[发明专利]钛白粉厂副产物一水硫酸亚铁的回收利用方法及装置

说明书

本发明公开了一种聚合硫酸铁的制备方法及应用和装置，所属技术领域为资源综合利用技术领域。其制备方法为：以钛白粉厂废酸工段浓缩得到的副产物一水硫酸亚铁为原料，进行预处理之后，再进行水合反应，催化氧化反应，制备聚合硫酸铁，再进一步，将制得的聚合硫酸铁与三氯化铁进行复配制成水处理剂。本发明制得的聚合硫酸铁属于新型高效无机高分子铁盐类絮凝剂，净水效果好，不含铝、氯及重金属离子等有害物质，可谓无害，安全可靠的高效水处理剂，且聚合硫酸铁与三氯化铁复配制成的水处理剂，其除磷效果达到70％以上，具有极大的工业应用价值。

技术领域

本发明属于资源综合利用技术领域，具体涉及钛白粉厂副产物一水硫酸亚铁的回收利用方法及装置。

背景技术

钛白粉是一类重要的无机颜料，其生产工艺主要有硫酸法和氯化法。污染小、产品质量优良的氯化法生产技术目前仍为少数国外大公司所垄断。我国的钛白生产绝大多数采用硫酸法，硫酸法生产钛白粉会产生大量的副产物，其中之一为一水硫酸亚铁，由于其中的含酸量很高，不能直接进行利用，然而如果不进行回收利用或者进一步处理会造成严重的环境污染，同时，还浪费了宝贵的资源，随着国家可持续发展的道路，钛白粉厂副产物一水硫酸亚铁的综合利用引起人们极大的关注。

聚合硫酸铁是一种以铁离子为核心的多羟基，多络合体的复合型阳离子无机高分子产品，产品中含有Fe³⁺，OH^-，SO₄^2-，Mg²⁺，Cl^-，等多种离子及复合形态，其液体外观与性状：红褐色液体。该产品具有优异的除磷效果，其广泛用于以下方面：城市生活污水处理，造纸、石化工业、选矿工业、染色工业等各种工业废水处理，污泥处理。

目前，生产聚合硫酸铁的方法主要有：1)将铁屑、铁矿石直接与硫酸反应先生成硫酸亚铁，然后再向反应体系中投加氧化剂(氯酸钠、氯酸钾、双氧水等)将二价铁离子氧化成三价铁离子而得到聚合硫酸铁产品。钢铁酸洗废液必须采用硫酸酸洗废液，根据其铁离子含量及硫酸浓度，采用添加铁屑的方式来调整其内部体系，一般采用铁屑和铁矿石直接氧化法而生产聚合硫酸铁产品。采用以上原材料生产聚合硫酸铁存在原材料质量指标波动较大，不易得到稳定质量指标的产品。且由于属于废料及初级原料，其内含有的重金属离子含量较高，对生产的聚合硫酸铁产品重金属指标形成一定影响。同时，该几种原材料的使用生产对原材料来源地要求较高；2)直接氧化法：将硫酸亚铁、硫酸、水等投入反应设备中，开启搅拌，投加氧化剂，其中双氧水作为氧化剂时，必须控制双氧水的投加速度，避免产生氧气(此氧气在无催化剂时不能起到氧化作用)，单批次生产时间较长，且双氧水成本高，进而造成聚合硫酸铁的生产成本增加。氯酸钠(钾)作为氧化剂时同样存在氧化剂成本高造成聚合硫酸铁成本高的问题。高锰酸钾、二氧化锰作为氧化剂除了造成聚合硫酸铁成本高外，还存在锰离子残留的影响，对水处理会形成一定的影响(质量上)。硝酸作为氧化剂，存在生产成本较高，反应过于激烈，反应压力和温度较高(最高压力会达到0.2MPa，温度会达到100℃)，产生的尾气较多的问题，对安全和环保会产生较大影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供钛白粉厂副产物一水硫酸亚铁的回收利用方法及装置。

为实现上述目的，本案发明人经过长期研究和大量实践，得以提供本发明技术方案，具体实施过程如下：

1.钛白粉厂副产物一水硫酸亚铁的回收利用方法，包括以下步骤：

s1、以钛白粉厂废酸工段浓缩得到的副产物一水硫酸亚铁为原料，与水进行混合配制成浆状物，然后进行分离得到洗涤清液和洗涤后的一水硫酸亚铁；

s2、将s1中洗涤后的一水硫酸亚铁和水进行混合，并搅拌，进行水合反应；然后加入浓硫酸，即得反应中间产物；同时，将亚硝酸钠即NaNO₂配制成亚硝酸钠溶液；

s3、将反应中间产物进行搅拌并通入氧气，然后将亚硝酸钠溶液分批次加入，循环催化氧化反应，即得聚合硫酸铁；