提高含鐵廢水中和渣中鐵含量的方法

李秀林,盧麗芬,黃兆龍,2＊,陳學蓉,唐云翠

(1紅河學院理學院云南蒙自,661100;2云南省高校天然藥物與化學生物學重點實驗室,云南蒙自,661100)

提高含鐵廢水中和渣中鐵含量的方法

李秀林1,盧麗芬1,黃兆龍1,2＊,陳學蓉1,唐云翠1

(1紅河學院理學院云南蒙自,661100;2云南省高校天然藥物與化學生物學重點實驗室,云南蒙自,661100)

研究了一種循環中和-分段沉淀處理酸性含鐵廢水的方法,使用該方法可以提高氫氧化鐵沉淀渣的總鐵品位,降低堿用量。某工業廢水經4次循環處理,總鐵含量達61.1%,達到鐵礦石冶煉的工業品位.

酸性廢水;鐵離子;循環中和;分步沉淀

引言

鐵件電鍍等行業常常會產生大量酸性含鐵廢水,工業上常采用石灰中和沉淀法分離廢水中的鐵離子[1-2],這種方法操作簡單、成本低,周期短,是比較常用的含鐵廢水處理方法.由于處理過程中要用到過量的石灰,生成的氫氧化鐵(亞鐵)沉淀中含有石灰石,未反應的熟石灰,以及氯化鈣母液,含鐵量較低,鐵渣達不到煉鐵原料的工業品位.本文介紹了一種提高沉淀渣鐵含量的分段沉淀法,采用沉淀渣的循環投料,并控制不同的pH范圍分段沉淀,使鐵含量達到了61.2%.

1 方案依據

中和法的鐵渣純度低的原因是包夾了不溶性的石灰石、未反應的石灰膏、吸附的鈣鹽等雜質.本方案根據氫氧化鐵沉淀的pH值較低(理論上pH3.2鐵離子即可沉淀完全),實際應用時控制pH值4-5,可以保證三價鐵離子沉淀完全.由于其他常見的金屬離子不會沉淀,此時懸濁液中不含未反應的石灰膏,因此,可將氫氧化鐵與共存的其他金屬離子及鈣鹽(主要成分)有效地分離,不沉淀的亞鐵離子在后續的堿性條件下經沉淀-空氣氧化-返回中和廢酸反復循環,最終氧化沉淀而得到回收;另外,將氫氧化鐵沉淀反復地投入到下一批酸性含鐵廢液中,一則可降低酸度,減小石灰加入量,二則在雜質不增加前提下不斷地提高了鐵的濃度,有效地降低了雜質的百分含量,三則偏酸條件下沉淀三價鐵,沉淀量小,包夾吸留的可溶性雜質量會減小.故循環中和-控制pH值分段沉淀方案能夠提高鐵渣沉淀的含鐵量.

2 實驗

本方案流程見圖1:

圖1 控制pH值分段沉淀-循環中和方案

2.1 工藝表述

①含鐵酸性廢水,在攪拌下加入石灰漿(開始可以加不足量的石灰膏,中和大部分酸,然后再加石灰漿),直至pH8-9,充分攪拌,離心或壓濾分離,排放清液,堿性沉淀物(氫氧化鐵+氫氧化亞鐵+未反應的過量石灰膏+生石灰+石灰石+氯化鈣母液等)充分暴露于空氣中自然氧化(定時翻攪),使沉淀全部變為棕色(氫氧化鐵).

②將堿性沉淀物投入到第二批含鐵酸性廢水中,充分攪拌,保持pH1-2.適當靜置,使不溶解的脈石沉底,分離棄不溶脈石.

③在清液中,攪拌下加入石灰漿,直至pH值達8-9,放置一定時間,使鐵沉淀完全,離心分離,棄水.

④將離心分離的沉淀物暴露于空氣自然氧化(定時翻攪),使沉淀全部變為棕色沉淀.

⑤將棕色沉淀投入到下批含鐵酸性廢水中,充分攪拌,務必讓所有棕色物溶解完全,靜置澄清,分離棄脈石等不溶物.此時溶解液棕色加深(鐵含量增大).

⑥重復第③-⑤步的操作,不斷用堿性沉淀物(含氫氧化鐵和氫氧化亞鐵)中和下一批含鐵廢水,使鐵濃度不斷增濃,直到堿性沉淀部分不溶為止.當氫氧化鐵沉淀與酸性鐵鹽溶液共存時,溶液pH值約2左右.隨著循環次數的增加,中和酸性液的石灰量會降低(指中和游離酸),因而也提高了鐵/雜質的質量比.

⑦將⑥的懸濁液離心或壓濾分離出剩余沉淀(這部分沉淀投入到下一批廢水中進行新一輪溶解-沉淀循環),清液按⑧步驟進行.

⑧取⑦的鐵溶液(酸已被中和,pH值約為2),用不太濃的石灰膏懸濁液在充分攪拌下中和至pH4左右,充分攪拌一定時間,以保證棕色沉淀中無白色沉淀(未反應的石灰膏)和綠色沉淀(pH過高引起亞鐵沉淀).理論上,在pH3.5-4條件下,少量石灰膏和氫氧化亞鐵都要溶解,故攪拌時間要充足.因為此時生成的氫氧化鐵已經是本工藝的半成品,因此,本階段的pH值控制、脈石分離、石灰膏完全溶解,是提高最終氧化鐵品位的關鍵條件.

離心分離棕色沉淀,離心液繼續用灰石漿中和至pH8-9,重復①-⑥的溶解-沉淀循環.

⑨離心分離出來的棕色沉淀,用適量熱水在容器中攪拌洗滌,離心分離或壓濾分離留沉淀,如此洗滌兩次,得到較為純凈的氫氧化鐵沉淀.

2.2 試驗及產品分析

(1)原料

試驗液:某電鍍廠鐵件鹽酸清洗液.含鐵83g·L-1,鹽酸濃度約1.7mol·L-1.

石灰粉:該廠提供的工業品.

(2)工藝試驗

每次量取200ml鹽酸含鐵廢液,按上述方案處理.制得最終產品,干燥,烘干.

(3)鐵含量測定

將每次循環處理的堿性沉淀物烘干脫水,用重鉻酸鉀法測定總鐵含量,對最后微酸性條件沉淀的氫氧化鐵樣品經烘干脫水后測定總鐵含量.

3 結果討論

將酸性含鐵廢水按上面的流程處理,當堿性沉淀物(含氫氧化鐵和氫氧化亞鐵)循環至第5次時,堿性沉淀在酸性廢液中被充分攪拌仍有部分氫氧化鐵不溶解(石灰完全溶解),用石灰漿中和至pH4,分離出大量氫氧化鐵沉淀,洗滌兩次,干燥、脫水、測量總鐵含量,總鐵含量為61.2%.1-4次堿性沉淀物的總鐵含量TFe(干燥、脫水后測定)依次為:29.3,35.0,42.9,46.9.TFe與處理次數的變化規律見圖2:

圖2 循環次數與TFe的關系

從圖2可看出,按本方案處理,隨著循環次數的增加,鐵含量明顯增大,最末一段采用控制pH值分段沉淀處理,pH4沉淀的氫氧化鐵純度提高較大(按氧化鐵計算),達到61.2%,達到了鐵礦石的工業品位,效果顯著.

4 結語

用堿性沉淀物循環投料-控制pH分段沉淀的方法處理酸性含鐵廢水,流程簡單,不但降低了原料成本,而且可以明顯地提高含鐵渣的總鐵品位,可以在處理工業含鐵廢水的同時,產出可供煉鐵的鐵礦粉原料,方法可行.

[1]翟建國,張曉旗,夏曙演.高濃度酸性含鐵廢水處理的試驗研究[J].上海環境科學,2001,20(9):441-443

[2]張旋,王啟山.高級氧化技術在廢水處理中的應用[J].水處理技術,2009,35(3):18-22

TheM ethod of Increased Iron Content in the Precipitation from Neutralization ofWaste Water

L I Xiu-lin1,LU L i-fen1,HUANG Zhao-long1,2,CHEN Xue-rong1,TANG Yun-cui1
(1.College of Science,Hong he University,Mengzi 661100,China;2.Key Laboratory of Natural Pharmaceutical and Chemical Biology of Yunnan Province,Mengzi 661100,China)

The recycling process of treated the acid waste water by neutralization-graded precipitation was studied.Total iron content in the precipitation was increased and the alkali was decreased.Total iron content in the precipitation was raised to 61.1%by four times treating waste water and meet up to standard demanded.

acid waste water;iron ion;recycling-neutralization;step-by-step precipitation

O6-0

A

1008-9128(2011)02-0015-03

2011-02-08

紅河學院大學生科技創新基金項目(SSTIF1003)

李秀林(1985-),男,云南賓川人。紅河學院07級化學專業學生。

黃兆龍(1958-),男,教授。研究方向:冶金分析和資源綜合利用。

[責任編輯 張燦邦]