专利名称：连续式生产高纯氧化铁及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及以含亚铁废盐为原料连续生产高纯氧化铁的方法和装置。
关于生产高纯氧化铁的方法，目前，国内均为“铁皮法”即将铁皮溶于酸，通过重结晶提纯，再溶解和沉淀、煅烧、氧化而成，此方法能耗高，产品的质量随铁皮质量波动大，况且铁皮用量大，市场经常出现供不应求的现象，使产品产量受到很大限制国外常采取酸洗钢材的废液经净化处理后，用喷烧法回收HCl的同时得到高纯氧化铁，这种方法虽然工艺简单，但实施难度较大，而且在喷烧过程中产生再污染，其产品SiO2高达150ppm左右，用作高档软磁材料的原料尚有差距。
本发明的目的是对钢铁厂，钛白粉厂等化工厂产出的废亚铁盐溶液，通过净化处理，在特制的装置中添加结晶化晶种，连续中和氧化反应生产出活性好、产能高的高纯氧化铁。
本发明的技术方案主要是将含亚铁盐的废液，通过净化处理后，进入一组强化传质、传热过程的串联充气搅拌槽中，并在第一槽连续加入结晶化晶种，各槽进行连续进料和反应，在最后一槽中连续排出高纯氧化铁浆液，具体步骤如下(以下配料百分数均为重量百分比)1.晶种制备过程将1～2％的硫酸高铁、0.1～2％的氯化高铁、0.1～0.2％的丙三醇、0.1～0.5％的硫脲、余量为水，配成水溶液，用5～10％氨水中和，PH值为2.5～5.5，通过不断鼓风约30分钟，其温度为15～30℃，如此制备好的结晶化晶种以备连续中和氧化过程所用。
2.废液的净化过程在盛有废液的净化槽内加入铁屑，铁皮或高炉烟尘并加入碱，使溶液的PH值调到1.5～6.5，并如热到40～70℃经过12～24小时后，加入0.1％～0.01％絮凝剂如聚丙烯酰胺、聚醚、聚乙烯醇、蛋白胴、木质素磺酸钠、硫酸钾铝、乙二胺四乙酸钠盐、邻苯硫酰亚胺、季戊四醇。起到絮凝剂的作用，经澄清、过滤、使固体杂质与溶液分离而除杂。
3.连续中和氧化过程将上述净化后的亚铁溶液注入到由2～7个单槽串联组合而成的充气槽组中，在第一槽加入上述制备好的结晶化晶种液，分别对各槽加入适当的氨气，使槽内PH值为2.5～6.0。槽内温度控制在50～90℃。上述充气槽每槽带有3～6个挡板，挡板与槽壁可成60～90°，槽中心的搅拌桨为敞式涡轮式，叶轮上方装有缩放管式套筒，当搅拌浆高速旋转时与在涡轮上方缩放管一起组成负压区，不仅强化了气固液三相接触而且吸收一部份空气成为自行充气氧化槽，在串联槽组中，浆料从第一槽流至最后一槽，该中和氧化过程是连续进行，最后从未槽连续产出合格氧化铁浆液。
4.最终产品从最后一槽排出的合格氧化铁浆液，经过滤、洗涤、烘干、煅烧即成产品。产品为α-Fe2O3(刚玉型)，聚团粒度1～3μm，拍实密度1.59克/厘米3，Fe2O3＞99.2％，SiO2＜0.01％。分离出来的含铵溶液与石灰反应回收氨气，此氨气经闭路管道直接返回中和氧化循环使用，生成的石膏渣排放。
本发明的氧化槽设备单槽如
图1所示，其图面标号为1.档板、2.出料口、3.缩放管套筒、4.搅拌叶轮、5.放净口、6.进料口、7.槽体、8.吸气口。
本发明的优点是由于采用先进净液处理，结晶化晶种及连续中和氧化，所以使生产成本低、工人操作方便、产品纯度高、活性好、质量稳定、产能高、经济效益好、无公害。实施案例1.将某钛白车间副产硫酸亚铁通过加水溶解，控制溶液含Fe2+85克/升，用铁屑(或薄铁板)调整PH为2.5并升温至60℃，维持16小时，按0.01％添加聚丙烯酰胺，澄清后过滤除杂，净化滤液按氧化槽容积，以12公斤/米3·小时，流量加入到一组机械搅拌充气槽中，同时连续加入重量百分比1％结晶化晶种，每槽控制氨气加入量和Fe2+加入量保持PH在2.5～3.5，维持温度为70℃，合格的高纯氧化铁液从最后一槽排出，氧化铁液经过滤、洗涤、烘干、煅烧即成产品，产品理化性能为刚玉型α-Fe2O3，聚团粒度1～3μm，拍实密度1.59克/厘米3，Fe2O3＞99.2％，SiO2＜0.01％。分离出来的硫酸铵溶液与石灰反应回收氨气，此氨气经闭路管道直接返回中和氧化循环使用，生成的石膏渣排掉。
2.某厂浸出钛铁矿制备人造金红石的母液中含Fe2+60～70克/升，用高炉烟尘调整PH值为3，同时升温达70℃，维持24小时，再添加0.01％邻苯硫酰亚胺，待溶液澄清后过滤除去固体杂质，滤液备用。将净化后滤液以250升/米3·小时的流速连续加入到一组机械搅拌充气槽的第一槽中，同时在该槽中连续加入重量百分比2％结晶化晶种，用氨气控制PH值为6，温度为90℃，其它各槽也待液位到达搅拌叶轮上方后先后启动，再分别加料液与通氨，并控制相同条件，待最后一槽排料后，开始连续生产。各槽进料，最后一槽排料，经过滤、洗涤、烘干、煅烧即成为高纯氧化铁。分离出来的氯化胺溶液与石灰反应，回收氨气直接返回中和氧化工序循环使用，也可以在蒸氨塔上方加一回流塔直接制成浓氨水出售。
权利要求
1.一种用含亚铁盐废液作原料制备高纯氧化铁的方法，其特征在于在一组串联充气槽的第一槽内加入预先制备好的结晶化晶种，并在该串联槽的各槽内注入净化后的钢铁厂、钛白粉厂的化工废亚铁盐溶液，通入适当的氨气，料液在强化传质、传热的过程中，连续进行中和氧化反应，在最后一槽连续排放出合格的高纯氧化铁浆液，其槽内温度为50～90℃，PH值为2.5～6.0。
2.根据权利要求1所述的制备高纯氧化铁的方法，其特征在于制备结晶化晶种的步骤是将重量百分比为1～2％硫酸高铁，0.1～2％氯化高铁，0.1～0.2％丙三醇，0.1～0.5％硫脲，余量为水配成水溶液，用5％～10％氨水中和至PH值2.5～5.5范围，并不断鼓风30分钟，在晶种制备过程中温度为15℃～30℃。
3.根据权利要求1所述的制备高纯氧化铁的方法，其特征在于溶液在净化槽内加入铁屑、铁皮、高炉烟尘等。将溶液PH调整在1.5～6.5，并将此溶液加热到40～70℃，经过12～24小时后加入0.1～0.01％絮凝剂如聚丙烯酰胺、聚醚、聚乙烯醇、蛋白胴、木质磺酸钠、硫酸钾铝、乙三铵四乙酸钠盐、邻苯硫酰亚胺、季戊四醇，经澄清含Fe2+60～120克/升，Si+4≤0.005克/升，Ti+4≤0.005克/升。
4.根据权利要求1所述制备高纯氧化铁的方法所用的装置其特征在于装置是一组2～7个串联充气槽构成，每个槽内据槽径不同可设有3～6个挡板(1)挡板与槽壁可成60～90°，槽中央装有敞式涡轮搅拌桨，其叶轮(4)的上方装有缩放管式套筒(3)。
全文摘要
本发明是以钛白粉厂的副产物硫酸亚铁或轧钢厂酸洗废液或其它含亚铁盐的废料作原料,通过净化方法除去原料溶液中的有害杂质,与制备的晶种一起加入到一组串联的机械搅拌充气槽中,控制氨气加入量,保持充气槽温度为50～90℃,并调整pH值在2.5～6.0之间,连续生产出合格的氧化铁浆液,经过滤、洗涤、烘干、煅烧即为高纯氧化铁产品,该方法工艺简单、产能高、质量稳定。
文档编号C01G49/02GK1180662SQ9611838
公开日1998年5月6日 申请日期1996年10月24日 优先权日1996年10月24日
发明者黄焯枢, 范剑琴, 徐舜, 毛建军, 佘宗华 申请人:冶金工业部长沙矿冶研究院