提高含铁废水中和渣中铁含量的方法

李秀林,卢丽芬,黄兆龙,2＊,陈学蓉,唐云翠

(1红河学院理学院云南蒙自,661100;2云南省高校天然药物与化学生物学重点实验室,云南蒙自,661100)

提高含铁废水中和渣中铁含量的方法

李秀林1,卢丽芬1,黄兆龙1,2＊,陈学蓉1,唐云翠1

(1红河学院理学院云南蒙自,661100;2云南省高校天然药物与化学生物学重点实验室,云南蒙自,661100)

研究了一种循环中和-分段沉淀处理酸性含铁废水的方法,使用该方法可以提高氢氧化铁沉淀渣的总铁品位,降低碱用量。某工业废水经4次循环处理,总铁含量达61.1%,达到铁矿石冶炼的工业品位.

酸性废水;铁离子;循环中和;分步沉淀

引言

铁件电镀等行业常常会产生大量酸性含铁废水,工业上常采用石灰中和沉淀法分离废水中的铁离子[1-2],这种方法操作简单、成本低,周期短,是比较常用的含铁废水处理方法.由于处理过程中要用到过量的石灰,生成的氢氧化铁(亚铁)沉淀中含有石灰石,未反应的熟石灰,以及氯化钙母液,含铁量较低,铁渣达不到炼铁原料的工业品位.本文介绍了一种提高沉淀渣铁含量的分段沉淀法,采用沉淀渣的循环投料,并控制不同的pH范围分段沉淀,使铁含量达到了61.2%.

1 方案依据

中和法的铁渣纯度低的原因是包夹了不溶性的石灰石、未反应的石灰膏、吸附的钙盐等杂质.本方案根据氢氧化铁沉淀的pH值较低(理论上pH3.2铁离子即可沉淀完全),实际应用时控制pH值4-5,可以保证三价铁离子沉淀完全.由于其他常见的金属离子不会沉淀,此时悬浊液中不含未反应的石灰膏,因此,可将氢氧化铁与共存的其他金属离子及钙盐(主要成分)有效地分离,不沉淀的亚铁离子在后续的碱性条件下经沉淀-空气氧化-返回中和废酸反复循环,最终氧化沉淀而得到回收;另外,将氢氧化铁沉淀反复地投入到下一批酸性含铁废液中,一则可降低酸度,减小石灰加入量,二则在杂质不增加前提下不断地提高了铁的浓度,有效地降低了杂质的百分含量,三则偏酸条件下沉淀三价铁,沉淀量小,包夹吸留的可溶性杂质量会减小.故循环中和-控制pH值分段沉淀方案能够提高铁渣沉淀的含铁量.

2 实验

本方案流程见图1:

图1 控制pH值分段沉淀-循环中和方案

2.1 工艺表述

①含铁酸性废水,在搅拌下加入石灰浆(开始可以加不足量的石灰膏,中和大部分酸,然后再加石灰浆),直至pH8-9,充分搅拌,离心或压滤分离,排放清液,碱性沉淀物(氢氧化铁+氢氧化亚铁+未反应的过量石灰膏+生石灰+石灰石+氯化钙母液等)充分暴露于空气中自然氧化(定时翻搅),使沉淀全部变为棕色(氢氧化铁).

②将碱性沉淀物投入到第二批含铁酸性废水中,充分搅拌,保持pH1-2.适当静置,使不溶解的脉石沉底,分离弃不溶脉石.

③在清液中,搅拌下加入石灰浆,直至pH值达8-9,放置一定时间,使铁沉淀完全,离心分离,弃水.

④将离心分离的沉淀物暴露于空气自然氧化(定时翻搅),使沉淀全部变为棕色沉淀.

⑤将棕色沉淀投入到下批含铁酸性废水中,充分搅拌,务必让所有棕色物溶解完全,静置澄清,分离弃脉石等不溶物.此时溶解液棕色加深(铁含量增大).

⑥重复第③-⑤步的操作,不断用碱性沉淀物(含氢氧化铁和氢氧化亚铁)中和下一批含铁废水,使铁浓度不断增浓,直到碱性沉淀部分不溶为止.当氢氧化铁沉淀与酸性铁盐溶液共存时,溶液pH值约2左右.随着循环次数的增加,中和酸性液的石灰量会降低(指中和游离酸),因而也提高了铁/杂质的质量比.

⑦将⑥的悬浊液离心或压滤分离出剩余沉淀(这部分沉淀投入到下一批废水中进行新一轮溶解-沉淀循环),清液按⑧步骤进行.

⑧取⑦的铁溶液(酸已被中和,pH值约为2),用不太浓的石灰膏悬浊液在充分搅拌下中和至pH4左右,充分搅拌一定时间,以保证棕色沉淀中无白色沉淀(未反应的石灰膏)和绿色沉淀(pH过高引起亚铁沉淀).理论上,在pH3.5-4条件下,少量石灰膏和氢氧化亚铁都要溶解,故搅拌时间要充足.因为此时生成的氢氧化铁已经是本工艺的半成品,因此,本阶段的pH值控制、脉石分离、石灰膏完全溶解,是提高最终氧化铁品位的关键条件.

离心分离棕色沉淀,离心液继续用灰石浆中和至pH8-9,重复①-⑥的溶解-沉淀循环.

⑨离心分离出来的棕色沉淀,用适量热水在容器中搅拌洗涤,离心分离或压滤分离留沉淀,如此洗涤两次,得到较为纯净的氢氧化铁沉淀.

2.2 试验及产品分析

(1)原料

试验液:某电镀厂铁件盐酸清洗液.含铁83g·L-1,盐酸浓度约1.7mol·L-1.

石灰粉:该厂提供的工业品.

(2)工艺试验

每次量取200ml盐酸含铁废液,按上述方案处理.制得最终产品,干燥,烘干.

(3)铁含量测定

将每次循环处理的碱性沉淀物烘干脱水,用重铬酸钾法测定总铁含量,对最后微酸性条件沉淀的氢氧化铁样品经烘干脱水后测定总铁含量.

3 结果讨论

将酸性含铁废水按上面的流程处理,当碱性沉淀物(含氢氧化铁和氢氧化亚铁)循环至第5次时,碱性沉淀在酸性废液中被充分搅拌仍有部分氢氧化铁不溶解(石灰完全溶解),用石灰浆中和至pH4,分离出大量氢氧化铁沉淀,洗涤两次,干燥、脱水、测量总铁含量,总铁含量为61.2%.1-4次碱性沉淀物的总铁含量TFe(干燥、脱水后测定)依次为:29.3,35.0,42.9,46.9.TFe与处理次数的变化规律见图2:

图2 循环次数与TFe的关系

从图2可看出,按本方案处理,随着循环次数的增加,铁含量明显增大,最末一段采用控制pH值分段沉淀处理,pH4沉淀的氢氧化铁纯度提高较大(按氧化铁计算),达到61.2%,达到了铁矿石的工业品位,效果显著.

4 结语

用碱性沉淀物循环投料-控制pH分段沉淀的方法处理酸性含铁废水,流程简单,不但降低了原料成本,而且可以明显地提高含铁渣的总铁品位,可以在处理工业含铁废水的同时,产出可供炼铁的铁矿粉原料,方法可行.

[1]翟建国,张晓旗,夏曙演.高浓度酸性含铁废水处理的试验研究[J].上海环境科学,2001,20(9):441-443

[2]张旋,王启山.高级氧化技术在废水处理中的应用[J].水处理技术,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

红河学院大学生科技创新基金项目(SSTIF1003)

李秀林(1985-),男,云南宾川人。红河学院07级化学专业学生。

黄兆龙(1958-),男,教授。研究方向:冶金分析和资源综合利用。

[责任编辑 张灿邦]