[发明专利]一种利用含锌废盐酸制备工业磷酸锌和磷酸铁的方法及装置

说明书

本发明提供一种利用含锌废盐酸制备工业磷酸锌和磷酸铁的方法及装置，属于废酸处理及资源化利用领域。本发明方法为了实现热镀锌行业含锌废盐酸的资源化利用，采用对含锌废盐酸进行预处理的方法，使其重金属及有机物达到设定的标准后，通过化学氧化、沉淀、蒸发、过滤等方法，在有效处理含锌废盐酸的基础上，获得了高附加值的工业磷酸锌和电池用磷酸铁，具有良好的环境效益、经济效益与应用前景。本发明方法添加的化学试剂成本低廉，用于吸附的树脂可重复利用，工艺操作简单，总体造价低，有利于推广使用。

技术领域：

本发明属于环境保护及资源再生技术领域，具体涉及一种利用含锌废盐酸制备工业磷酸锌和磷酸铁的方法及装置。

背景技术：

热镀锌是延缓钢铁材料环境腐蚀的最有效手段之一，与其他金属防护方法相比，热镀锌产品具有耐蚀性好、性价比高、使用寿命长等优点。在热镀锌工艺中，采用盐酸清洗钢铁表面的铁锈和氧化膜以及反洗不合格产品表面的镀锌层的工艺广泛流传，由此产生大量的高含锌含铁废盐酸，其成分主要为盐酸、锌离子、二价铁离子、三价铁离子，同时含微量铜、镍、铬等金属离子。废盐酸具有极强的腐蚀性，若不经过处理直接排放，不仅会严重污染环境，也会造成锌、铁资源的浪费。

磷酸锌可用作醇酸、酚醛、环氧树脂等各类涂料的基料，也可用于生产无毒防锈颜料和水溶性涂料，还可用于氯化橡胶，合成高分子材料的阻燃剂，用途广泛，价值数万元每吨，是一种高附加值原料。磷酸铁主要用于制造磷酸铁锂电池材料。而目前磷酸铁锂电池是最好的大电流输出动力电池，不仅具有超长寿命、使用安全的优点，还可大电流2C快速充放电，除此之外，磷酸锂电池环保绿色，对环境无污染。在各种制备磷酸铁锂的方法中，以正磷酸铁(FePO₄)作为前躯体的方法具有目标产物比容量高、纯度高、倍率低温性能好等优势。

目前，国内对于热镀锌行业产生的废盐酸资源化利用主要集中于获取氢氧化铁、氯化锌、氯化铁及盐酸等。比如中国专利申请号CN201510537807.3公开报道了一种镀锌件返洗废酸液的回收处理方法，该方法利用氨水调节溶液的pH值，使Fe³⁺以Fe(OH)₃形式沉淀分离出来后用于烧结炼铁，含NH₄⁺和Zn²⁺的滤液经过复配制得助镀剂，返回热镀锌工艺上使用，该方法缺点是未考虑NH₄⁺的最终回收和选用耐氨腐蚀设备的投资成本问题。中国专利申请号CN201210043950.3公开了一种含锌废盐酸的综合利用方法，该方法采用强碱性阴离子交换树脂回收ZnCl₂，经再生剂洗脱后作为助焊剂副产品使用，树脂吸附处理后的溶液经工业盐酸复配增浓后返回热镀锌工艺上使用，但是，离子交换树脂价格昂贵，生产成本较高，而且后续产生的Zn²⁺质量浓度为3％～20％的高锌废酸不易处理，因而不利于工业上的应用与推广。

与上述专利相比，本发明不仅可最大限度的实现含锌废盐酸的资源化利用，还可产生高价值的工业磷酸锌和磷酸铁，且无难以处理的固体废物或者废液产生，兼具经济效益与环境效益。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种资源化利用含锌废盐酸制备工业磷酸锌和磷酸铁的方法及装置，通过合理的添加化学药剂，将含锌废盐酸中的锌元素和铁元素转化为磷酸锌和磷酸铁，实现含锌废盐酸资源化利用，产生经济效益。

本发明采用以下技术方案：

一种利用含锌废盐酸制备工业磷酸锌和磷酸铁的方法，包括以下步骤：

步骤一、将含锌废盐酸泵入预处理除杂反应装置中除去有机物和重金属，过滤，直至滤液中的重金属含量和有机物含量达到预处理标准；

步骤二、将步骤一预处理后的含锌废盐酸泵入反应釜中，加入盐酸调节酸度，加入亚硝酸钠作为催化剂，通入氧气，使含锌废盐酸中的二价铁离子氧化成三价铁离子；