[发明专利]含铁盐酸酸洗废液的处理方法

说明书

本发明属于金属的化学清洗领域。

钢材或机械加工部件在加工前常需用盐酸清洗除去氧化铁皮，由此所产生的含铁盐酸酸洗废液的处理则成为须解决的问题。目前国内外采用的解决办法主要有三种类型〔冶金工业部建筑研究总院环境保护研究所编，冶金环保情报资料-废酸治理技术-2，60-98，（1983）;日本特许昭56-5828;US4，248，851〕：一种是大型企业常用的焙烧法，目的是回收盐酸，随之得到氧化铁〔Fe₂O₂〕，此法能量消耗大，对设备要求高，不适于中小型企业使用;第二种是，加入硫酸得盐酸和硫酸亚铁或加入铁粉把废液中的盐酸消耗尽，由之制三氯化铁。此法中前者虽能重新得到盐酸，但消耗了硫酸，得到的硫酸亚铁目前用途还不够广;后者虽可得到用途较广的三氯化铁，但消耗了更加需要的盐酸，对生产不利;第三种是，中和或稀释后排放，其缺点是丢弃了废液中所含的铁和盐酸，以每天排放10吨计，相当每天丢掉铁和盐酸各一吨。并对环境或水源造成严重污染。

鉴于上述情况，本发明特别针对上述的第三种方法，采用萃取处理法，即直接于废液中只加入氧化剂，把废液中的二氯化铁氧化成三氯化铁，用含萃取剂的萃取体系将之从废液中分出，再经反萃取得有用的高纯度三氯化铁产品。余下的盐酸再循环使用，反萃取后的萃取体系也可循环使用，此法既可避免对环境或水源的污染，又杜绝了浪费，还获得产品，同时避免了上述其他处理方法的不利因素，而且设备简单、投资少。具体方案如下：

经分析证实，前述含铁盐酸酸洗废液，主要成分是较高浓度的二氯化铁和盐酸。如能选用适当的萃取剂，分出其中的铁盐，余下的盐酸循环使用，是一种简便的处理方法。但从强酸中萃取两价铁盐，很难找到廉价易得的萃取剂;而由强酸中萃取三价铁盐，可供选用的萃取剂种类较多〔T.Ishinrori等，JAERI-1047（1967）;JAERI-1062（1964）;JAERI-1106（1966）〕，而且萃取容量一般较大，反萃取也较容易，并可得到有用的三氯化铁产品。因此把废液中的二氯化铁氧化成三氯化铁再萃取，是可实现的解决方案。理想的氧化剂是，在常温、常压及不需特殊设备的条件下，既起氧化作用，又不给所处理的废液中增加杂质。

符合上述要求的氧化剂有：空气、氧气、过氧化氢溶液及氯气等，但如图（1）所示，空气氧化速度慢，氧化完全较难，从而使体系变得复杂，统一处理困难。过氧化氢水溶液反应速度快氧化完全，在室温下，只需加入等当量的过氧化氢，即可把二价铁全部氧化成三价铁。氯气氧化速度也相当快，如表（1）所示，当酸浓度低于4N时，1.5～2小时即可氧化完全，酸度低时，反应速度加快。

反应按下式进行：

反应温度低于50℃即可迅速反应，温度高反应减慢。反应完成后，测定反应液的酸浓度与反应前无明显差别。为了防止尾气外逸，可用酸洗废液或水吸收，得到的氯水氧化能力较强，可用于氧化。

从盐酸溶液中萃取三价铁盐，可选用的萃取剂种类较多，但有关高浓度三价铁盐的萃取以及萃取剂的选择尚需研究。本发明中选择不同种类的萃取剂进行了实验。其中中性的萃取剂包括：异丙醚、异辛醇、甲基异丁基酮、磷酸三正丁酯、氧化三烷基膦;酸性的有：（2-乙基己基）膦酸（2-乙基己）酯、磷酸二-（2-甲基庚）酯、磷酸二（2-乙基己）酯;还有三级胺和四级铵盐等〔J.M.White等，J.Inorg.Nucl.Chem，16，337（1961）;A.D.Nelson等，J.Inorg.Nucl.Chem，27，439（1965）;O.Lery等，J.Inorg.Nucl.Chem，33，551（1971）;B.E.Meclellsn等，Anal.Chem，36，1985（1964）;M.L.Good等，J.Amer.Chem.Soc，82，5636（1960）〕。如图（2）所示，中性萃取剂当酸浓度大时（6-12N），才有较高的分配系数（D）;酸性萃取剂在酸浓度低时（1-5N），分配系数也较低;其中三级胺、四级铵盐在较宽的酸浓度范围内（1-12N）分配系数都较高，更适合三价铁盐的萃取，所述三级胺的结构如式（Ⅰ）所示：