[发明专利]用铌钽铁矿废渣制备聚硅酸硫酸铁絮凝剂的方法和应用

说明书

本发明公开了一种用铌钽铁矿废渣制备聚硅酸硫酸铁絮凝剂（PFSS）的方法与处理废水中重金属、浊度、色度等的应用。它是以铌钽铁矿浸出钽铌的废渣为原料，废渣经过浮选锡产生的废水澄清后滗淅上清液得到硫酸亚铁溶液，采用Fenton试剂法对溶液中的有机物进行氧化处理得到硫酸铁溶液，在含硫酸铁溶液加入一定量的硅酸钠溶液发生聚合反应，静置、过滤、干燥，即得PFSS絮凝剂。本发明利用工业废弃物制备PFSS絮凝剂，既实现了对废弃物的充分合理利用，降低成本，又能实现对废水的治理，保护环境。本发明的PFSS絮凝剂适用于处理废水中重金属、浊度、色度等，去除率达95%以上，操作简单，耗时短，处理效果明显，具有良好的经济效益和环境效益，具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于水处理及水污染防治领域，尤其涉及一种用铌钽铁矿废渣制备聚硅酸硫酸铁絮凝剂的方法和应用。

背景技术

絮凝剂在环境保护领域，特别是废水处理方面起着十分重要的作用。聚硅酸硫酸铁（PFSS）是一种复合型高效低耗、无二次污染的无机高分子絮凝剂，具有良好的稳定性以及沉淀网捕作用和电性中和、压缩双电层的功能。PFSS用来处理废水，对废水中的重金属离子及化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、悬浮固体（SS）、色度等具有很好的去除效果。由于聚合硅酸硫酸铁无毒，也可以用来净化饮用水，因而得到了国内外研究人员的广泛关注。

一些专利文献通过硫酸亚铁直接氧化或者催化氧化制备硫酸铁，然后与硅酸钠反应制备聚合硅酸硫酸铁絮凝剂，催化氧化过程中要利用催化剂，如亚硝酸钠，而亚硝酸钠具有毒性，不适合用于处理废水。现有技术中还公开了以硅酸钠、铁矿石为原料，先通过铁矿石磨成铁矿粉，再在750~900度的条件下煅烧，然后加入硫酸进行反应生成硫酸铁，将硫酸铁加入到硅酸钠的溶液中，在一定的硅铁比及适当酸度条件下聚合，然后熟化即得到PFSS，这些制备工艺复杂、耗时长、成本高，难以大范围推广应用。

铌钽材料在电子、精密陶瓷、精密玻璃、电子光器件、硬质合金、特种钢、超导等领域有广泛的用途，而铌钽铁矿中铌钽的品位只有万分之1至5左右，其中含有大量的铁等金属元素，铌钽铁矿的含铁量一般在20~40%之间以及含有一定量的锡。铌钽矿通过氢氟酸和硫酸混合酸提取铌钽以后，产生大量的废渣，目前绝大多数生产厂家对这些废渣没有加以利用，一般作为固体废物堆存，既增加生产成本，又浪费大量的资源，渗滤出的硫酸亚铁还会污染环境。少数利用铌钽废渣的铌钽冶炼厂通过浮选的方法对废渣中的锡进行回收利用，而对废渣中的硫酸亚铁一般都没有加以利用。废渣通过浮选锡后所排放的废水中会含有约7~12%的硫酸亚铁，COD为2000~4500 mg/L，pH值为1.7~3，这些废水需要经过处理达标才能排放。另外，废渣中的硫酸亚铁很容易从渣中结晶析出，堵塞管道，不仅造成对环境污染，而且浪费大量可利用的资源。加上废水中的高COD需要处理达标后才能排放。因此，研究铌钽铁矿废弃物的综合利用，同时处理排放的高COD的废水具有重要的意义。

芬顿（Fenton）试剂法是一种可以有效去除废水COD的方法。Fenton试剂法是在pH值为2~3的条件下，利用亚铁离子与双氧水进行Fenton反应，生成具有极强氧化性的羟基自由基，羟基自由基能无选择性矿化有机污染物，尤其是在氧化降解废水中的持久性有机污染物方面有着独特优势。但是Fenton试剂法在氧化废水中的有机物的同时，硫酸亚铁中的亚铁离子会转化成铁离子，从而产生含硫酸铁泥，这些硫酸铁泥需要妥善处理，否则会产生极大的危害，比如：占用大量土地；硫酸铁泥堆放经过风吹雨淋会产生高温或者其他的化学反应，破坏土壤的结构；直接排放游积河床、严重污染水体；硫酸铁泥被微生物氧化分解后释放出有害气体、尘埃等，会加重大气的污染。硫酸铁泥是制备聚合硫酸铁的一种原料。因此，研究一种合理利用含硫酸亚铁废渣制备絮凝剂的方法已是十分必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种能合理利用含硫酸亚铁废渣的聚硅酸硫酸铁絮凝剂的制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：