專利名稱：亞鐵鹽溶液提純方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生產(chǎn)高純氧化鐵粉原料的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋼板酸洗廢液的提純方法，提純后的亞鐵鹽溶液是生產(chǎn)硅、鋁、釩、鈦等雜質(zhì)含量低的軟磁用氧化鐵粉的原料。
近年來，隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，對鐵氧體磁性材料用氧化鐵粉需求量日益增長，生產(chǎn)原料日益轉(zhuǎn)向鋼板酸洗液。由于鋼板酸洗液中含有大量嚴(yán)重影響磁材性能的硅、鋁等雜質(zhì)，得到的氧化鐵粉只能作為一般的永磁鐵氧體原料，而生產(chǎn)高檔軟磁鐵氧體用氧化鐵粉，一直沿用化工方法生產(chǎn)。用鋼板酸洗液除去Si、Al、V、Ti、Ca、Mg等雜質(zhì)制取高純氧化鐵的技術(shù)備受各國學(xué)者關(guān)注。
1、日本特公昭61-289號專利中指出，通過對酸洗液進(jìn)行超過濾，可以降低SiO2含量；2、日本特公昭59-111930號專利中指出，讓酸洗廢液與硅膠接觸，讓硅膠吸附SiO2，從而降低SiO2含量；3、日本特公昭59-169902號專利中指出，讓酸洗廢液與含氧高溫氣體接觸濃縮，將酸洗廢液中的分子狀及離子狀的溶解性SiO2進(jìn)行過濾，從而降低SiO2含量；4、日本特公昭58-151335號專利中指出，對酸洗廢液加高分子凝結(jié)劑，使溶液中SiO2的凝結(jié)后過濾去除；5、日本特公昭60-1222087號專利中指出，對酸洗廢液添加表面活性劑后，進(jìn)行過濾，以除去SiO2等；6、日本特公昭63-144123號專利中指出，對酸洗廢液進(jìn)行攪拌后，用過濾器過濾廢液中的固體部分，以除去溶液中SiO2等雜質(zhì)；7、中國公開號CN1099728專利中指出，用堿將溶液PH值調(diào)至2.5～6，然后加入硫化物，攪拌混合并過濾沉淀物，即可有效除去SiO2等雜質(zhì)。但上述幾種去除酸洗液中雜質(zhì)的方法，目前都未見大工業(yè)應(yīng)用的報(bào)道，并且還存在以下問題在上述(1)超過濾方法中，由于酸洗廢液中SiO2大部分粒徑為20埃以下，所以SiO2很少能去除；在上述(2)中SiO2與硅膠接觸使硅膠吸附SiO2的方法中，由于在實(shí)際操作過程中，真正吸附去除的SiO2很少，另外如果硅膠再次使用處理，就會增加其成本；在上述(3)的含氧高溫氣體與酸洗廢液接觸濃縮的方法中，由于濃縮裝置等設(shè)備規(guī)模大、復(fù)雜，需要很大的投資；在上述(4)的添加高分子凝結(jié)劑的方法中，由于酸洗廢液中SiO2很細(xì)，而不能得到很理想的凝結(jié)效果，反而掩蓋了活性的SiO2，同時(shí)又妨礙了SiO2本身自發(fā)凝結(jié)；在上述(5)添加表面活性劑的方法中，由于酸洗廢液中SiO2最初是親水性的，但添加了表面活性劑使其表面變?yōu)槭杷远y以凝結(jié)；在上述(6)中，由于酸洗廢液中SiO2大部分粒徑為20埃以下，攪拌雖能促進(jìn)其凝結(jié)，但要形成為1～10μm的顆粒，則需3～7天，攪拌時(shí)間過短，則過濾效果不佳；在上述(7)中，用堿中和酸洗廢液，由于酸洗液中游離酸在20～60g/l，溶液PH值要調(diào)至2.5～6，要消耗大量的堿，即使劇烈攪拌，但在兩相接觸瞬間，也會局部過濃，而造成鐵的大量損失；并且引入極大量的NH4+、Na+、Ca2+等堿金屬雜質(zhì)進(jìn)入提純液，要將其去除就很困難。
本發(fā)明為解決上述存在的問題，提供了一種從鋼板酸洗廢液中制取純凈亞鐵鹽溶液的新技術(shù)，并已完成60m3的大工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)。
本發(fā)明通過對鋼板酸洗液采用去離子水配制，在酸洗廢液中添加煉鋼轉(zhuǎn)爐污泥鐵粉或提釩煉鋼污泥鐵粉和碳酰胺，調(diào)節(jié)溶液PH值至3～5，然后通空氣攪拌氧化生成Fe(OH)3膠體，使雜質(zhì)被吸附到Fe(OH)3膠體表面上后，再進(jìn)行絮凝沉淀過濾，從而得到純化的鋼板酸洗溶液，即亞鐵鹽溶液。
煉鋼轉(zhuǎn)爐污泥鐵粉，一方面可調(diào)節(jié)溶液的PH值，增加酸洗溶液中的鐵離子含量，另一方面轉(zhuǎn)爐污泥鐵粉中含有親水性羧基(COOH基)的C晶粒，與酸洗廢液中表面含有羥基(OH基)的SiO2晶粒具有親和性，形成硅氧烷粘合狀態(tài)，從而可促使SiO2晶粒凝結(jié)長大。氧化新生成的Fe(OH)3膠體具有活性好，疏松多孔，表面積大，在溶液中帶正電荷，能夠靠電荷將SiO2的單體、聚合物這些帶負(fù)電荷的物質(zhì)中和絮凝，使其ξ電位降低，并且還具有內(nèi)聚性、沉淀分離性極好，耐酸性較好等優(yōu)點(diǎn)。本方法所添加的碳酰胺，在水溶液中加熱到60～80℃，便能夠分解在溶液內(nèi)部產(chǎn)生NH4OH，并能夠均勻的分布在整個(gè)溶液中，因而可消除局部過濃而造成的鐵損。
本發(fā)明在實(shí)施中所用污泥鐵粉可以是煉鋼轉(zhuǎn)爐污泥鐵粉或提釩煉鋼污泥鐵粉，鋼板酸洗液的PH值以調(diào)到5.0為佳。
本發(fā)明氧化生成Fe(OH)3膠體的量占總鐵量(原液含鐵量與溶解的污泥鐵粉量之和)的0.5～3％，氧化過多，鐵損過大；氧化過少，除雜質(zhì)效果差，故以1％左右為佳。
本發(fā)明所用絮凝劑為陰離子型或非離子型有機(jī)絮凝劑，如聚丙烯酰胺類的絮凝劑。絮凝劑加入量為20～60ppm，加入過多，成本增加，去硅效果提高并不顯著；加入過少，去硅效果差，以30～40ppm左右為佳。加入絮凝劑后，攪拌10～30min，靜置沉淀。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡單，去硅效果較好，并能充分利用冶金二次資源，增加高檔氧化鐵粉產(chǎn)量，可將亞鐵鹽溶液中SiO2含量從600ppm降至10ppm以下，同時(shí)還能有效的去除Al、V、Ti、Ca、Mg等雜質(zhì)，鐵損較少，純化液可進(jìn)而用濕法結(jié)晶沉淀或噴霧焙燒法制取高純氧化鐵粉。
本發(fā)明方法不僅適用于鋼板酸洗廢液，還能夠?qū)︹伆桩a(chǎn)生的硫酸亞鐵溶液及含鐵硝酸鹽等進(jìn)行處理，特別是對Ruthner噴霧焙燒法中氯化亞鐵溶液進(jìn)行預(yù)處理是很有效的方法。
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1所用原料含游離酸26.2g/l，SiO2含量為600ppm，Al2O3含量為452ppm鋼板鹽酸酸洗廢液，首先按酸理論消耗鐵量的1.5倍加入轉(zhuǎn)爐污泥鐵粉，溶液升溫到70℃，攪拌1.5小時(shí)，將溶液PH值調(diào)到1.8，接著加入碳酰胺進(jìn)行攪拌，將溶液PH值調(diào)到5.0，此時(shí)鼓入空氣攪拌氧化，氧化生成Fe(OH)3膠體的量占總鐵量的1％，加入40ppm的陰離子絮凝劑，攪拌10min后靜置過濾，所得濾液含SiO28ppm、Al2O36ppm。
實(shí)施例2同樣是含游離酸26.2g/l，SiO2含量為600ppm，Al2O3含量為452ppm鋼板鹽酸酸洗廢液，按酸理論消耗鐵量的1.5倍加入轉(zhuǎn)爐污泥鐵粉，溶液升溫到70℃，攪拌1.5小時(shí)，將溶液PH值調(diào)到1.8，接著加入碳酰胺進(jìn)行攪拌，將溶液PH值調(diào)到5.0，此時(shí)鼓入空氣氧化，氧化生成Fe(OH)3膠體的量占總鐵量的2％，然后加入40ppm的陰離子絮凝劑進(jìn)行處理，過濾，所得濾液含SiO26ppm、Al2O35ppm。
實(shí)施例3對60m3含游離酸26.2g/l，SiO2含量為600ppm，Al2O3含量為452ppm鋼板鹽酸酸洗廢液進(jìn)行大工業(yè)試驗(yàn)，首先按酸理論消耗鐵量的1.5倍加入轉(zhuǎn)爐污泥鐵粉，溶液升溫到80℃，攪拌2小時(shí)，將溶液PH值調(diào)到2.0，接著加入碳酰胺將溶液PH值調(diào)到5.0，此時(shí)鼓入空氣氧化，氧化生成Fe(OH)3膠體的量占總鐵量的2％，加入40ppm的陰離子絮凝劑進(jìn)行處理，再經(jīng)靜置沉淀過濾，將處理后純化液進(jìn)入Ruthner焙燒系統(tǒng)進(jìn)行焙燒，獲得的氧化鐵粉化學(xué)成分如表1所示表1 焙燒氧化鐵粉化學(xué)成分(wt％)
由上表可知，焙燒獲得的氧化鐵粉達(dá)到電子工業(yè)部SJ/T10383-93標(biāo)準(zhǔn)中YHT1的水平。
權(quán)利要求
1.亞鐵鹽溶液提純方法，其特征在于，先用轉(zhuǎn)爐污泥鐵粉調(diào)節(jié)鋼板酸洗液的PH值至1.5-2.0，再用碳酰胺調(diào)節(jié)鋼板酸洗液的PH值至3～5，然后鼓空氣進(jìn)行氧化，再加絮凝劑混合攪拌，靜置過濾沉淀后，即獲得純化的亞鐵鹽溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的亞鐵鹽溶液提純方法，其特征在于，所述的鋼板酸洗液最好采用去離子水配制。
3.如權(quán)利要求1或2所述的亞鐵鹽溶液提純方法，其特征在于，亞鐵鹽溶液為氯化亞鐵溶液、硫酸亞鐵溶液的一種。
4.如權(quán)利要求1或2所述的亞鐵鹽溶液提純方法，其特征在于，所用轉(zhuǎn)爐污泥鐵粉為煉鋼轉(zhuǎn)爐污泥鐵粉、提釩煉鋼污泥鐵粉的一種。
5.如權(quán)利要求3所述的亞鐵鹽溶液提純方法，其特征在于，所用轉(zhuǎn)爐污泥鐵粉為煉鋼轉(zhuǎn)爐污泥鐵粉、提釩煉鋼污泥鐵粉的一種。
6.如權(quán)利要求1，2或5所述的亞鐵鹽溶液提純方法，其特征在于，在鋼板酸洗液中加入轉(zhuǎn)爐污泥鐵粉后，控制其反應(yīng)溫度為60～80℃，保溫?cái)嚢?～2小時(shí)，將溶液PH值調(diào)節(jié)到1.5～2.0。
7.如權(quán)利要求1，2或5所述的亞鐵鹽溶液提純方法，其特征在于，鼓入空氣進(jìn)行氧化的反應(yīng)溫度為60～80℃。
8.如權(quán)利要求6所述的亞鐵鹽溶液提純方法，其特征在于，鼓入空氣進(jìn)行氧化的反應(yīng)溫度為60～80℃。
9.如權(quán)利要求7所述的亞鐵鹽溶液提純方法，其特征在于，氧化生成氫氧化鐵膠體的量占總鐵量的0.5～3％。
10.如權(quán)利要求8所述的亞鐵鹽溶液提純方法，其特征在于，氧化生成氫氧化鐵膠體的量占總鐵量的0.5～3％。
11.如權(quán)利要求1，2或5所述的亞鐵鹽溶液提純方法，其特征在于，在亞鐵鹽溶液氧化生成氫氧化鐵膠體后，再加入絮凝劑進(jìn)行處理。
12.如權(quán)利要求8，9或10所述的亞鐵鹽溶液提純方法，其特征在于，在亞鐵鹽溶液氧化生成氫氧化鐵膠體后，再加入絮凝劑進(jìn)行處理。
13.如權(quán)利要求11所述的亞鐵鹽溶液提純方法，其特征在于，添加的絮凝劑為陰離子型或非離子型有機(jī)絮凝劑；絮凝劑加入量為20～60ppm。
14.如權(quán)利要求12所述的亞鐵鹽溶液提純方法，其特征在于，添加的絮凝劑為陰離子型或非離子型有機(jī)絮凝劑；絮凝劑加入量為20～60ppm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種亞鐵鹽溶液的提純方法,本法是先用煉鋼轉(zhuǎn)爐污泥鐵粉和碳酰胺將鋼板酸洗溶液的pH值調(diào)至3～5,然后鼓空氣氧化,加入陰離子型或非離子型有機(jī)絮凝劑攪拌混合,靜置過濾沉淀,即可得到純化的亞鐵鹽溶液。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡單,去硅效果較好,并能充分利用冶金二次資源,增加高檔氧化鐵粉產(chǎn)量,可將亞鐵鹽溶液中SiO
文檔編號C01G49/06GK1367137SQ0110708
公開日2002年9月4日 申請日期2001年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月22日
發(fā)明者王彥華, 何安西, 羅裕厚, 朱勝友, 李華彬, 梁英 申請人:攀枝花鋼鐵(集團(tuán))公司鋼鐵研究院