綜合利用廢棄資源聯產超細氧化鐵和中微量元素複合肥的製作方法
2023-06-19 02:44:51
專利名稱：綜合利用廢棄資源聯產超細氧化鐵和中微量元素複合肥的製作方法
技術領域：
本發明的特點是利用廢棄資源聯產超細氧化鐵和高效中微量元素複合肥兩種產品。涉及環保、化工、肥料及其生產領域。
超細氧化鐵作為超細粉體材料在塗料和磁性材料行業，以其優良的性能受到科技界的關注，市場需要量每年以15％的速度遞增。中微量元素肥料對農作物的增產增收以及提高農作物品質的作用，已被中外農業科技界證實，並受到廣泛重視。
超細氧化鐵的生產，在現有技術中一般採用傳統的幹法和溼法。幹法是將硫酸亞鐵經焙燒、水洗、壓濾、烘乾製得。該工藝不僅成本高、質量差，而且產生大量的SO2，嚴重汙染空氣。溼法則是以硫酸亞鐵為原料，以NaOH為中和劑，製成晶核，在有鐵屑存在的氧化桶中通入空氣氧化，生成的廢液含大量Na2SO4和FeSO4，均未能利用而排放，嚴重汙染環境。我國專利CN86106586A公開了以煉鐵煙道灰為原料，經水洗、磁選、加成等七道工序，只能制出磁性氧化鐵黑，而且工藝複雜，成本高。專利CN87108286A公開的超細氧化鐵的製備，以Na2CO3與FeSO4起反應，使用幹法焙燒而成。該工藝只能利用結晶硫酸亞鐵，廢硫酸無法利用，而且Na2CO3用量大，成本高，焙燒設備複雜，工藝難以掌握，產品質量不穩定。德國拜耳公司在我國申請的專利CN97108790是以FeCl2為原料，加入有機烴和脂肪胺作為分散劑，使用氧化劑進行氧化。該工藝產品雖可獲得顆粒均勻的粉體，但氧化劑用量大，成本高，治理廢水費用大。我國專利CN94108555，以氯化鐵溶液製造氧化鐵產品的方法，介紹以石灰為中和劑，使用氧化劑進行氧化，生成的CaCl2難以處理。
本發明的目的在於利用鋼鐵廠的酸性廢水，取出硫酸亞鐵後的廢酸液用於水解蛋白質製取胺基酸螯合物，並用NH4OH、NH4HCO3作中和劑，使之生成(NH4)2SO4作為中微量元素複合肥的原料，消除了氧化鐵生產過程中的二次汙染。
在肥料生產中，國內多數廠家直接將水淬渣和黃磷渣經球磨後作為矽肥，因其渣中的主要成份CaSiO3不溶於水，肥效差。我國專利CN95110963介紹一種矽肥的生產方法，是在水淬渣中加入硫酸酸化，雖活化了矽肥。但活化後生成H2SiO3有效期短，易於失效。本工藝則採用超細氧化鐵生產中的副產稀硫酸作為原料，水解廢棄蛋白生成胺基酸螯合液，再將其活化處理水淬渣，並與造紙度液中的木質素反應生成復鹽，取得「一舉兩得」的效果，使生產成本大大降低。本項目同時以活性矽肥為截體。根據不同的農作物和土壤配以Zn、Fe、Cu、Mn、B、Mo等微量元素配製成高效的中微量元素複合肥。
本發明利用水淬渣廢硫酸廢棄蛋白為原料已分別申請五項專利
1、胺基酸螯合肥及其生產工藝，申請號99114537.22、一種顆粒複合肥及其生產工藝，申請號00112302.53、一種胺基酸螯合鐵的生產方法，申請號00134366.14、一種胺基酸微量元素螯合矽肥及其生產方法，申請號00113974.45、一種複合型中微量元素螯合肥及其生產方法，申請號01103975.2以上專利僅部分涉及本發明的內容。
本項目的優點是利用鋼鐵廠的廢酸，水淬渣，度鋅渣，造紙廠的廢鹼液等汙染嚴重難以治理的「三廢」為原料，充分利用「三廢」中的有效成份，以廢治廢，使有效成份通過化學反應消除其害，最終達到零排放。本發明採用「以廢治廢」的方法達到「化害為利，變廢為寶」的目的，使產品成本大大降低。利稅高達100％，增強了產品的競爭能力。具有較高的經濟效益和社會效益。
本發明是由以下技術方案實現的。
鋼鐵廠的酸洗廢液含硫酸10-15％，硫酸亞鐵20-25％，在廢液中加入濃硫酸使硫酸亞鐵達到過飽和而結晶，分離出結晶後的稀硫酸濃度達35-40％，硫酸亞鐵達5-8％，用作廢棄蛋白水解成為胺基酸螯合鐵。硫酸亞鐵結晶溶解後用聚丙烯醯胺作絮凝劑沉澱雜質，經淨化後的硫酸亞鐵飽和溶液稀釋至20-25％的濃度，攪拌下加入氨水調節PH4-4.5，常溫下通入空氣反應5-10小時，生成晶核，將其加入4倍量裝有濃度為15-25％的硫酸亞鐵氧化桶中，升溫至50-75℃，通入空氣進行氧化，產生的H+用碳酸氫銨或氨水中和至PH2.5-3.5，當反應液中的硫酸亞鐵濃度＜1％時，則停止氧化，生成的鐵黃漿經壓濾、水洗、烘乾、粉碎即為超細氧化鐵黃，焙燒後即為氧化鐵紅。
將亞鐵結晶分離出的稀硫酸和電鍍廠的含鋅廢渣加入搪瓷反應釜，加入廢棄蛋白在90-110℃下進行水解、螯合，生成胺基酸螯合鐵、鋅。 將酸性螯合液噴入水淬渣混合均勻後放置陳化，使螯合液中的H2SO4與CaSiO3反應生成H2SiO3。
在上述物料中再加入造紙廢液，使造紙廢液中的殘餘NaOH與H2SiO3反應，同時與木質素反應生成穩定的複合物。
將超細氧化鐵生產中排放的(NH4)2SO4廢液與物料混和後送入烘乾機，烘乾後經球磨、造粒、過篩、即為中微量元素複合肥。工藝流程見附
圖1。
實施例(一)超細氧化鐵例11.亞鐵的精製在10噸酸洗廢液中加入2.5噸左右95％的濃硫酸，調節硫酸的濃度達到35％，靜置8-10小時，結晶出硫酸亞鐵，用離心機甩幹，廢酸用於水解蛋白製取胺基酸螯合鐵，亞鐵結晶用純水溶解後加入聚丙烯醯胺絮凝劑50PPM，沉澱去雜，上層清液用於製備晶核和氧化反應，製取超細氧化鐵黃。
2.晶核的製備將精製的硫酸亞鐵抽入10M3晶核桶中，使濃度達到15％，體積達到6M3。通入空氣的同時加入烷基苯磺酸鈉3.5Kg，常溫下反應4-5小時，反應為
3.氧化反應在30M3反應桶中加入18M3濃度為20％的硫酸亞鐵溶液和6M3的晶核和10Kg烷基苯磺酸鈉，升溫至75℃，通入空氣氧化並用機械攪拌。反應8小時測定PH並用氨水調節PH使之保持在3-3.5，測定硫酸亞鐵含量，保持在15-20％，不足則加入飽和溶液補充。當溶液體積達到28M3時，停止加入硫酸亞鐵溶液，繼續氧化至硫酸亞鐵濃度小於1％時則為反應結束。
4、過濾、烘乾、粉碎將以生成的鐵黃漿液經壓濾機壓濾，濾液(NH)2SO4用作肥料，濾餅經水洗後烘乾至游離水份含量＜5％，加入表面處理劑脂肪酸鈉0.5％，攪勻後粉碎，即為氧化鐵黃成品。
5、超細氧化鐵紅的生成將氧化鐵黃送入帶有攪拌的焙燒爐中，加熱至250-300℃脫水，生成超細氧化鐵紅。
例2在30m3的反應桶中加入20％的硫酸亞鐵20m3，將碳酸氫銨用清水溶解使之成為飽和溶液，在空氣和機械攪拌下加入，使之生成FeCO3，硫酸亞鐵與碳酸氫氨的摩爾比為1∶2-2.2，繼續通入空氣氧化5-8小時後壓濾，濾液(NH4)2SO4作為複合肥的原料，濾餅經煅燒、粉碎即為超細磁性材料。
(二)高效中微量元素複合肥1、廢棄蛋白質的水解、螯合在3000升的搪瓷反應釜中加入800Kg廢棄蛋白質，加入2000升30-35％的含有硫酸亞鐵的廢硫酸液，加熱水解2小時後，加入含鋅廢渣100Kg，繼續水解螯合6小時，生成胺基酸螯合鐵、鋅。
2、將酸性胺基酸螯合液3000Kg加入水淬渣20噸中混合均勻，使其H2SO4與Ca2SiO3反應生成H2SiO3
3、活化處理的矽肥經陳化後，加入造紙廢液使PH達到8，造紙廢液中的餘鹼與H2SiO3反應生成Na2SiO3，同時與木質素生成複合物。
4、在活性中微量元素肥料中加入超細氧化鐵生產中產生的二次廢液(NH4)2SO4混均後，進入滾筒乾燥機烘乾，經球磨，再加入粘合-崩解劑造粒，則為顆粒中微量元素肥料。
權利要求
1.一種綜合利用廢棄資源聯產超細氧化鐵和高效中微量元素肥料的方法，是利用鋼鐵廠的酸洗廢液、水淬渣、鍍鋅廢渣和造紙廠的廢鹼液為主要原料，生產超細氧化鐵和高效中微量元素複合肥。
2.根據權利要求1所述的超細氧化鐵的生產方法是將酸洗廢液加入濃硫酸，使之達到飽和，結晶出硫酸亞鐵後稀硫酸用於生產胺基酸螯合鐵，結晶精製後用於生產晶核，氧化反應後生成超細氧化鐵黃。生產中以氨水或碳酸氫銨作中和劑，生成酸酸銨用作中微量元素的原料，超細氧化鐵加熱焙燒，即為超細氧化鐵紅。
3.根據權利要求1所述的高效中微量元素複合肥的生產方法是，將廢棄蛋白加入超細氧化鐵生產中副產的稀硫酸內進行水解、螯合，生成胺基酸螯合鐵、鋅，將其噴入煉鐵廠排出的水淬渣中混合均勻，去除其酸性成分，並使水淬渣中的矽酸鈣生成矽酸，PH達5-6，經陳化後加入造紙廢液使矽酸轉化為矽酸鈉並與木質素生成複合物。
4.根據權利要求2所述晶核製備時，氨水的加入量是控制PH4-4.5，氧化反應時碳酸氫銨或氨水的加入量是控制PH2.5-3.5，反應溫度50-75℃，超細氧化鐵黃焙燒成為超細氧化鐵紅，焙燒溫度為250-300℃。
5.根據權利要求3所述的水解蛋白質生成胺基酸螯合鐵、鋅，其廢棄蛋白與稀硫酸的質量比為1∶1.8-2.5，反應溫度90-120℃，反應時間5-10小時。生成的胺基酸液與水淬渣反應，其質量比為1∶5-20，造紙廢液的加入量為15-30％，超細氧化鐵廢液硫酸銨的加入量為20-50％。
全文摘要
本發明以鋼鐵廠的酸洗廢液為原料,提取的硫酸亞鐵精製後生產超細氧化鐵。廢硫酸加入廢棄蛋白經水解、螯合反應後生成胺基酸微量元素螯合物,並以煉鐵廠廢棄的水淬渣作中和劑,以造紙廠的廢液作為穩定劑。生產高效活性矽肥,再吸附超細氧化鐵生產中排放的二次廢液硫酸銨則成為品質優良的有機、無機複合型高效中微量元素肥料。本發明充分利用不同「三廢」中的有效成分,採用「以廢治廢」的方法「變廢為寶,化害為利」。不但消除了汙染,而且大大降低了生產成本。
文檔編號B09B3/00GK1386709SQ0111362
公開日2002年12月25日 申請日期2001年5月21日 優先權日2001年5月21日
發明者邵建華 申請人:邵建華