一種氧化鐵紅晶種製備槽及其製備方法與流程
2023-08-02 10:12:11
本發明涉及一種氧化鐵紅晶種製備槽及其製備方法，屬於廢物資源化處理技術領域。
背景技術：
氧化鐵紅在陶瓷、建築及塗料等行業用途廣泛，近些年由於環境汙染問題的嚴重，各類含鐵廢液的處理問題得到企業和國家的重視，利用含鐵廢液生產鐵紅或鐵黃產品具有廣闊的發展前景。而鐵紅生產過程中鐵紅晶種的製備工序至關重要，如果沒有晶種參與到氧化鐵紅的製備，只能得到稀薄暗淡不具有顏料性質的色漿，因此鐵紅晶種的製備必不可少。氧化鐵紅屬於α-Fe2O3晶體，液相中氧化鐵紅晶體形成需要一定的結晶中心，溶液中的生成的Fe2O3依附在結晶中心才能夠形成較大的α-Fe2O3晶體。鐵紅的生產通常採用預先製備好的氧化鐵紅晶種作為核心，液相中生成的氧化鐵生長在晶種上並在一定時間內長大形成具有顏料性質的晶體顆粒。鐵紅晶種製備過程中，溶液的pH值、溫度、空氣流量等對製得的鐵紅晶種性能影響較大。對鋼板鍍鋅處理前，鋼板表面覆蓋有大量氧化鐵、油汙等雜質，這些雜質使得鍍鋅後的鋼板產生漏渡、鍍層表面不均勻等現象，得到的鍍鋅鋼板性能將受到影響，因此鋼板鍍鋅前需用大量酸將表面氧化鐵層除去，然而當鍍鋅酸洗廢液中的Fe濃度達到150g/L左右時，鋼板表面的酸洗速率將會降低，酸洗溶液需要重新配製以對鋼板進行酸洗處理，在此過程中產生的酸洗廢液中含有大量二價鐵資源，若直接進行排放將會造成資源的浪費。目前熱鍍鋅酸洗廢液的處理方法有鹽酸再生法、酸鹼中和法等，處理工藝複雜、流程長、處理費用高、溶液中的Fe等資源得不到充分利用。專利CN102557226採用鐵紅生產過程中產生的廢水經過氫氧化鈉溶液調節溶液pH值、濃縮沉澱、氫氧化鈉溶液調節汙泥pH值、氧化生成棕黃色鐵紅晶種，該辦法雖然處理了一定量的廢棄水資源，降低了對環境的汙染，但是該種方法處理過程複雜、晶種合成條件較難控制，很難合成性能優異的鐵紅晶種。針對現行工業中氧化鐵紅生產過程中存在的問題，本專利提出了一種氧化鐵紅晶種製備槽的裝置及氧化鐵紅晶種合成的方法。
技術實現要素：
針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種氧化鐵紅晶種製備槽及其製備方法。該製備槽包括pH值控制系統、溫度控制系統、空氣量控制系統、料液淨化系統、淨化料液加入系統和鐵紅晶種排出系統，本發明通過以下技術方案實現。一種氧化鐵紅晶種製備槽，包括晶種合成槽25、pH值控制系統、溫度控制系統、空氣量控制系統、料液淨化系統、淨化料液加入系統和鐵紅晶種排出系統；所述pH值控制系統包括儲氨槽1、液體泵2、電磁閥3、pH自動控制儀4和pH值顯示儀表5、pH值檢測室8、氨水分布管10和冷卻室，合成槽槽體6一側設有上下疊加的pH值檢測室8和冷卻室，晶種合成槽槽體6一側的下管道穿過冷卻室連通pH值檢測室8後從pH值檢測室8頂部管道回到晶種合成槽槽體6，pH值檢測室8頂部管道上設有通空氣管道，pH值檢測室8中間位置插入pH複合電極，pH複合電極依次連接pH值顯示儀表5和pH自動控制儀4，pH自動控制儀4連接電磁閥3，儲氨槽1依次通過液體泵2和電磁閥3連接氨水分布管10，氨水分布管10位於晶種合成槽槽體6底部形成氨水分布管管道37，氨水分布管管道37管道表面設有圓孔；所述溫度控制系統包括冷卻空氣管道、空氣循環冷卻螺旋分布管7、熱電偶19、溫度顯示儀表20、控溫儀21、散熱器22、壓縮機自動控制電磁閥23和壓縮機24，熱電偶19從一側插入到合成槽槽體6中，熱電偶19依次電連接溫度顯示儀表20和控溫儀21，控溫儀21電連接壓縮機自動控制電磁閥23，冷卻空氣管道連接散熱器22後通過壓縮機自動控制電磁閥23連接壓縮機24，壓縮機24連接空氣循環冷卻螺旋分布管7，空氣循環冷卻螺旋分布管7位於晶種合成槽槽體6內部呈螺旋分布；所述空氣量控制系統包括空氣管道、空氣分布管13、空氣壓縮機15和氣體流量計16，空氣管道通過空氣壓縮機15、氣體流量計16連接空氣分布管13，空氣分布管13位於晶種合成槽槽體6底部形成空氣分布管管道41，空氣分布管管道41表面設有圓孔；所述料液淨化系統包括淨化液稀釋槽26、板框壓濾機27、電磁閥28、液體泵29、淨化槽30、板框壓濾機31、壓濾電磁閥32、壓濾液體泵33和廢酸儲液槽34，廢酸儲液槽34通過壓濾液體泵33、壓濾電磁閥32和板框壓濾機31連接淨化槽30，淨化槽30通過液體泵29、電磁閥28、板框壓濾機27連接淨化液稀釋槽26；所述淨化料液加入系統包括淨化料液布料管14、淨化料液泵17和淨化料液閥18，淨化液稀釋槽26管道連接淨化料液泵17和淨化料液閥18後連接淨化料液布料管14，淨化料液布料管14位於晶種合成槽槽體6底部形成淨化料液布料管管道35，淨化料液布料管管道35表面設有圓孔；所述鐵紅晶種排出系統包括鐵紅晶種排料泵9、鐵紅晶種排出電磁閥11和鐵紅晶種產品排出管道，晶種合成槽槽體6底部一側設有鐵紅晶種產品排出管道，鐵紅晶種產品排出管道上設有鐵紅晶種排出電磁閥11和鐵紅晶種排料泵9。所述晶種合成槽槽體6分為不鏽鋼槽體內殼43、保溫層44和不鏽鋼槽體外殼45三層。所述保溫層44為保溫棉或石棉。一種氧化鐵紅晶種製備槽製備氧化鐵紅晶種的方法，其具體步驟包括如下：（1）首先將淨化液稀釋槽26加入通過氨中和第一段工序的酸洗過濾廢液，控制pH值3～4.5、溫度30～80℃，然後將酸洗過濾廢液經壓濾後濾液進入淨化槽30中進行淨化處理，然後經壓濾後濾液進入淨化液稀釋槽26加水稀釋至含鐵量控制在0.5g/L～150g/L得到稀釋液；（2）將稀釋液進入到晶種合成槽槽體6中，控制溫度5～30°C、pH值8～10、風量10～150m3/h反應2～10h得到氧化鐵紅晶種，最後從鐵紅晶種產品排出管道中排出。該氧化鐵紅晶種合成槽的工作原理為：（1）稀釋液進入到晶種合成槽槽體6中，溫度控制系統的熱電偶19實時監測晶種合成槽槽體6內部的溫度實時顯示在溫度顯示儀表20上並反饋給控溫儀21，控溫儀21將反饋信號傳遞給壓縮機自動控制電磁閥23控制冷卻空氣量進行溫度的控制。（2）在製備氧化鐵紅晶種過程中，向pH值控制系統中pH值檢測室8通空氣管道中通入空氣，小股合成液會從晶種合成槽槽體6從一側的下管道穿過冷卻室連通pH值檢測室8後噴淋到pH複合電極上（此時小股合成液被冷卻室中的水冷卻至40℃），檢測合成液pH值，檢測得到pH值通過電信號傳遞給pH自動控制儀4並通過pH值顯示儀5顯示pH值，pH自動控制儀4通過電磁閥3調節氨水分布管10中的氨流量，進行合成液pH值的自動控制。本發明的有益效果是：（1）該氧化鐵紅晶種製備槽的裝置實現了料液淨化、晶種製備液pH值和溫度的自動控制，在降低工人勞動強度的基礎上節約了生產成本。（2）在低溫下製備的晶種具有成分穩定，晶型均一的優點，為高品質鐵紅的製備提供了合格的原料。（3）通過本技術的實施可以實現熱鍍鋅廢酸的資源化處理，提高工業廢棄物的利用率，在降低環保壓力的基礎上提高企業經濟效益。附圖說明圖1是本發明三維結構示意圖；圖2是本發明主視示意圖；圖3是本發明淨化料液布料管主視示意圖；圖4是本發明晶種合成槽槽體示意圖。圖中：1-儲氨槽，2-液體泵，3-電磁閥，4-pH自動控制儀，5-pH值顯示儀表，6-晶種合成槽槽體，7-空氣循環冷卻螺旋分布管，8-pH值檢測室，9-鐵紅晶種排料泵，10-氨水分布管，11-鐵紅晶種排出電磁閥，12-鐵紅晶種產品排出口，13-空氣分布管，14-淨化料液布料管，15-空氣壓縮機，16-氣體流量計，17-淨化料液泵，18-淨化料液閥，19-熱電偶，20-溫度顯示儀表，21-控溫儀，22-散熱器，23-壓縮機自動控制電磁閥，24-壓縮機，25-晶種合成槽，26-淨化液稀釋槽，27-板框壓濾機，28-電磁閥，29-液體泵，30-淨化槽，31-板框壓濾機，32-壓濾電磁閥，33-壓濾液體泵，34-廢酸儲液槽，35-淨化料液布料管管道，36-淨化料液布料管管道開口，37-氨水分布管管道，38-氨水分布管管道開口，39-淨化料液布料管進口端，40-氨水分布管進口端，41-空氣分布管管道，42-空氣分布管管道開口，43-不鏽鋼槽體內殼，44-保溫層，45-不鏽鋼槽體外殼。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式，對本發明作進一步說明。實施例1如圖1至4所示，該氧化鐵紅晶種製備槽，包括晶種合成槽25、pH值控制系統、溫度控制系統、空氣量控制系統、料液淨化系統、淨化料液加入系統和鐵紅晶種排出系統；所述pH值控制系統包括儲氨槽1、液體泵2、電磁閥3、pH自動控制儀4和pH值顯示儀表5、pH值檢測室8、氨水分布管10和冷卻室，合成槽槽體6一側設有上下疊加的pH值檢測室8和冷卻室，晶種合成槽槽體6一側的下管道穿過冷卻室連通pH值檢測室8後從pH值檢測室8頂部管道回到晶種合成槽槽體6，pH值檢測室8頂部管道上設有通空氣管道，pH值檢測室8中間位置插入pH複合電極，pH複合電極依次連接pH值顯示儀表5和pH自動控制儀4，pH自動控制儀4連接電磁閥3，儲氨槽1依次通過液體泵2和電磁閥3連接氨水分布管10，氨水分布管10位於晶種合成槽槽體6底部形成氨水分布管管道37，氨水分布管管道37管道表面設有圓孔；所述溫度控制系統包括冷卻空氣管道、空氣循環冷卻螺旋分布管7、熱電偶19、溫度顯示儀表20、控溫儀21、散熱器22、壓縮機自動控制電磁閥23和壓縮機24，熱電偶19從一側插入到合成槽槽體6中，熱電偶19依次電連接溫度顯示儀表20和控溫儀21，控溫儀21電連接壓縮機自動控制電磁閥23，冷卻空氣管道連接散熱器22後通過壓縮機自動控制電磁閥23連接壓縮機24，壓縮機24連接空氣循環冷卻螺旋分布管7，空氣循環冷卻螺旋分布管7位於晶種合成槽槽體6內部呈螺旋分布；所述空氣量控制系統包括空氣管道、空氣分布管13、空氣壓縮機15和氣體流量計16，空氣管道通過空氣壓縮機15、氣體流量計16連接空氣分布管13，空氣分布管13位於晶種合成槽槽體6底部形成空氣分布管管道41，空氣分布管管道41表面設有圓孔；所述料液淨化系統包括淨化液稀釋槽26、板框壓濾機27、電磁閥28、液體泵29、淨化槽30、板框壓濾機31、壓濾電磁閥32、壓濾液體泵33和廢酸儲液槽34，廢酸儲液槽34通過壓濾液體泵33、壓濾電磁閥32和板框壓濾機31連接淨化槽30，淨化槽30通過液體泵29、電磁閥28、板框壓濾機27連接淨化液稀釋槽26；所述淨化料液加入系統包括淨化料液布料管14、淨化料液泵17和淨化料液閥18，淨化液稀釋槽26管道連接淨化料液泵17和淨化料液閥18後連接淨化料液布料管14，淨化料液布料管14位於晶種合成槽槽體6底部形成淨化料液布料管管道35，淨化料液布料管管道35表面設有圓孔；所述鐵紅晶種排出系統包括鐵紅晶種排料泵9、鐵紅晶種排出電磁閥11和鐵紅晶種產品排出管道，晶種合成槽槽體6底部一側設有鐵紅晶種產品排出管道，鐵紅晶種產品排出管道上設有鐵紅晶種排出電磁閥11和鐵紅晶種排料泵9。其中晶種合成槽槽體6分為不鏽鋼槽體內殼43、保溫層44和不鏽鋼槽體外殼45三層；所述保溫層44為保溫棉。該氧化鐵紅晶種製備槽製備氧化鐵紅晶種的方法，其具體步驟包括如下：（1）首先將淨化液稀釋槽26加入通過氨中和第一段工序的酸洗過濾廢液（包括以下質量百分比組分：30g/LFeCl2、40g/LFeCl3、4g/LZnCl2及其它雜質），控制pH值3、溫度30℃，然後將酸洗過濾廢液經壓濾後濾液進入淨化槽30中進行淨化處理（加入鐵粉，鐵粉的加入量為7-20g每升溶液），然後經壓濾後濾液進入淨化液稀釋槽26加水稀釋至含鐵量控制在12g/L得到稀釋液；（2）將稀釋液進入到晶種合成槽槽體6中，控制溫度5°C、pH值9-10、風量10m3/h反應2h得到氧化鐵紅晶種，最後從鐵紅晶種產品排出管道中排出。實施例2如圖1至4所示，該氧化鐵紅晶種製備槽，包括晶種合成槽25、pH值控制系統、溫度控制系統、空氣量控制系統、料液淨化系統、淨化料液加入系統和鐵紅晶種排出系統；所述pH值控制系統包括儲氨槽1、液體泵2、電磁閥3、pH自動控制儀4和pH值顯示儀表5、pH值檢測室8、氨水分布管10和冷卻室，合成槽槽體6一側設有上下疊加的pH值檢測室8和冷卻室，晶種合成槽槽體6一側的下管道穿過冷卻室連通pH值檢測室8後從pH值檢測室8頂部管道回到晶種合成槽槽體6，pH值檢測室8頂部管道上設有通空氣管道，pH值檢測室8中間位置插入pH複合電極，pH複合電極依次連接pH值顯示儀表5和pH自動控制儀4，pH自動控制儀4連接電磁閥3，儲氨槽1依次通過液體泵2和電磁閥3連接氨水分布管10，氨水分布管10位於晶種合成槽槽體6底部形成氨水分布管管道37，氨水分布管管道37管道表面設有圓孔；所述溫度控制系統包括冷卻空氣管道、空氣循環冷卻螺旋分布管7、熱電偶19、溫度顯示儀表20、控溫儀21、散熱器22、壓縮機自動控制電磁閥23和壓縮機24，熱電偶19從一側插入到合成槽槽體6中，熱電偶19依次電連接溫度顯示儀表20和控溫儀21，控溫儀21電連接壓縮機自動控制電磁閥23，冷卻空氣管道連接散熱器22後通過壓縮機自動控制電磁閥23連接壓縮機24，壓縮機24連接空氣循環冷卻螺旋分布管7，空氣循環冷卻螺旋分布管7位於晶種合成槽槽體6內部呈螺旋分布；所述空氣量控制系統包括空氣管道、空氣分布管13、空氣壓縮機15和氣體流量計16，空氣管道通過空氣壓縮機15、氣體流量計16連接空氣分布管13，空氣分布管13位於晶種合成槽槽體6底部形成空氣分布管管道41，空氣分布管管道41表面設有圓孔；所述料液淨化系統包括淨化液稀釋槽26、板框壓濾機27、電磁閥28、液體泵29、淨化槽30、板框壓濾機31、壓濾電磁閥32、壓濾液體泵33和廢酸儲液槽34，廢酸儲液槽34通過壓濾液體泵33、壓濾電磁閥32和板框壓濾機31連接淨化槽30，淨化槽30通過液體泵29、電磁閥28、板框壓濾機27連接淨化液稀釋槽26；所述淨化料液加入系統包括淨化料液布料管14、淨化料液泵17和淨化料液閥18，淨化液稀釋槽26管道連接淨化料液泵17和淨化料液閥18後連接淨化料液布料管14，淨化料液布料管14位於晶種合成槽槽體6底部形成淨化料液布料管管道35，淨化料液布料管管道35表面設有圓孔；所述鐵紅晶種排出系統包括鐵紅晶種排料泵9、鐵紅晶種排出電磁閥11和鐵紅晶種產品排出管道，晶種合成槽槽體6底部一側設有鐵紅晶種產品排出管道，鐵紅晶種產品排出管道上設有鐵紅晶種排出電磁閥11和鐵紅晶種排料泵9。其中晶種合成槽槽體6分為不鏽鋼槽體內殼43、保溫層44和不鏽鋼槽體外殼45三層；所述保溫層44為石棉。該氧化鐵紅晶種製備槽製備氧化鐵紅晶種的方法，其具體步驟包括如下：（1）首先將淨化液稀釋槽26加入通過氨中和第一段工序的酸洗過濾廢液（包括以下質量百分比組分：30g/LFeSO4、60g/LFe2（SO4）3、5g/LZnSO4及其它雜質），控制pH值4.5、溫度80℃，然後將酸洗過濾廢液經壓濾後濾液進入淨化槽30中進行淨化處理（加入鐵粉，鐵粉的加入量為10-20g每升溶液），然後經壓濾後濾液進入淨化液稀釋槽26加水稀釋至含鐵量控制在150g/L得到稀釋液；（2）將稀釋液進入到晶種合成槽槽體6中，控制溫度15°C、pH值9-9.5、風量150m3/h反應10h得到氧化鐵紅晶種，最後從鐵紅晶種產品排出管道中排出。實施例3如圖1至4所示，該氧化鐵紅晶種製備槽，包括晶種合成槽25、pH值控制系統、溫度控制系統、空氣量控制系統、料液淨化系統、淨化料液加入系統和鐵紅晶種排出系統；所述pH值控制系統包括儲氨槽1、液體泵2、電磁閥3、pH自動控制儀4和pH值顯示儀表5、pH值檢測室8、氨水分布管10和冷卻室，合成槽槽體6一側設有上下疊加的pH值檢測室8和冷卻室，晶種合成槽槽體6一側的下管道穿過冷卻室連通pH值檢測室8後從pH值檢測室8頂部管道回到晶種合成槽槽體6，pH值檢測室8頂部管道上設有通空氣管道，pH值檢測室8中間位置插入pH複合電極，pH複合電極依次連接pH值顯示儀表5和pH自動控制儀4，pH自動控制儀4連接電磁閥3，儲氨槽1依次通過液體泵2和電磁閥3連接氨水分布管10，氨水分布管10位於晶種合成槽槽體6底部形成氨水分布管管道37，氨水分布管管道37管道表面設有圓孔；所述溫度控制系統包括冷卻空氣管道、空氣循環冷卻螺旋分布管7、熱電偶19、溫度顯示儀表20、控溫儀21、散熱器22、壓縮機自動控制電磁閥23和壓縮機24，熱電偶19從一側插入到合成槽槽體6中，熱電偶19依次電連接溫度顯示儀表20和控溫儀21，控溫儀21電連接壓縮機自動控制電磁閥23，冷卻空氣管道連接散熱器22後通過壓縮機自動控制電磁閥23連接壓縮機24，壓縮機24連接空氣循環冷卻螺旋分布管7，空氣循環冷卻螺旋分布管7位於晶種合成槽槽體6內部呈螺旋分布；所述空氣量控制系統包括空氣管道、空氣分布管13、空氣壓縮機15和氣體流量計16，空氣管道通過空氣壓縮機15、氣體流量計16連接空氣分布管13，空氣分布管13位於晶種合成槽槽體6底部形成空氣分布管管道41，空氣分布管管道41表面設有圓孔；所述料液淨化系統包括淨化液稀釋槽26、板框壓濾機27、電磁閥28、液體泵29、淨化槽30、板框壓濾機31、壓濾電磁閥32、壓濾液體泵33和廢酸儲液槽34，廢酸儲液槽34通過壓濾液體泵33、壓濾電磁閥32和板框壓濾機31連接淨化槽30，淨化槽30通過液體泵29、電磁閥28、板框壓濾機27連接淨化液稀釋槽26；所述淨化料液加入系統包括淨化料液布料管14、淨化料液泵17和淨化料液閥18，淨化液稀釋槽26管道連接淨化料液泵17和淨化料液閥18後連接淨化料液布料管14，淨化料液布料管14位於晶種合成槽槽體6底部形成淨化料液布料管管道35，淨化料液布料管管道35表面設有圓孔；所述鐵紅晶種排出系統包括鐵紅晶種排料泵9、鐵紅晶種排出電磁閥11和鐵紅晶種產品排出管道，晶種合成槽槽體6底部一側設有鐵紅晶種產品排出管道，鐵紅晶種產品排出管道上設有鐵紅晶種排出電磁閥11和鐵紅晶種排料泵9。其中晶種合成槽槽體6分為不鏽鋼槽體內殼43、保溫層44和不鏽鋼槽體外殼45三層；所述保溫層44為石棉。該氧化鐵紅晶種製備槽製備氧化鐵紅晶種的方法，其具體步驟包括如下：（1）首先將淨化液稀釋槽26加入通過氨中和第一段工序的酸洗過濾廢液（包括以下質量百分比組分：40g/LFeCl2、50g/LFeCl3、4g/LZnCl2及其它雜質），控制pH值4、溫度50℃，然後將酸洗過濾廢液經壓濾後濾液進入淨化槽30中進行淨化處理（加入鐵粉，鐵粉的加入量為8-16g每升溶液），然後經壓濾後濾液進入淨化液稀釋槽26加水稀釋至含鐵量控制在10g/L得到稀釋液；（2）將稀釋液進入到晶種合成槽槽體6中，控制溫度30°C、pH值8-9、風量100m3/h反應8h得到氧化鐵紅晶種，最後從鐵紅晶種產品排出管道中排出。以上結合附圖對本發明的具體實施方式作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。