[发明专利]利用含亚铁盐废水制备氧化铁红晶种的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化铁红，特别是涉及含亚铁盐废水制备氧化铁红晶种的生产方法。用该晶种生产的氧化铁红可广泛应用于建筑、陶瓷、涂料等领域。

背景技术

氧化铁红，又称铁红、铁氧红，其化学式为α-Fe₂O₃，红色或深红色无定型粉末，具有良好的扩散性能，密度为5.24g/cm³，吸油量20%上下，粒径0.5~2.0μm，遮盖能力和着色能力强，并具有耐光性、耐腐性、耐碱性和耐稀酸性，只有在浓酸中加热才能溶解。氧化铁红是一种应用广泛、产量最大的铁系颜料。人类开始使用的都是天然氧化铁矿物质颜料。由于工业发展的需要，大约在70年前人们开始了人工合成氧化铁颜料，现已逐渐取代了天然产品，占总产量的80%以上。合成氧化铁色域广泛，价廉，无毒，其色相优于天然产品，应用性能更为优良，现广泛用于建材、涂料、塑料、橡胶、陶瓷、油墨等各种领域。近年来，随着各国对环境污染问题的日益重视，使得利用各种含铁废料制造氧化铁红具有长足的发展前景和更强的生命力。

制造晶种是氧化铁红生产过程中必不可少的一道工序，如果没有晶种的参与，只有铁片、硫酸亚铁或硝酸亚铁的料浆和空气的参与，只能得到稀薄而颜色黯淡的色浆，根本不具有颜料性质。氧化铁红颜料是一种α-Fe₂O₃晶体，在液相中想要得到α-Fe₂O₃晶体，必须要形成结晶中心，使之依附在其上形成较大的结晶。铁红就是以预先制备好的晶种为核心，在氧化工序中生成的三氧化二铁包覆在晶种之外使得晶种长大，成为具有颜料性质的颗粒。有研究认为，如果能在制备初期获得良好的晶种，可以达到控制铁红产品产量与质量的目的，因此，晶种的制备显得尤为重要。晶种的制备常见的有硫酸盐晶种法与硝酸盐晶种法。硫酸盐晶种法是将固体绿矾配成pH值为2~3的溶液，形成含高铁极微少的蓝绿色透明液体，在搅拌下加入氢氧化钠，同时鼓入空气，发生剧烈的氧化反应，形成红棕色胶状悬浮体。硝酸盐晶种法是将蓬松的铁皮投入热水中，将硝酸慢慢加入反应器中，得到橘红色的几乎不沉淀的晶种。从生产成本上，硝酸法晶种成本较高，且在生产过程中，有氮氧化物气体污染物排放。但硝酸法晶种的控制没有硫酸法晶种的控制严格，且硝酸法所形成的晶种一般用于硝酸亚铁的二步氧化中，故二种晶种法都有应用。

在使用湿法生产氧化铁红的过程中，会产生大量的含亚铁离子的酸性废水，废水的来源主要是从反应桶中分离出成品氧化铁红的水溶液，以及用水洗氧化铁红而产生的废水。此废水pH值约为3~4，偏酸性，且含有大量的亚铁离子，不能达到国家规定的废水排放标准，必须经处理后达标排放。

对酸性废水的处理，最简单的处理方法是加碱中和。在废水中投加氢氧化钠，使废水的pH值提高到7~8，并通入空气，对废水中的亚铁离子，进行氧化，这时，随着废水的pH值提高，会产生大量的棕黑色沉淀物。上清液可达标排放，而沉淀下来的污泥，主要由氢氧化亚铁与氢氧化铁组成。若将其作为固废处理，既浪费了资源，也产生一定的环境污染。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种利用含亚铁盐酸性废水的污泥生产氧化铁红的晶种的方法，做到废物的综合利用，实现变废为宝。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

利用含亚铁盐废水制备氧化铁红晶种的生产方法，包括如下步骤：

（1）收集氧化铁红生产过程中产生的废水，投加氢氧化钠水溶液，调节废水的pH值为8~9，并对其进行曝气15~30分钟，控制曝气的气水体积比为3-10:1；

（2）曝气后，废水中生成沉淀的氢氧化铁污泥，浓缩氢氧化铁污泥沉淀，加入NaOH溶液，将氢氧化铁污泥的pH调节至11~13，通压缩空气进行氧化反应，控制氢氧化铁污泥的pH下降至9~10，直至生成棕黄色浆料，制得氧化铁红晶种。

为进一步实现本发明目的，所述步骤（1）中曝气的气水体积比优选为4-8:1。

所述氧化铁红生产过程中产生的废水为含亚铁盐废水，Fe²⁺含量优选为500-660mg/L。

所述的沉淀处理构筑物为平流式沉淀池、竖流式沉淀池等。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：