专利名称：用含铁废渣非铁皮法生产氧化铁黄(红)的制作方法
技术领域：
本发明是一种利用工业废弃物——含铁废渣为原料，采用气液两相非铁皮法生产氧化铁黄(红)。
利用含铁废渣(液)湿法生产氧化铁系颜料，国内外均有文献报导，即将酸洗废液经净化后用硫酸调PH值，加过量铁皮将三价铁还原为二价铁。铁皮为低碳钢边角料，数量需求很大，二步氧化仍加过量铁皮，采用传统生产方法，生产周期较长；利用钢厂酸洗废液气液两相生产氧化铁红也已有专利(CN85105994A)，但是也需加过量铁皮为还原剂。
鉴于已有技术存在的不足，本发明的目的是采用一种新工艺，完全用工业废料作原料，(仅在贮存的硫酸亚铁溶液中加入少量铁皮以防止溶液氧化)，这样就可以充分利用废弃物，消除其对环境的污染。同时生产周期也大大缩短，既可以生产氧化铁黄、氧化铁红，又可以得到副产品石膏用作建筑材料的配料。
本发明的基本内容如下首先对含铁废渣进行预处理。含铁废渣包括染料化工厂生产过程中排放的各种铁泥、硫铁矿氧化焙烧生产硫酸过程中产生的烧渣、轧钢厂高温碾轧钢件表面脱落的铁鳞、钢铁厂吹氧平炉烟尘灰以及铁矿石等。为了提高其全铁含量，对于含铁量不同的硫铁矿烧渣粉碎过12～20目筛后，进行磁力分选得到全铁含量超过65％的精选矿；对于其它含铁量低的废渣可以采用类似磁力分选或重力分选工艺。选出的精矿均匀拌入无烟煤粉，过量系数1.8～3.0，经流化还原炉在700～800℃温度下还原30～60分钟。用生产间苯二胺中间体排放的铁泥为原料，则在流化还原炉中先脱色后还原。根据原料的不同活性，对于硫铁矿烧渣、生产靛兰或间苯二胺排放的铁泥、铁鳞、含铁烟尘灰、铁矿石等可用20～70％的硫酸浸取，充分反应后加水稀释至固液比0.2～0.3，以便过滤；反应温度为75～90℃，反应时间20分钟，浸液中加入少量0.1～1.0％的聚丙烯酰胺絮凝剂和添加剂，即用化学共沉淀原理除去金属杂质，上层清液即为高纯的硫酸亚铁溶液，可作为氧化铁颜料的生产原料。为了防止硫酸亚铁溶液被空气氧化，加入铁皮作还原剂(铁皮用量极少)，直至PH值为4.5～5.5。中和氧化反应采用气液两相反应工艺，不用铁皮，将事先准备好的铁黄(红)晶种加入中和氧化桶，通蒸汽加热75～85℃，由于在氧化桶内装有带文丘里管的负压抽气装置，桶内浓度为5～7％的硫酸亚铁溶液通过管道用循环泵循环，空气和氨蒸汽由于负压作用也同时被急速抽入氧化桶内，因而大大加快氧化过程，将PH值控制在3～6的范围内，这时氧化铁黄(红)的晶粒不断长大，最后生成鲜艳的产品铁黄(红)。当根据颜色判断铁黄(红)合格后，再进行过滤、洗涤、烘干、粉碎即成产品铁黄(红)。过滤后的滤液置于带夹套的蒸氨槽内，用蒸汽加热，温度控制在95～110℃，通入少量空气，并加入石灰蒸氨，过量系数为1.2左右，产出含氨的蒸汽通过闭路管道返回到中和氧化桶作中和剂和热源，以便充分利用氨汽物理热。蒸氨后的残渣浆经过过滤，其残渣为石膏，可用于水泥配料或建筑装饰板。水洗酸性水用石灰中和，静置24小时后，上层清水可循环使用。
产品铁红经700～800℃焙烧一小时即转变为新的高纯度氧化铁红，α-Fe2O3含量可达98.0％以上，可作为铁氧体磁性材料的生产原料。
本发明彻底清除了以低碳钢薄铁皮为原料的要求，采用负压抽气装置，缩短了生产周期，使生产铁黄(红)的时间从传统铁皮法的3～4天减少到20小时左右，节约电能6～7倍，且铁黄(红)质量优良，彻底消除由于二步氧化中大量铁皮消耗而带进的碳泥污染，废弃物资源被充分利用，生产成本比铁皮法降低600元/吨左右；蒸氨返回氧化桶循环使用，并利用蒸氨热源，每吨产品仅需补充液氨70kg左右，耗碱量大为减少，副产品石膏作为建材原料；水洗后的酸性水用石灰中和沉降后循环使用，无二次污染。
实施例1将硫铁矿烧渣过12～20目筛后，用磁选机选出精矿，其全铁含量提高到65％以上，将精选矿均匀拌入无烟煤煤粉，过量系数2.0，连续投入流化还原炉，炉温约800℃，连续进料、连续出料，高温物料放入带保温层的密闭还原桶内，在桶内进行40分钟的还原反应，冷却出料，硫铁矿烧渣由原先的褐色变为深黑色粉末；浸取条件为硫酸浓度25％，过量系数1.05，反应温度80℃左右，反应20分钟，趁热过滤，上层清液即为高纯的硫酸亚铁溶液。在搅拌情况下，向溶液中按5mg/L加入聚丙烯酰胺与少许氨水进行絮凝沉降，滤液中加入少量铁皮贮存。
中和氧化采用气液两相反应工艺将已制备好的铁黄(红)晶种分别置于中和氧化桶内，通过蒸汽加热至80～85℃，开动循环泵，由于负压作用，充入空气，浓度为5～7％的硫酸亚铁溶液和含氨蒸汽也由阀门控制，分别流经带文丘里管管道，连续通入中和氧化桶，以便强化传递过程，缩短反应周期。此时氧化桶中的料浆中和氧化作用均匀充分，PH值3～6时，浆液逐渐变稠，当颜色达到标准色光时即为反应终点(这时铁黄色浆用少量稀硝酸调色)。整个生产过程约20小时，产品铁黄(红)的技术指标分别达到GB1862-80和GB1863-89-HO01-02一级品要求，其α-Fe2O3含量分别为88.5％和96.0％。浆液的滤液加石灰通入带夹套蒸氨槽中，通入少量空气，用蒸汽加热至100℃左右，连续蒸氨，所产出的含氨的蒸汽，则可以通过管道返回中和氧化桶作中和剂和热源使用。蒸氨后的残渣浆经真空抽滤后得到副产品石膏。
实施例2以生产间苯二胺排放的铁泥为原料，不用分选，干燥粉碎后先经800℃氧化30分钟后再还原30分钟。其它条件同上，得到相同结果。
实施例3以铁鳞为原料，用70％硫酸浸取，其它工艺步骤同例1，得到相同结果。
产品铁红经马弗炉750℃一小时焙烧得到新的高纯度球状氧化铁红，其α-Fe2O3含量为98.4％。
权利要求
1.一种用含铁废渣非铁皮法生产氧化铁黄(红)的方法，其特征在于根据含铁废渣原料的不同性质采用不同的预处理工艺；经干燥分选后选出的精矿加入无烟煤作还原剂，用生产间苯二胺中间体排放的铁泥为原料，则在流化还原炉中先氧化脱色后还原；根据原料的不同活性用不同浓度的硫酸浸取，浸取液加入少量添加剂和絮凝剂絮凝、过滤，中和氧化采用气液两相反应，用氨气作中和剂，空气氧化装置采用循环泵负压充气装置。
2.根据权利要求1所述的用含铁废渣非铁皮法生产氧化铁黄(红)的方法，其特征在于所述的“预处理工艺”是指对于含铁量不同的硫铁矿烧渣过12～20目筛后进行磁力分选得到全铁含量超过65％的精选矿；对于其它含铁量低的废渣也采用类似磁选或重力分选工艺。
3.根据权利要求1或2所述的用含铁废渣非铁皮法生产氧化铁黄(红)的方法，其特征在于所述的“用无烟煤作还原剂”是指均匀拌入无烟煤煤粉，过量系数1.8～3.0、还原温度700～800℃、还原时间30～60分钟。
4.根据权利要求1或2所述的用含铁废渣非铁皮法生产氧化铁黄(红)的方法，其特征在于所述的“根据原料的不同活性用不同浓度的硫酸浸取，浸取液加入少量添加剂和絮凝剂絮凝、过滤”是指由于硫铁矿烧渣、生产靛兰或间苯二胺等排放的铁泥、铁鳞、含铁烟尘灰、铁矿石的活性不同，可用浓度为20％～70％的硫酸浸取，固液比0.2～0.3，浸取温度75～90℃，浸液中加入少量添加剂及0.1～1％的聚丙烯酰胺进行絮凝沉降，滤液中放入铁皮静置，直至PH值为4.5～5.5。
5.根据权利要求3所述的用含铁废渣非铁皮法生产氧化铁黄(红)的方法，其特征在于所述的“根据原料的不同活性用不同浓度的硫酸浸取，浸取液加入少量添加剂和絮凝剂絮凝、过滤”是指由于硫铁矿烧渣、生产靛兰或间苯二胺等排放的铁泥、铁鳞、含铁烟尘灰、铁矿石的活性不同，可用浓度为20％～70％的硫酸浸取，固液比0.2～0.3，浸取温度75～90℃，浸液中加入少量添加剂及0.1～1％的聚丙烯酰胺进行絮凝沉降，滤液中放入铁皮静置，直至PH值为4.5～5.5。
6.根据权利要求1或2所述的用含铁废渣非铁皮法生产氧化铁黄(红)的方法，其特征在于所述的“中和氧化采用气液两相反应，用氨气作中和剂，空气氧化装置采用循环泵负压充气装置”是指中和氧化采用气液两相反应，不用铁皮，将温度控制在75～85℃、PH值3～6，充空气氧化，连续补充硫酸亚铁溶液及氨气；采用循环泵使浆液循环，浆液流经带文丘里管的负压抽气装置。
7.根据权利要求3所述的用含铁废渣非铁皮法生产氧化铁黄(红)的方法，其特征在于所述的“中和氧化采用气液两相反应，用氨气作中和剂，空气氧化装置采用循环泵负压充气装置”是指中和氧化采用气液两相反应，不用铁皮，将温度控制在75～85℃、PH值3～6，充空气氧化，连续补充硫酸亚铁溶液及氨气；采用循环泵使浆液循环，浆液流经带文丘里管的负压抽气装置。
8.根据权利要求4所述的用含铁废渣非铁皮法生产氧化铁黄(红)的方法，其特征在于所述的“中和氧化采用气液两相反应，用氨气作中和剂，空气氧化装置采用循环泵负压充气装置”是指中和氧化采用气液两相反应，不用铁皮，将温度控制在75～85℃、PH值3～6，充空气氧化，连续补充硫酸亚铁溶液及氨气；采用循环泵使浆液循环，浆液流经带文丘里管的负压抽气装置。
9.根据权利要求5所述的用含铁废渣非铁皮法生产氧化铁黄(红)的方法，其特征在于所述的“中和氧化采用气液两相反应，用氨气作中和剂，空气氧化装置采用循环泵负压充气装置”是指中和氧化采用气液两相反应，不用铁皮，将温度控制在75～85℃、PH值3～6，充空气氧化，连续补充硫酸亚铁溶液及氨气；采用循环泵使浆液循环，浆液流经带文丘里管的负压抽气装置。
全文摘要
本发明是一种用铁泥、硫铁矿烧渣、铁鳞、含铁烟尘灰和铁矿石等工业废渣为原料非铁皮法生产氧化铁黄(红)的方法。其特征在于针对不同的含铁废渣采用不同的预处理方法，选出的精矿用还原剂在流化还原炉中高温还原为二价铁，然后酸浸、净化制备高纯硫酸亚铁溶液；空气氧化采用负压充气装置。本发明彻底消除了以低碳钢薄铁皮为原料的苛刻要求，不仅缩短了生产周期4～5倍，而且节省了生产的设备投资，节约电能6～7倍。
文档编号C01G49/02GK1125196SQ9511104
公开日1996年6月26日 申请日期1995年5月13日 优先权日1995年5月13日
发明者冯业铭, 周敏 申请人:中国矿业大学