冶金酸洗鐵紅的精製方法
2023-05-28 09:15:11 2
專利名稱：冶金酸洗鐵紅的精製方法
技術領域：
本發明涉及一種以冶金酸洗鐵紅為原料生產優質冶金酸洗鐵紅的方法。
背景技術：
冶金酸洗鐵紅是鋼鐵廠回收鹽酸過程的副產物，是鋼板酸洗過程中產生的酸洗廢液經高溫噴霧焙燒(鹽酸回收)時產生的，其產量大。在回收鹽酸時，總有部分HCl、Cl-殘留在冶金酸洗鐵紅中。由於HCl、Cl-、矽等雜質的存在，大大限制了冶金酸洗鐵紅的應用，為了擴大其使用範圍，需要對其進行提純精製，除掉HCl、Cl-、Ca2-、Na+、矽等雜質。
目前，冶金酸洗鐵紅提純方法有高溫熱處理法、水洗滌+高溫熱處理法、鹼中和水洗+高溫熱處理法等。單純的高溫熱處理法對環境影響非常嚴重，後兩種方法相對好些，但由於使用的是一般性的洗滌方法，除氯效果和程度不理想，仍需要藉助於高溫熱處理脫除殘餘的Cl-，因此，對環境仍有較大的影響。
現有方法基本包括水洗和高溫熱處理兩大步驟，其中水洗方法是先將冶金酸洗鐵紅與一定量的水混和、攪拌、再去水和壓濾。每洗滌一次，待除雜質(如，Cl-)在液固相間建立一次平衡，又由於冶金酸洗鐵紅是高溫噴燒形成，是由許多微細顆粒結成的團聚體，比表面積非常大，吸附能力特別強，就算達到溶解平衡時也只有很少量的可溶雜質進入水相，何況實際生產中不可能達到溶解平衡，通過這樣的一次洗滌，除雜的效果是非常有限的。特別是隨著雜質含的降低，這種洗滌除雜就變得更加困難，往往經過許多次洗滌後，冶金酸洗鐵紅中的氯含量還維持在較高水平上。因此，單使用這種水洗滌法，不僅費時、費力、產生大量的廢水，而且除雜的效果十分不理想。為了進一步降低冶金酸洗鐵紅中的氯含量，只有藉助於800-900℃的高溫熱處理。有人採用先鹼中和，再水洗+高溫熱處理的方法。該方法是在水洗滌+高溫熱處理法基礎上對冶金酸洗鐵紅先用石灰等鹼性物質進行中和，再水洗，高溫熱處理，此法雖比老方法對環境影響有所減輕，但對環境還有較大影響。這是因為，石灰很難使冶金酸洗鐵紅中的酸性物質得到徹底中和而轉化成高度穩定的化合物，有FeOCl等化合物的存在，同時，加入鹼的量又不宜太多，否則，將嚴重影響其在磁性材料中的應用。解決環保問題是現有技術所面臨的最主要、最根本的問題。為解決生產中的環境汙染問題，通常增加複雜的HCl回收設備，這樣，不僅增大了設備投資，而且還大大增加了生產運營成本。此外，高溫下鹽酸的腐蝕能力特別強，要求設備具有很高的抗蝕能力，進行一步加大設備投資，降低了設備的使用壽命，增加了設備的維護費用。
目前為此，還沒有一種成本低，對環境無害的有效方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種使用冶金酸洗鐵紅為原料生產高純度、高活性優質冶金酸洗鐵紅的冶金酸洗鐵紅的精製方法。
本發明目的的實現方式為，冶金酸洗鐵紅的精製方法，將重量比為1∶0.8-1.5的含氯冶金酸洗鐵紅和水混和均勻後，加入到固定的層析柱或洗脫床中，待層析柱或洗脫床中冶金酸洗鐵紅上端水層快完時加補充水三到四次，至層析柱下端的流出液接近中性無氯為止，取出冶金酸洗鐵紅料漿。
本發明的方法雖與現有水洗法相似，但洗脫機理有著本質的不同。本方法冶金酸洗鐵紅是不移動的，以固定相停留在洗脫床中，水為流動相通過固定相進行洗脫，雜質離子(如，Cl-)在固定相和流動相間建立無數次吸附與溶解平衡，相當於無數次的普通洗滌，因此，能有效地除去冶金酸洗鐵紅中的可溶(甚至是微溶)的雜質(氯含量達到0.1％以下)。
採用本發明，冶金酸洗鐵紅可不經過高溫熱處理直接進行生產，降低了能源消耗和設備投資，減少了熱處理除雜所帶來的環境汙染。同時，由於沒有高溫處理，所精製後的冶金酸洗鐵紅有更高的化學活性，用其生產的磁性材料質量會更好。因此，本發明具有工藝路線簡單、除雜效果好、設備投資省，對環境影響小、產品冶金酸洗鐵紅活性高等優點。
圖1為用層析柱清洗示意2為用洗脫床清洗示意圖具體實施方式
本發明是將冶金酸洗鐵紅和水混和均勻後，加入到固定的層析柱或洗脫床中，再用清水清洗數次，至下端流出液接近中性無氯為止，取出冶金酸洗鐵紅料漿。
本發明所使用的層析柱如圖1所示，圖中清水1流經有冶金酸洗鐵紅的層析柱2，層析柱直徑40mm、高600mm，層析柱下端有玻璃纖維、棉花等過濾介質3，層析柱下端與濾液瓶相連。為加快洗脫速度，濾液瓶可與真空相連，或在層析柱上端加一定的壓力。
本發明所使用的洗脫床如圖2所示，圖中清水1流經有冶金酸洗鐵紅的洗脫床4，洗脫床長1900mm、寬900mm、高600mm，洗脫床下端有濾布5，洗脫床下端與真空系統相連。
為加速洗脫速度，可向層析柱或洗脫床中加入表面活性劑和絮凝劑，如OP-10、聚丙烯醯胺。加入絮凝劑和表面活性劑後，通過冶金酸洗鐵紅顆粒的團聚和水表面張力減小，增大顆粒間的空隙率和水的流動速度。其它市場常見的表面活性和絮凝劑也大多可以使用。
為加快洗脫速度，可在洗脫液流出端採用減壓措施，或在層析柱或洗脫床上端加一定的壓力。
將重量比為1∶0.8-1.5的含氯冶金酸洗鐵紅和水混和均勻後，加鹼至溶液中，再將呈弱鹼性的溶液加入層析柱或洗脫床中，這樣，使洗脫速度會更快，洗脫液環保處理較為容易，還可避免鐵的流失，減少對設備的腐蝕。所使用的鹼可用各種能與鐵形成難溶物的的鹼或其它物質，如氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鈣、氧化鈣或碳酸氫銨。
如果在洗脫前將冶金酸洗鐵紅用20-40％氫氧化鈉處理，以除掉冶金酸洗鐵紅中的矽。氫氧化鈉使冶金酸洗鐵紅中的二氧化矽轉化為可溶性矽酸鈉，再經洗脫技術就可除掉其中的矽，使冶金酸洗鐵紅達到生產軟磁鐵氧體的質量要求，實現更高的附加值(如下述例6)。
下面舉例祥述本發明例1、將500克含氯2.65％的冶金酸洗鐵紅和500克水混和均勻後，加入到內徑40mm、高60mm的層析柱中，待柱中冶金酸洗鐵紅上端水層快完時加補充水220ml，如此三到四次，至層析柱下端流出液接近中性，取出冶金酸洗鐵紅料漿，測定底端冶金酸洗鐵紅中的氯含量，氯含量為0.09％。本例洗出液為鐵的氯化物溶液，有較強的腐蝕性，要求設備有較好的抗蝕性。
例2、同例1，不同的是，500克含氯2.65％的冶金酸洗鐵紅和500克水混和均勻後，加入氫氧化鈉至溶液呈弱鹼性，再加入層析柱中，待柱中冶金酸洗鐵紅上端水層快完時加補充水220ml，如此二到三次，測定底端冶金酸洗鐵紅的氯含量0.076％。
例3、同例2，不同的是，加入氫氧化鈉至溶液呈弱鹼性，再加入1.0克預先溶脹過的聚丙烯醯胺和0.5克表面活性劑OP-10，層析柱中冶金酸洗鐵紅上端水層快完時加含0.1％OP-10的補充水220ml，測定底端冶金酸洗鐵紅氯含量為0.08％。
例4、同例3，不同的是，將500克含氯2.65％、矽0.20％的冶金酸洗鐵紅和500克水混和均勻後，加入150克氫氧化鈉於90℃攪拌反應2小時，冷卻後再加入1.0克預先溶脹過的聚丙烯醯胺和0.5克表面活性劑OP-10，加補充水四到五次，其中的矽轉化成可溶性矽而除去，測定底端冶金酸洗鐵紅中的氯、矽含量，氯含量為0.056％、矽含量為0.008％。
例5、將600千克含氯6.50％的冶金酸洗鐵紅和500千克水混和均勻後，加入氫氧化鈉7.5千克中和至弱鹼性，再加入0.24千克聚丙烯醯胺(預先溶脹過的)和0.5千克表面活性劑OP-10，然後轉移到長1900mm、寬900mm、高600mm的洗脫池內，待池內冶金酸洗鐵紅表層水近幹時補加清水350千克、讓其流過冶金酸洗鐵紅固定層，水幹後，再補水350千克，如此繼續，直至洗脫床底部流出液接近中性，其中的矽轉化成可溶性矽而除去，檢測無氯離子為止，氯含量0.056％。
權利要求
1.冶金酸洗鐵紅的精製方法，其特徵在於將重量比為1∶0.8-1.5的含氯冶金酸洗鐵紅和水混和均勻後，加入到固定的層析柱或洗脫床中，待層析柱或洗脫床中冶金酸洗鐵紅上端水層快完時加補充水三到四次，至層析柱下端的流出液接近中性無氯為止，取出冶金酸洗鐵紅料漿。
2.根據權利要求1所述的冶金酸洗鐵紅的精製方法，其特徵在於將重量比為1∶0.8-1.5的含氯冶金酸洗鐵紅和水混和均勻後，加鹼至溶液中，再將呈弱鹼性的溶液加入層析柱或洗脫床中。
3.根據權利要求3所述的冶金酸洗鐵紅的精製方法，其特徵在於所使用的鹼為各種能與鐵形成難溶物的鹼或其它物質，如氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鈣、氧化鈣或碳酸氫銨。
4.根據權利要求1所述的冶金酸洗鐵紅的精製方法，其特徵在於向層析柱或洗脫床中加入表面活性劑和絮凝劑，如OP-10、聚丙烯醯胺。
5.根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於在洗脫前將冶金酸洗鐵紅用20-40％氫氧化鈉處理，以除掉冶金酸洗鐵紅中的矽。
全文摘要
冶金酸洗鐵紅的精製方法，涉及一種以冶金酸洗鐵紅為原料生產優質冶金酸洗鐵紅的方法。將冶金酸洗鐵紅和同等重量的水混和均勻後，加入到固定的層析柱或洗脫床中，待層析柱或洗脫床中冶金酸洗鐵紅上端水層快完時加補充水三到四次，至層析柱下端的流出液接近中性無氯為止，取出冶金酸洗鐵紅料漿。採用本發明，冶金酸洗鐵紅可不經過烘乾處理直接進行生產，降低了能源消耗和設備投資，減少了熱處理除雜所帶來的環境汙染。同時，由於沒有高溫處理，所精製後的冶金酸洗鐵紅有更高的化學活性，用其生產的磁性材料質量會更好。因此，本發明具有工藝路線簡單、除雜效果好、設備投資省，對環境影響小、產品活性高等優點。
文檔編號C09C1/24GK1785824SQ200510019659
公開日2006年6月14日 申請日期2005年10月25日 優先權日2005年10月25日
發明者王國良 申請人:武漢眾興磁業技術開發有限公司