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1、·150·化工环保1998年第18卷综合利用利用硫酸酸洗废液生产硫酸亚铁邓昌亮刘翠霞(烟台大学,烟台264005)摘要以硫酸酸洗废液和废铁为原料,经反应、过滤、结晶、离心分离、洗涤、干燥等工序生产硫酸亚铁,生产工艺合理,杂质去除率高,无废液排放,可得到CP级和工业级产品,具有较好的经济效益和环境效益。关键词硫酸酸洗废液铁屑硫酸亚铁工业上用硫酸除锈所产生的酸洗废液中,燥以及母液循环等工序。其工艺流程如图1所含有较高浓度的硫酸,大量的铁,少量的锰,微示。量的铜、锌、铅、钴、镍等重金属离子及砷、硫、碳1.2.1反应工序等非金
2、属物质,是一种强酸性、高毒性的废水。酸洗废液中,硫酸浓度通常为1.0～1.5[1]2+目前的回收和治理方法,如电渗析膜分离法、mol/L,Fe浓度约100g/L。废液排入反应池[2]石灰中和法、结晶法等,未能从根本上解决二后,加过量废铁并通蒸汽直接加热至50～70℃,次污染和回收产品的质量等问题。1994年我们发生以下化学反应:进行了电镀硫酸酸洗废液的闭路循环及综合利Fe+H2SO4FeSO4+H2↑[3]3+2+用工艺条件研究,获得了成功,使硫酸的利用Fe+2Fe3Fe率提高到近100%,回收了硫酸亚铁,去除了杂由于
3、体系中的铁不断与硫酸反应,并将3+2+2+质,无废液排放,从而根治了污染,实现了废物Fe还原为Fe,所以Fe浓度逐渐提高而硫资源化。在此基础上又进行了扩大试验,建立了酸浓度逐渐降低。另外,由于体系中的铁是还原2-年处理3000t硫酸酸洗废液的中试车间,生产剂,与硫酸反应可产生原子氢并提供S离子,出了合格的化学纯和工业级硫酸亚铁(FeSO4故能继续发生下列反应而将杂质去除(式中M7H2O),获得较好的经济效益和环境效益。以下代表金属):XMn++YS2-简述中试研究结果。MxSy↓Fe+Cu2+Fe2++Cu↓ΔAsO3
4、-++3Fe2++3H1生产工艺3+9HAsH3↑+3Fe2OΔ或As(Ⅲ)+3〔H〕AsH3↑1.1主要原料3-+Δ2+AsO4+11H+4FeAsH3↑+4Fe+4H2O工业级硫酸(93%);硫酸酸洗废液;废铁。此时,杂质砷以As2S3沉淀或AsH3气体的1.2工艺流程和条件形式被除去,铜以CuS或Cu、铅以PbS或利用硫酸酸洗废液生产硫酸亚铁工艺包括反应、过滤、冷冻结晶、离心分离、洗涤、真空干1996-12-14收到初稿,1997-01-23收到修改稿。第3期化工环保·151·2-PbSO4(在SO4浓度较高的体
5、系中PbSO4的溶硫酸亚铁浓度、降低酸度和去除杂质。一般将反解度更小)、锰以MnS、钴以CoS、镍以NiS的应终点控制在硫酸浓度为0.15～0.20mol/L、2+形式被除去。在酸度较低时,废液中多数重金属Fe浓度为140～160g/L,需要时可适当补加离子可沉淀完全,在母液和FeSO47H2O晶体些硫酸以满足工艺要求。[4]中不会积累。在反应工序中,一步实现了提高图1利用硫酸酸洗废液生产硫酸亚铁工艺流程1.2.2过滤工序1.2.4离心分离、洗涤、干燥过滤主要是除去碳、硫化物沉淀及其它在用离心机将FeSO47H2O晶体
6、与母液分此条件下不溶的杂质,一般采用趁热离心分离离,第一次结晶的母液(母液1)返回结晶釜进行或减压过滤等方法。由于体系中碳的存在及固第二次结晶。第二次结晶的母液(母液2)用于配形物的密度较大,故过滤较易进行。本工序最重酸洗液。所得晶体由于带有硫酸,需用饱和要的是固液分离要完全,这是保证产品质量的FeSO4溶液洗涤至pH为6,洗涤液送回反应池。关键。晶体再经常温真空干燥除去湿存水,干燥温度约20℃,真空度13332Pa。干燥温度过高,1.2.3结晶工序FeSO47H2O易失去结晶水,真空度过高会导致由化学手册中FeSO4
7、7H2O的溶解度数据FeSO47H2O风化,因此,要严格控制晶体干燥可以看出,FeSO47H2O的溶解度随温度降低操作条件。而迅速减小。降低温度,再加上增大硫酸的同离1.2.5母液循环工序子效应,有利于FeSO47H2O从滤液中结晶析母液2中含有0.20～0.25mol/L的H2SO4、出。结晶操作分两次进行,第一次将体系温度降2+60～70g/L的Fe,其酸度较低,但直接排放至30～35℃,将析出的晶体洗涤、干燥,可得到仍会污染环境,可适当补充些工业硫酸至浓度FeSO47H2O含量≥98%的试剂级硫酸亚铁产为3.0～
8、4.0mol/L,用于酸洗。其中Fe2+浓度较品;第二次结晶是将体系的温度再降至约5℃,低,不会影响酸洗的进行和除锈效果。酸洗后的将析出的晶体洗涤、干燥,可得到FeSO47H2O废液再排入反应池作为生产硫酸亚铁的原料。含量≥96%的工业级硫酸亚铁产品。也可一次这样整个工艺过程就构成了一个闭路循环,使冷却至约5℃,可直接得到工业级硫
