[发明专利]一种低成本工业化提纯酸洗铁红的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金工业的技术领域，特别是废酸处理技术领域，涉及一种从废酸酸洗液中低成本工业化提纯酸洗铁红的方法。

技术背景

众所周知，热轧带钢经过盐酸酸洗后，方能进行冷轧。盐酸酸洗时，带钢表面铁及氧化皮被盐酸洗掉，消耗的盐酸转变成以FeCl₂为主的氯化物，溶解在盐酸溶液中。带钢经过盐酸清洗，去除带钢表面的氧化皮，以确保冷轧钢板的表面质量。其主要反应化学方程式为：

Fe+2HCl＝FeCl₂+H₂O

FeO+2HCl＝FeCl₂+H₂O

目前国内外基本采用Ruthner-喷雾焙烧技术工艺对酸洗液进行处理，盐酸再生的同时得到大量副产品Fe₂O₃(俗称“铁红”)，作为磁性材料的原料。其主要反应化学方程式为：

4FeCl₂+4H₂O+O₂＝2Fe₂O₃+8HCl↑

2FeCl₃+3H₂O＝Fe₂O₃+6HCl↑

经过以上多级工艺步骤，钢种中添加的特殊化学元素以及工业用水、灰尘中的各种杂质不可避免地掺入铁红中。在诸多杂质中，人们特别关心的是“高灵敏度”杂质Si，因为其万分之几的微量即可引起磁性材料质量的巨大变化。喷雾焙烧氧化铁粉中的Si在磁性材料预烧过程中在晶界聚集，呈不均匀分布状态，预烧后的粉碎效应并不能使杂质重新均匀分布，因此会引起烧结中的非均匀晶粒生长，使铁氧体的微观结构及电气性能恶化。因此，在酸再生之前是否实现脱硅，将严重影响氧化铁粉的质量，从而影响经济效益。为得到优质高档的酸洗铁红，盐酸酸洗液在再生之前必须将其含有的Si杂质除去。

经过对现场酸洗液成分化验研究发现，酸洗液中的Si以单硅酸、硅酸聚合物、硅溶胶等形式存在，呈极其微小的絮状微粒悬浮在酸洗液中，利用普通的机械过滤方法无法产生明显的效果。中国专利申请号为01107095.1公开一种酸洗废酸中硅的脱除方法，其工艺流程是加入碎铁中和酸洗液中游离的HCl，加入碱调整酸洗液的pH值，利用产生的Fe(OH)₃胶体的吸附作用并加入絮凝剂将含Si杂质絮凝沉降，从而将硅从酸洗液中脱除。该方法的不足之处在于，加入碎铁中和酸洗液中游离的HCl，加入碱调整酸洗液的pH值，酸洗液不经过进一步的反应处理无法直接进行循环利用，并且该方法操作较复杂，工艺步骤较长，从而大大增加了能源消耗和生产运营成本，降低了生产效率。该方法中加入碱为氨水，不仅对操作人员的身体健康造成威胁，而且会污染环境。

发明内容

本发明目的在于提供一种工业化提纯酸洗铁红的技术方法，实现低成本、高效率、环境友好型优质高档酸洗铁红的大规模生产。

本发明的构思原理是：酸洗液为强酸性环境，其中含有大量阴离子(Cl^-)，使带正电荷的硅酸溶胶粒子表面吸附大量负电荷，形成双电层，通过添加成核-助长复合提纯剂，使这些溶胶粒子通过电中和成核、吸附架桥长大而脱稳沉降，从而达到除硅的目的。成核剂是一种两性离子型聚合物电解质，成核剂中带正(负)电的官能团中和了凝聚界面上的负(正)电荷，使ζ电位降低，排斥能减小，通过电中和使溶胶粒子脱稳，成为大量絮凝物的“成核”位置，将几个粒子连接起来成为大粒子。助长剂是一种非离子型聚合物电解质，其通过吸附架桥作用，使悬浮粒子的吸附(凝聚)及粒子之间的交联容易进行，从而使絮凝结构增大变粗，最终达到使颗粒沉降。这种复合提纯剂的加入，不仅使废酸中的Si杂质得以去除，同时这种絮凝物也将溶液中的部分杂质离子吸附，一同沉淀，从而能进一步达到提纯的目的。本发明提供的复合提纯剂，无毒无害，低成本高效率，并且适用范围广。

一种低成本工业化提纯酸洗铁红的方法，依次按以下步骤进行：

1.配制复合提纯剂：将成核剂和助长剂分别在不同容器中溶解，溶剂为蒸馏水或去离子水。快速(200-400r/min)搅拌1-2h，再慢速(50-150r/min)搅拌30-60min，成核剂溶液的质量分数为0.05％-0.25％，助长剂溶液的质量分数为0.01％-0.05％。

2.废酸罐的酸洗液以10-30m³/h的流量，经石墨加热器将其加热至60-80℃后注入反应罐中。