利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法
【專利摘要】利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，包括如下步驟：以鈦白廢硫酸和七水硫酸亞鐵作為主要原料，加入少量亞硝酸鈉作催化劑，在通入氧氣加壓條件下反應(yīng)2～4小時(shí)，得到聚合硫酸鐵液體產(chǎn)品。將液體產(chǎn)品經(jīng)過干燥處理后得到固體粉狀聚合硫酸鐵產(chǎn)品。本發(fā)明能夠把鈦白廢硫酸與副產(chǎn)的七水硫酸亞鐵進(jìn)行綜合治理，以廢治廢，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)鈦白生產(chǎn)企業(yè)廢酸及七水硫酸亞鐵兩大污染源的綜合回收利用。
【專利說明】利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)廢液廢渣綜合利用及化工生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]聚合硫酸鐵是一種重要的無機(jī)高分子化合物，由于水解后可產(chǎn)生多種高價(jià)多核絡(luò)離子，與原水中溶膠及懸浮物的負(fù)電荷結(jié)合，促使水中膠體微粒與懸浮物形成粗大絮團(tuán)而沉降，從而使水凈化。因而廣泛被用作生活及工業(yè)用水、工業(yè)和城市污水的處理劑。
[0003]現(xiàn)有的聚合硫酸鐵生產(chǎn)工藝主要有兩種:一種是以鐵屑和商品級(jí)硫酸為原料制成硫酸亞鐵后，以亞硝酸鈉為催化劑，通入空氣將硫酸亞鐵氧化后聚合而成產(chǎn)品，另一種是以硫酸亞鐵和硫酸溶液為原料，以氯酸鈉為催化劑，通入空氣將硫酸亞鐵氧化后聚合而成產(chǎn)品。上述兩種工藝方法都需要以鐵和商品級(jí)硫酸為原料，消耗大量的礦產(chǎn)資源及硫酸資源，既不經(jīng)濟(jì)又不環(huán)保。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，能夠利用鈦白粉廠廢硫酸和七水硫酸亞鐵為原料，采用氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵液體產(chǎn)品。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，包括以下步驟:
[0006]a.酸混合溶解
[0007]按I噸廢硫酸配1.2~1.8噸七水硫酸亞鐵，加入到耐酸溶解槽中，邊投料邊攪拌，將七水硫酸亞鐵完全混合溶解于廢硫酸液中，混合溶解溫度為20~80°C，溶解時(shí)間為10~30分鐘，攪拌均勻即反應(yīng)終止；
[0008]b.催化氧化聚合
[0009]酸溶解反應(yīng)到終點(diǎn)后保持?jǐn)嚢?，用抽料?把溶解槽中的混合溶解料抽到循環(huán)反應(yīng)塔，加入0.08~0.14噸已用水溶解的亞硝酸鈉，密封循環(huán)反應(yīng)塔，通入高壓氧氣進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)壓力為0.2至0.4MPa，反應(yīng)溫度為20~80°C，反應(yīng)時(shí)間為2~4小時(shí)，得到聚合硫酸鐵液體；
[0010]C.熟化
[0011]將得到聚合硫酸鐵液體排到成品池中熟化12~24小時(shí)，即得到聚合硫酸鐵液體產(chǎn)品。
[0012]所述含鐵廢硫酸為鈦白粉廠廢硫酸，主要化學(xué)成分為H2S0415~25%、Fe3~4%，廢硫酸加入量與硫酸亞鐵加入量的重量比為1: 1.2~1.8。
[0013]所述硫酸亞鐵為硫酸氧鈦液中的亞鐵經(jīng)冷凍結(jié)晶工序產(chǎn)出的廢副結(jié)晶物，含F(xiàn)el5 ~20%。
[0014]所述聚合硫酸鐵液體產(chǎn)品成份按重量百分比為:
[0015]鈦白粉廢酸40~50% ;
[0016]硫酸亞鐵50~60 % ;
[0017]亞硝酸鈉0.4~0.6 % ；
[0018]氧氣1.5 ~2.0%。
[0019]所述聚合硫酸鐵液體經(jīng)過噴霧干燥后得到固體粉狀聚合硫酸鐵產(chǎn)品。
[0020]一種適用于所述的利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法的設(shè)備，包括溶解槽、抽料泵、液氧站、壓力表、成品池、1#循環(huán)泵、2#循環(huán)泵、循環(huán)反應(yīng)塔、3#循環(huán)泵、氧化劑泵、氧化劑溶解槽、4#循環(huán)泵、壓力表、取樣口。具體結(jié)構(gòu)和連接方式為:溶解槽通過抽料泵和管道與循環(huán)反應(yīng)塔連接，液氧站通過壓力表與循環(huán)反應(yīng)塔連接，1#循環(huán)泵、2#循環(huán)泵、3#循環(huán)泵、4#循環(huán)泵分別通過管道與循環(huán)反應(yīng)塔連接，氧化劑溶解槽通過氧化劑泵和管道與壓力表和循環(huán)反應(yīng)塔連接，成品池通過管道與循環(huán)反應(yīng)塔連接，取樣口安裝在1#循環(huán)泵和循環(huán)反應(yīng)塔連接的管道之間。
[0021]本發(fā)明的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)在于:
[0022]1.能夠把鈦白廢酸與副產(chǎn)的七水硫酸亞鐵結(jié)合治理，以廢治廢，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)鈦白生產(chǎn)企業(yè)外排廢酸及七水硫酸亞鐵兩大污染源的綜合回收利用。
[0023]2.催化氧化聚合工序中①把反應(yīng)塔內(nèi)的填料拿掉，使塔內(nèi)的有效容量增加了五分之二，產(chǎn)量也增加了 40% ;②增加反應(yīng)塔的循環(huán)管路和循環(huán)泵的數(shù)量，使高壓反應(yīng)塔內(nèi)的物料能保持較高速的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，把原來通過填料增加接觸面的反應(yīng)方式改為自制高壓氣液反應(yīng)塔；③在催化氧化聚合工序中通入氧化加壓。使反應(yīng)的速度加快。每反應(yīng)塔的生產(chǎn)時(shí)間由改造前的4~8小時(shí)縮短為改造后的2~4小時(shí)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明所述的利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法工藝流程圖。
[0025]圖2是本發(fā)明所述的利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法的設(shè)備結(jié)構(gòu)連接圖。
[0026]圖中標(biāo)記為:溶解槽1、抽料泵2、液氧站3、壓力表4、成品池5、1#循環(huán)泵6、2#循環(huán)泵7、循環(huán)反應(yīng)塔8、3#循環(huán)泵9、氧化劑泵10、氧化劑溶解槽11、4#循環(huán)泵12、壓力表13、取樣口 14。

【具體實(shí)施方式】
[0027]實(shí)施例1
[0028]利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，包括以下步驟:
[0029]⑴酸混合溶解
[0030]用抽料泵2從儲(chǔ)酸池中抽取9噸含鐵3%、硫酸20%的廢硫酸，加入帶有攪拌機(jī)的溶解槽I中，攪拌速度控制在45r/min，邊攪拌邊加入13噸含鐵18%的七水硫酸亞鐵，混合溶解溫度為70°C，混合溶解時(shí)間為20分鐘，待七水硫酸亞鐵完全混合溶解于廢硫酸液中，攪拌均勻即為反應(yīng)終點(diǎn)。
[0031]⑵催化氧化聚合
[0032]酸混合溶解反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)后，保持?jǐn)嚢杷俣仍?5r/min，用抽料泵2把溶解槽I中的混合溶解料抽到循環(huán)反應(yīng)塔8中，所述循環(huán)反應(yīng)塔即是塔內(nèi)保持循環(huán)，以下同，加入0.11噸已用水溶解的亞硝酸鈉，密封循環(huán)反應(yīng)塔8，打開高壓氧氣開關(guān)，通入高壓氧氣進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)開始時(shí)溫度為70°C，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，反應(yīng)壓力為0.35MPa，從取樣的排料小籠頭取樣檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果為:鐵11.85% ;亞鐵0.05% ;鹽基度14.72% ;檢驗(yàn)合格，反應(yīng)結(jié)束。
[0033]⑶熟化
[0034]關(guān)掉高壓氧氣開關(guān)，泄壓，將上述釜內(nèi)聚合硫酸鐵溶液排到成品池中熟化24小時(shí)，即形成深褐色聚合硫酸鐵凈水劑產(chǎn)品。
[0035]實(shí)施例2
[0036]一種利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，包括以下步驟:
[0037]⑴酸混合溶解
[0038]用抽料泵2從儲(chǔ)酸池中抽取9噸含鐵3%;硫酸20%的鐵廢硫酸，加入帶有攪拌機(jī)的溶解槽I中，控制攪拌速度在44r/min，邊攪拌邊加入13噸含鐵18%的七水硫酸亞鐵，待七水硫酸亞鐵完全混合溶解于廢硫酸液中，酸溶解溫度為50°C，時(shí)間為25分鐘，攪拌均勻即為反應(yīng)終點(diǎn)。
[0039]⑵催化氧化聚合
[0040]酸混合溶解反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)后，保持?jǐn)嚢杷俣仍?4r/min，用抽料泵2把溶解槽I中的混合溶解料抽到循環(huán)反應(yīng)塔8，加入0.11噸噸已用水溶解的亞硝酸鈉，密封循環(huán)反應(yīng)塔8，打開高壓氧氣開關(guān)，通入高壓氧氣進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)開始時(shí)溫度為50°C，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)，反應(yīng)壓力為0.35MPa，從取樣的排料小籠頭取樣檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果為:鐵11.83% ;亞鐵
0.05% ;鹽基度14.63% ;檢驗(yàn)合格，反應(yīng)結(jié)束。
[0041]⑶熟化
[0042]關(guān)掉高壓氧氣開關(guān)，泄壓，將上述釜內(nèi)硫酸鐵溶液排到成品池中熟化18小時(shí)，即形成深褐色聚合硫酸鐵凈水劑產(chǎn)品。
[0043]實(shí)施例3
[0044]一種利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，包括以下步驟:
[0045]⑴酸混合溶解
[0046]用抽料泵2從儲(chǔ)酸池中抽取9噸含鐵3%;硫酸20%鐵廢硫酸，加入帶有攪拌機(jī)的溶解槽I中，控制攪速度拌在46r/min，邊攪拌邊加入13噸含鐵18%的七水硫酸亞鐵，待七水硫酸亞鐵完全混合溶解于廢硫酸液中，混合溶解溫度為30°C，混合溶解時(shí)間為30分鐘，攪拌均勻即為反應(yīng)終點(diǎn)。
[0047]⑵催化氧化聚合
[0048]酸混合溶解反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)后，保持?jǐn)嚢杷俣瓤刂圃?6r/min，用抽料泵2把溶解槽中的混合溶解料抽到循環(huán)反應(yīng)塔8，加入0.11噸已用水溶解的亞硝酸鈉，密封循環(huán)反應(yīng)塔8，打開高壓氧氣開關(guān)，通入高壓氧氣進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)開始時(shí)溫度為30°C，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，反應(yīng)壓力為0.35MPa，從取樣的排料小籠頭取樣檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果為:鐵11.86% ;亞鐵
0.05% ;鹽基度14.58% ;檢驗(yàn)合格，反應(yīng)結(jié)束。
[0049]⑶熟化
[0050]關(guān)掉高壓氧氣開關(guān)，泄壓，將上述釜內(nèi)硫酸鐵溶液排到成品池中熟化12小時(shí)，即形成深褐色聚合硫酸鐵凈水劑產(chǎn)品。
[0051]實(shí)施例3
[0052]本發(fā)明所述的利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法的設(shè)備，包括溶解槽1、抽料泵2、液氧站3、壓力表4、成品池5、1#循環(huán)泵6、2#循環(huán)泵7、循環(huán)反應(yīng)塔8、3#循環(huán)泵9、氧化劑泵10、氧化劑溶解槽11、4#循環(huán)泵12、壓力表13以及取樣口 14。具體結(jié)構(gòu)和連接方式為:
[0053]溶解槽I通過抽料泵2和管道與循環(huán)反應(yīng)塔8連接，液氧站3通過壓力表4與循環(huán)反應(yīng)塔8連接，1#循環(huán)泵6、2#循環(huán)泵7、3#循環(huán)泵9,4#循環(huán)泵12分別通過管道與循環(huán)反應(yīng)塔8連接，氧化劑溶解槽11通過氧化劑泵10和管道與壓力表13和循環(huán)反應(yīng)塔8連接，成品池5通過管道與循環(huán)反應(yīng)塔8連接，取樣口 14安裝在1#循環(huán)泵6和循環(huán)反應(yīng)塔8連接的管道之間 。
【權(quán)利要求】
1.利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，其特征在于，包括如下步驟: a.酸混合溶解 按I噸廢硫酸配1.2~1.8噸七水硫酸亞鐵，加入到耐酸溶解槽中，邊投料邊攪拌，將11~15噸七水硫酸亞鐵完全混合溶解于8~10噸廢硫酸液中，混合溶解溫度為20~80°C，溶解時(shí)間為10~30分鐘，攪拌均勻即為反應(yīng)終止； b.催化氧化聚合 酸混合溶解反應(yīng)到終點(diǎn)后保持?jǐn)嚢?，用抽料?把溶解槽中的混合溶解料抽到循環(huán)反應(yīng)塔，加入0.08~0.14噸已用水溶解的亞硝酸鈉，密封循環(huán)反應(yīng)塔塔，通入0.2~0.4MPa的高壓氧氣進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)壓力為0.2~0.4MPa，反應(yīng)溫度為20~80°C，反應(yīng)時(shí)間為2~4小時(shí)，消耗氧氣為0.33~0.44噸得到聚合硫酸鐵液體； c.熟化 將得到聚合硫酸鐵液體排到成品池中熟化12~24小時(shí)，即得到聚合硫酸鐵液體產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，其特征在于，所述廢硫酸為鈦白粉廠廢硫酸，主要化學(xué)成分為H2S0415~25%、Fe3~4%，廢硫酸加入量與硫酸 亞鐵加入量的重量比為1: 1.2~1.8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，其特征在于，所述硫酸亞鐵為硫酸氧鈦液中的亞鐵經(jīng)冷凍結(jié)晶工序產(chǎn)出的廢副結(jié)晶物，含F(xiàn)el5 ~20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，其特征在于，所述聚合硫酸鐵液體產(chǎn)品成份按重量百分比為: 鈦白粉廢酸40~50% ； 硫酸亞鐵50~60% ; 亞硝酸鈉0.4~0.6% ; 氧氣1.5~2.0%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，其特征在于，所述聚合硫酸鐵液體經(jīng)過噴霧干燥后得到固體粉狀聚合硫酸鐵產(chǎn)品。
6.一種適用于權(quán)利要求1所述的利用廢硫酸和硫酸亞鐵氧氣加壓生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法的設(shè)備，其特征在于，包括溶解槽、抽料泵、液氧站、壓力表、成品池、1#循環(huán)泵、2#循環(huán)泵、循環(huán)反應(yīng)塔、3#循環(huán)泵、氧化劑泵、氧化劑溶解槽、4#循環(huán)泵、壓力表、取樣口。具體結(jié)構(gòu)和連接方式為:溶解槽通過抽料泵和管道與循環(huán)反應(yīng)塔連接，液氧站通過壓力表與循環(huán)反應(yīng)塔連接，1#循環(huán)泵、2#循環(huán)泵、3#循環(huán)泵、4#循環(huán)泵分別通過管道與循環(huán)反應(yīng)塔連接，氧化劑溶解槽通過氧化劑泵和管道與壓力表和循環(huán)反應(yīng)塔連接，成品池通過管道與循環(huán)反應(yīng)塔連接，取樣口安裝在1#循環(huán)泵和循環(huán)反應(yīng)塔連接的管道之間。
【文檔編號(hào)】C01G49/14GK104071853SQ201410341013
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】陸鋒, 黃政瑛, 銀連江 申請(qǐng)人:廣西平果鋒華科技有限公司