[发明专利]一种聚合硫酸铁溶液的生产方法

说明书

本发明所涉及的是以铁泥为基本原料生产聚合硫酸铁溶液的方法。

在现有技术中，生产聚合硫酸铁所采用的工艺有：（1）以硫酸酸洗废液为主要原料的合成工艺（例CN 87104053）;（2）用磁铁矿粉或硫铁矿烧渣（例CN 871049，847）或烟道灰（例U·S·Pat.No 2.252.332）或用铁矿石（例U·S.pat.No.4，814，158）为原料与硫酸反应的工艺;（3）以硫酸亚铁晶体为基本原料（例如CN 1052，295和特公昭51-175260）合成的工艺。但在现有工艺中，还没有以氧化还原化工过程中排放出的污染性固体废弃物-铁泥做为其基本原料生产聚合硫酸铁溶液的。由于体系的不同，或即使是相同的体系，也由于不同的反应条件，所得到的氧化铁泥的性状也会有很大的差别，所含有的吸附物质及夹带溶剂的量也不同。这些铁泥可硬化结成硬块，损害土壤，并放出其中所吸附的物质及溶剂，其中普遍存在的未反应铁（有时含量相当大）被丢弃，造成了化学污染和经济损失，虽然再拿去炼铁是条出路，但溶剂甚至部分产品的损失及其所造成的污染与远途运费还是无法解决的。

本发明的目的在于提出一种以铁泥为基本原料生产聚合硫酸铁溶液的方法，这样可使铁在转变成氧化态后多利用一次，同时回收某些溶剂，减少因排放所引起的化学污染，并化废为宝，从而带来良好的经济效益和社会效益。

本发明的工艺是按以下方法实现的：向釜中加入催化剂浓盐酸，搅拌下，分批加入铁泥，反应十分钟左右后，将新配好的30-65%的热硫酸加入，待沸腾后，加入的速度以维持沸腾为宜，以回收溶剂，加完后，保温反应至铁泥完全溶解，压滤，向所得的滤液中加入NaOH，搅拌反应5-10分钟后，再加入氧化剂氧化即得。

对于铁泥中夹带的沸点在100℃以下的溶剂，可通过在釜上安装冷凝器，利用新排放出的铁泥与硫酸生成盐时放出的反应热蒸馏回收。对于那些沸点较高，而又往往是比较昂贵的溶剂及其中的某些化学物质，可选用沸点在100℃以下，较便宜，毒性小，易分离的溶剂（例如乙醇）先洗涤，分离、回收，而这些沸点较低的溶剂再利用生成铁盐时放出的反应热蒸馏回收。这样即可使铁泥所含杂质的量减少，又可以回收那些污染环境的化学溶剂，有时甚至还能回收一些产品，也利用了反应热。对于用水蒸汽法分离出产物后所排放的铁泥，其杂质及溶剂的含量有时可很低，可直接使用或水洗除去水溶性杂质，而不必考虑溶剂回收的问题。

为了有效地加速铁泥与硫酸的反应，本发明选用了浓盐酸为催化剂，使得反应速度明显加快。其用量在总酸当量中的比例越大，反应越快。

由于铁泥不同于现有技术的基本原料，其性状与原化工过程有关，因此决定了本发明工艺中各种原料配比方法的特殊性，对于特定的某铁粉还原化工过程而言，由其每一批铁粉的投入量及原还原过程的转化率可以算出铁泥中以氧化铁形式存在的总含氧量及铁泥中铁元素的总含量以及两者之总和，即铁泥的净重（即除去夹带溶剂及吸附物质后的“干”重）。这样不管铁泥实际的组成如何变化，所需加入的总酸量总可以如下计算，把氧化铁泥看成由两部分组成，即Fe₂O₃和Fe。其中，每一摩尔Fe₂O₃可与6个摩尔的HCI或3个摩尔的硫酸完全反应，每一摩尔的Fe可与两个摩尔的HCl或一个摩尔的硫酸反应。因此，理论总酸量就可由此算出，但总量多一些或少一些也都可生产出产品，只不过原料利用率高与低而已。一般选择实际总酸投药量为理论量的100-105%为宜;盐酸在混合酸中所占的量选在总酸当量的3-30%之间为好，其含量越高。反应速度越快。溶解铁泥后的滤液需加碱，加入量按每一摩尔Fe₂O₃加入0.1-2当量的碱，最好为0.3-1.5当量的氢氧化钠或其水溶液。最后还需根据铁泥中Fe的摩尔数加入相同当量的氧化剂，实际加入量为理论量的105-120%。氧化剂可为H₂O₃，或氯酸钠或次氯酸钠等。使用时，可根据需要将此聚合硫酸铁溶液稀释。

以下非限定实施举例只是为了进一步说明本发明，而并不作为对本发明范围的限定，本发明的保护由权利要求书决定。

实施例，聚合硫酸铁的合成：

在釜中加入200升36%的盐酸，搅拌下加入含有净重为270公斤以三氧化二铁为主的铁泥，约10分钟左右后，加入刚配制的50%的热硫酸约800分斤，加入的速度以维持沸腾为宜，以回收溶剂，加完后，保温搅拌反应约30-60分钟，趁热过滤，搅拌下，在滤液中加50%的氢氧化钠1220公斤，5分钟后，搅拌下，缓慢加入28%的双氧水8公斤，以小样化验，符合要求后，出料，产率97%。