[发明专利]由含锌钢铁酸洗废液综合处理制备纳米铁酸锌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机纳米功能材料制备领域，特别是涉及一种由含锌钢铁酸洗废液制备纳米 铁酸锌的方法。

背景技术

在钢铁行业，由于酸洗是不可避免的步骤，所以每日都会产生大量的钢铁酸洗废液。钢 铁酸洗废液中的主要指的是盐酸，钢铁盐酸酸洗的废液中含有高浓度的盐酸和亚铁离子，酸 洗废液pH在0.2-3.0左右，主要成分为Fe²⁺，含有少量的Fe³⁺和其他一些杂质，有的还含有 微量的PO₄^3-、Zn²⁺，俗称“酸洗液”。因此，如果废液不经过处理直接排放，将造成严重的环 境污染，导致一系列的环保问题出现。而对于含锌钢铁酸洗废液来说，由于其含有较多的Zn²⁺， 其含量已经远远超过了国家规定的排放标准，因此这类型酸洗液并不能按照一般的酸洗液的 处理方式来解决。含锌钢铁酸洗废液是成分非常复杂的混合物，不仅仅具有含有一定量的锌 和铁，还含有大量盐酸和多种不定量金属离子，如铝，硅，锰，铜，铅，镁，镍，钙，铋等 离子，而这些金属离子对纯铁酸锌的制备影响很大，必须进行处理；同时还含有许多不明物 质尘埃等必须进行处理。由于其特殊性，钢铁行业一直没有合适的办法解决含锌酸洗废液带 来的极其严重的环境污染问题。因此，如何有效的处理含锌钢铁酸洗废液也是钢铁行业面临 的一个重大技术难题，这个问题不仅涉及到行业自身的发展，也密切影响着周围的环境。

铁酸锌(ZnFe₂O₄)由于其结构特点及优良的耐热、耐光、防锈、无毒等特性，在磁性材料、 脱氢催化、烟气脱硫及防腐颜料等领域有着广泛的用途和应用前景。铁酸锌是一种性能优良 的软磁材料，又是非常有代表性的烯类有机化合物氧化脱氢的催化剂，同时具有很高光催化 活性及对可见光敏感的半导体催化剂，铁酸锌纳米粒子还是个性能优良的透明无机颜料。主 要用于需要高耐热性、无毒、惰性的场合，例如塑料、搪瓷、玩具等。涂料级铁酸锌防锈颜 料适用于各类溶剂型防锈漆、防腐漆、底面合一漆。由于具有这些特殊的性能,人们越来越重 视铁酸锌粉体的应用。因此,开发具有优良特性的纳米ZnFe₂O₄粉体有着广泛的应用前景，市 场需求近几年来越来越大。以这类钢铁酸洗废液为原料制备铁酸锌，如果不做任何处理的话， 是不可能制备出合格铁酸锌。

发明内容

本发明的目的是解决目前国内钢铁行业处理含锌钢铁酸洗废液所面临的技术的难题，提 供一种由含锌钢铁酸洗废液资源化综合处理制备纳米铁酸锌的方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种由含锌钢铁酸洗废液综合处理制备纳米铁酸锌的方法，包括如下步骤：

(1)向含锌钢铁酸洗废液中加入还原剂还原三价铁，还原剂的加入质量为含锌钢铁酸洗 废液质量的0.2％～1％，搅拌均匀，放置8-14h；

(2)调节步骤(1)获得液体的pH到3～6，加入助剂使助剂的终浓度为40～80mg/L， 在40～80℃时搅拌0.5-3h，静置1-2h，过滤，得二次处理液；

(3)测二次处理液中Zn²⁺和Fe_总的物质的量浓度，在温度为25-80℃、搅拌下，加入氯 化锌或氧化锌以及水，使混合液中n(Fe_总)/n(Zn²⁺)＝1.8-2.2，同时使Fe_总浓度为0.5mol/L -3mol/L；

(4)按下述两种方式之一进行：

方式一：搅拌下，向步骤(3)获得的混合液中加入沉淀剂NaOH或KOH，使混合液中 n(OH^-)/n(Zn²⁺)＝3.6；有沉淀生成，继续搅拌10-60min；

方式二：搅拌下，向步骤(3)获得的混合液中加入沉淀剂草酸或草酸盐，使混合液中 n(C₂O₄^2-)/n(Zn²⁺)＝0.8-1.2，有沉淀生成，继续搅拌10-60min；

(5)过滤，得到的滤液用于替代步骤(3)所述水；滤饼洗涤、烘干、研磨、煅烧，得 到纳米铁酸锌。

还原剂的加入质量较好的是含锌钢铁酸洗废液质量的0.3％～0.5％。

还原剂优选铁粉或废铁皮。