一種制備氧化鐵黃和氯化銨的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備氧化鐵黃和氯化銨的方法，屬于廢物資源化處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵黃作為常見的顏料，廣泛地應(yīng)用于建筑、涂料、橡膠、塑料、文教用品等工業(yè)，其主要成分是三氧化二鐵，化學(xué)式為Fe2O3.Η20，是氧化鐵的一水合物，氧化鐵黃由檸檬黃至褐色的粉末。由于生產(chǎn)氧化鐵黃的方法很多，操作條件差別很大，造成產(chǎn)品的晶體結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，特別是著色力、遮蓋力和耐光性等指標(biāo)差異很大。
[0003]中國專利ZL 201310572551.0公布了一種氧化鐵黃的制備方法，該方法包括下述工藝流程:(I)將綠礬去除Mn2+和Ti 4+制備精制綠礬，配成溶液；(2)在410?500°C的溫度下振蕩，向精制綠礬溶液加入廢硫酸和氧化劑氯酸鈉，將Fe2+氧化成Fe 3+; (3)向高鐵溶液加入NaOH溶液，制備氫氧化鐵膠體；(4)膠體加入高鐵溶液和鐵皮，在90?100°C的溫度下反應(yīng)10?15h，完成鐵膠向氧化鐵黃的轉(zhuǎn)化；(5)過濾，干燥，最終制得氧化鐵黃粉末。該工藝的可操作性難度很大，在溶液溫度為410?500°C的條件下，需要高壓釜進(jìn)行生產(chǎn)，設(shè)備投資大，操作難度大，造成產(chǎn)品的生產(chǎn)成本高。
[0004]中國專利ZL201410210712.6公布了一種氧化鐵黃的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
(I)晶體制作:將硫酸亞鐵投入晶種反應(yīng)釜中，加入氫氧化鈉后通入空氣進(jìn)行反應(yīng)形成鐵黃晶種，反應(yīng)時(shí)間為2?3h ; (2)氧化:在氧化桶內(nèi)栗入晶種懸浮液，加入亞鐵鹽和水，控制亞鐵鹽濃度為10?15g/100ml，加熱升溫至100?120°C，加入氧化助劑并通入空氣氧化；(3)分離:將氧化反應(yīng)后的漿料靜置沉淀分離出鐵黃固體和母液；(4)后處理:將分離出的鐵黃固體過篩處理，設(shè)置篩子的目數(shù)為250目，過篩后進(jìn)行壓濾成餅狀，減壓干燥處理，設(shè)置壓力為0.9MPa，減壓干燥時(shí)間為2?3h ; (5)成品:將減壓干燥后的成品進(jìn)行粉碎，所得粉末即為氧化鐵黃成品。在該工藝的實(shí)施過程中，溶液溫度為100?120°C，同樣需要高壓釜進(jìn)行生產(chǎn)，設(shè)備投資大，操作難度大，造成產(chǎn)品的生產(chǎn)成本高。此外在氧化過程中需要加入氧化助劑并通入空氣氧化，在后處理過程中需要過篩處理和減壓干燥，流程繁瑣。
[0005]隨著我國鋼鐵行業(yè)的飛速發(fā)展，熱鍍鋅行業(yè)的工藝技術(shù)和裝備水平也有了長足的進(jìn)步。與此對應(yīng)的是在熱鍍鋅生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢渣、廢液和廢氣。廢酸作為熱鍍鋅過程中常見的廢液，其化學(xué)成分為:Fe2+/Fe3+含量~200g/L，HCl含量~1%，微量的Zn2+等。因此，廢酸具有酸度高、腐蝕性大的特點(diǎn)，如果不對其處理，不僅會帶來巨大的環(huán)境污染，而且造成資源浪費(fèi)。由于熱鍍鋅行業(yè)廢酸產(chǎn)量巨大，急需新的廢酸資源化工藝，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，推動鍍鋅行業(yè)的節(jié)能減排和產(chǎn)業(yè)升級。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種制備氧化鐵黃和氯化銨的方法。本發(fā)明通過還原純化、低溫氧化、中溫氧化、過濾、洗滌、真空蒸餾和烘干等工藝，生產(chǎn)高純度氯化銨和高著色力的氧化鐵黃，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0007]—種制備氧化鐵黃和氯化銨的方法，其具體步驟如下:
(1)還原純化:首先將廢酸與廢鋼肩、鐵粉或廢鋼邊角料按照液固比為20?1000: lml/g混合攪拌均勻得到鐵全部為Fe2+的溶液；
(2)低溫氧化:將步驟(I)得到的溶液在溫度為15?30°C條件下用氨水調(diào)節(jié)pH值為
2.5?4.5，通入空氣或氧氣低溫氧化30?600min，使廢酸中的FeCl2R化為鐵黃晶種；
(3)中溫氧化:將經(jīng)步驟(2)低溫氧化后的溶液升溫至65?85°C，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為2.9?3.5，通入空氣或氧氣中溫氧化20?120h，在此過程中通過補(bǔ)加氨水維持pH值為2.9?3.5，同時(shí)補(bǔ)加步驟(I)中的鐵全部為Fe2+的溶液使步驟(3)中溶液Fe 2+的含量為2?15g/L，使廢酸中的FeCl2不斷進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)化，并生長為氧化鐵黃；
(4)制備氧化鐵黃:步驟(3)的中溫氧化后，將溶液進(jìn)行過濾得到濾餅和濾液，對濾餅進(jìn)行洗滌后在溫度為80?130°C條件下干燥30?ISOmin得到顏色均勻鮮艷、純度大于99.6wt%的氧化鐵黃；
(5)制備氯化銨:將步驟(4)得到的濾液和洗滌水進(jìn)行真空蒸餾得到結(jié)晶物，將結(jié)晶物在溫度為80?130°C條件下干燥30?180min得到純度大于99.6wt%的NH4C1。
[0008]所述步驟(I)中的廢酸為熱鍍鋅過程中產(chǎn)生的廢酸，包括以下質(zhì)量百分比組分:FeCl28%?40%、FeCl30.1%?5%，HC10.2%?4%、雜質(zhì)(鈣、鎂、錳的鹽類等)含量0.05%?0.3%，余量為水。
[0009]所述步驟(2)中通入空氣或氧氣的量為0.7?3m3.立方溶液1.h、
[0010]所述步驟(3)中通入空氣或氧氣的量為3?20m3.立方溶液1.h、
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明采用廢鋼肩、鐵粉或廢鋼邊角料(熱鍍鋅企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料)將含有Fe3+的廢酸還原為高純度的FeCl 2溶液，并消耗掉廢酸中的殘留的HC1，為制備高純鐵黃提供合格的原料，這是其他發(fā)明專利公布的制備鐵黃的工藝中所不具備的。
[0012](2)在低溫合成條件下，F(xiàn)eCl2轉(zhuǎn)化為鐵黃晶種的速度慢，使廢酸中的FeCl 2轉(zhuǎn)化為晶型一致的鐵黃晶種提供良好的動力學(xué)條件。
[0013](3)本發(fā)明所述的工藝為溫和化學(xué)條件下的生產(chǎn)工藝，中溫氧化時(shí)溫度只有65?850C，烘干氧化鐵和氯化銨時(shí)最高溫度只有130°C，設(shè)備投資小，生產(chǎn)成本低，環(huán)境友好。
[0014](4)采用本發(fā)明所生產(chǎn)氧化鐵黃的顏色均勻鮮艷，著色力高，而且純度可達(dá)99.6%以上，后續(xù)可以用于制造顏料和油漆等高端產(chǎn)品。
[0015](5)生產(chǎn)過程中加入的氨水生產(chǎn)氯化銨，除此之外不需要添加別的藥劑，如促晶型轉(zhuǎn)化劑、絮凝劑和氧化金等，不會引入其他元素，降低氧化鐵黃和氯化銨的純度。
[0016](6)本發(fā)明所述的工藝可以產(chǎn)出氯化銨，而氯化銨為鍍鋅行業(yè)的原料之一，可以降低企業(yè)生產(chǎn)成本。
[0017](7)從圖1可以看出，本發(fā)明所述的生產(chǎn)工藝為閉路的，不再次產(chǎn)生廢液和廢渣，符合我國節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]實(shí)施例1
如圖1所示，該制備氧化鐵黃和氯化銨的方法，其具體步驟如下:
(1)還原純化:首先將廢酸與廢鋼肩、鐵粉或廢鋼邊角料按照液固比為20: lml/g混合攪拌均勻得到鐵全部為Fe2+的溶液；其中廢酸為熱鍍鋅過程中產(chǎn)生的廢酸，包括以下質(zhì)量百分比組分:FeCl240%、FeCl35%，HC14%、雜質(zhì)含量0.3%，余量為水；
(2)低溫氧化:將步驟(I)得到的溶液在溫度為15°C條件下用氨水調(diào)節(jié)pH值為2.6，通入空氣低溫氧化1 Om i η，使廢酸中的Fe C12轉(zhuǎn)化為鐵黃晶種；其中空氣的通入量為0.7m3.立方溶液1.h S
(3)中溫氧化:將經(jīng)步驟(2)低溫氧化后的溶液升溫至70°C，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為
2.9，通入空氣中溫氧化22h，在此過程中通過補(bǔ)加氨水維持pH值為2.9，同時(shí)補(bǔ)加步驟(I)中的鐵全部為Fe2+的溶液使步驟(3)中溶液Fe 2+的含量為2g/L，使廢酸中的FeCl 2不斷進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)化，并生長為氧化鐵黃；其中空氣的通入量為3m3.立方溶液1.h S
(4)制備氧化鐵黃:步驟(3)的中溫氧化后，將溶液進(jìn)行過濾得到濾餅和濾液，對濾餅進(jìn)行洗滌后在溫度為105°C條件下干燥120min得到顏色均勻鮮艷、純度為99.61wt%的氧化鐵黃；
(5)制備氯化銨:將步驟(4)得到的濾液和洗滌水進(jìn)行真空蒸餾得到結(jié)晶物，將結(jié)晶物在溫度為105°C條件下干燥150min得到純度為99.62wt%的NH4C1。
[0021]實(shí)施例2
如圖1所示，該制備氧化鐵黃和氯化銨的方法，其具體步驟如下:
(1)還原純化:首先將廢酸與廢鋼肩、鐵粉或廢鋼邊角料按照液固比為50: lml/g混合攪拌均勻得到鐵全部為Fe2+的溶液；其中廢酸為熱鍍鋅過程中產(chǎn)生的廢酸，包括以下質(zhì)量百分比組分:FeCl28%、FeCl30.1%，HC10.2%、雜質(zhì)含量0.05%，余量為水；
(2)低溫氧化:將步驟(I)得到的溶液在溫度為16°C條件下用氨水調(diào)節(jié)pH值為2.6，通入空氣低溫氧化400min，使廢酸中的FeCl2轉(zhuǎn)化為鐵黃晶種；其中空氣的