水，調(diào)節(jié)中和反應(yīng)池中的溶液pH值為4.3，靜置；(3)壓濾過程把中和反應(yīng)池中的混合物進(jìn)行過濾，過濾后可得濾餅、濾液；(4)離子交換過程把上述濾液送入到離子交換一體機中，經(jīng)離子交換后出來的再生液為硫酸鉻、硫酸鎳，回收利用；而從離子交換一體機出來的排放液則為硫酸銨，回收利用；(5)洗滌過程所得的濾餅用水進(jìn)行洗滌，所用水量為濾餅重量的4～5倍；再把洗滌后混合物進(jìn)行壓濾，所得濾液回到酸浸反應(yīng)池，與含鉻鎳的鐵氧體半成品混合；而洗滌后混合物進(jìn)行壓濾后的固體物為鐵氧體成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化學(xué)提純方法，具體是指一種環(huán)保保護(hù)過程中的重金屬離子的回收利用方法。本發(fā)明通過用98％濃硫酸到酸浸反應(yīng)池，調(diào)節(jié)pH值到2.5～2.8，然后再用氨水進(jìn)行中和反應(yīng)，至溶液pH值為4.3，經(jīng)過濾后、洗滌、壓濾等工藝，可得鐵氧體成品；對于副產(chǎn)品經(jīng)離子交換一體機處理，可得各有用途的硫酸鉻、硫酸鎳、及硫酸銨。本發(fā)明的優(yōu)點是生產(chǎn)能耗小，既可變廢為寶，實現(xiàn)經(jīng)濟價值，又可消除污泥中的重金屬對環(huán)境的污染。本發(fā)明可以在不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)中廣泛使用，提高經(jīng)濟效益、社會效益。
文檔編號C04B35/26GK101851089SQ20101018514
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者呂旭軍, 周才用, 潘麗銘, 紀(jì)忠民, 陳啟松 申請人:松陽縣環(huán)境監(jiān)測站