[发明专利]利用含铁废水制备冰晶石并联产聚合氯化硫酸铝铁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保及资源利用领域，尤其是涉及一种利用氟钛酸钾生产的含铁废水制备冰晶石并联产聚合氯化硫酸铝铁的方法。 

背景技术

氟钛酸钾是一种重要的工业原料，在铝加工和轻金属溶炼、钛的制造、聚丙烯的合成、橡胶、皮革和棉织品等领域中具有广泛的用途，如用作制造铝、钛、硼合金中的添加剂，橡胶胶凝剂，金属钛的原料，皮革和棉织品媒染剂等。氟钛酸钾生产的一般方法为：氢氟酸与钛铁矿反应生成六氟钛铁，再与KCl反应生成氟钛酸钾。生产过程中产生大量的含铁废水，每生产1吨氟钛酸钾就会产生4～5m³废水，主要含有FeCl₂、酸、氯化钾和少量的氟钛酸钾等，其中总铁含量在40g/L以上，氟离子的含量在14～16g/L，pH值小于1。对该种废水的处理，目前一般是采用石灰乳中和后氧化，生成氢氧化物沉淀，上清液直接排放，沉渣通过压滤分离脱水，得到黑色的滤渣。采用这种方法处理含铁废水，对污染的消除作用有限，浪费了铁资源和酸，还会产生大量的难处理的含铁废渣，造成了严重的二次污染。中国专利CN101786707A公布了利用氟钛酸钾生产的含铁废水制备聚合氯化硫酸铁净水剂的方法，找到了一种处理这种废水的有效方法，但该专利尚存在以下不足：（1）废水中F^－一直留在聚合氯化硫酸铁净水剂产品中，在应用时易造成处理水F^－超标，限制了其应用范围；（2）由于F^－等成分的存在，制备聚合氯化硫酸铁时必须加入磷酸盐—酒石酸盐复合稳定剂，其成本约占总成本的三分之一，使制造成本较高。这些不足限制了 该发明的推广应用。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述不足，提供一种利用氟钛酸钾生产的含铁废水制备冰晶石并联产聚合氯化硫酸铝铁的方法，同时制备高效高附加值的冰晶石和聚合氯化硫酸铝铁净水剂，解决专利CN101786707A制备聚合氯化硫酸铁存在F^－的的二次污染和必须加稳定剂而造成成本较高的问题，从而从根本上解决氟钛酸钾生产的含铁废水的污染问题，实现含铁废水的资源化利用、变废为宝的双重目的。 

本发明制备方法可制备冰晶石和聚合氯化硫酸铝铁净水剂两种产品，且制备工艺简单，反应条件温和，易于控制，生产效率高，不产生新的污染，便于普及推广和实现工业化生产。 

本发明方法包括如水下步骤： 

（1）氟钛酸钾生产的含铁废水经过滤除去不溶性杂质后，转入反应器中，按硫酸铝、废水中F^－和硫酸钠的摩尔比为0.1～0.14∶1∶0.25～0.30的比例加入硫酸铝和硫酸钠，用氢氧化钠调节溶液pH至1.2～1.5，在80～95℃下反应1～3h，过滤，收集滤液用于聚合氯化硫酸铝铁的制备，滤渣用0.1mol/L硫酸溶液洗涤后再用清水洗涤至洗涤水呈中性，然后干燥，得冰晶石； 

（2）将步骤（1）收集的滤液转入反应器中，加入绿矾使溶液中总铁离子浓度不低于2.85mol/L，加入质量百分浓度为92～98%的工业硫酸使H⁺与总铁离子的摩尔比为0.55～0.63∶1，加热到60～70℃溶解制成溶液；然后按与上述溶液中Fe²⁺的化学计量比为1～1.05∶1的比例缓慢加入氧化剂，在60～80℃反应0.5～1h，即得聚合氯化硫酸铝铁。 

优选为，步骤（1）中氟钛酸钾生产的含铁废水，其有效成分为：总铁浓 度为0.70～1.35mol/L，亚铁浓度为0.45～0.96mol/L，H⁺浓度为0.48～1.20mol/L，Cl^－浓度为1.40～2.40mol/L，F^－浓度为0.73～0.85mol/L。 

优选为，步骤（1）中所述的反应器为耐腐蚀的密闭式反应器；步骤（2）中所述的反应器为耐腐蚀的敞开式反应器。 

优选为，步骤（2）中所述的氧化剂为氯酸盐、次氯酸盐、硝酸和双氧水中的一种。 

本发明制备的聚合氯化硫酸铝铁，其盐基度B=9.0～14.0%，总铁质量百分含量T_Fe≥11.0%，总铝质量百分含量为0.26～0.78%，密度ρ≥1.40g/cm³（20℃）。