一种制备氧化铁红和氯化铵的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备氧化铁红和氯化铵的方法，属于废物资源化处理技术领域。
【背景技术】
[0002]随着近几十年我国热镀锌行业的快速发展，热镀锌产品的产量和品种逐年增多。热镀锌的生产工艺如图1所示，在酸洗、热浸镀过程中会产生了大量的废渣、废液和废气。如果不对这些废渣、废液和废气进行资源化处理，不仅会带来巨大的环境污染，而且造成资源浪费。镀锌行业产生的废液基本全为废酸，其化学成分为:Fe27Fe3+含量~200g/L，HCl含量~1被％，微量的Zn2+等。
[0003]在废酸资源化处理方面，国内有很多研究人员进行过相关研究，从采用的工艺方法可以分为高温煅烧、湿法氧化-煅烧和酸碱中和-煅烧等。
[0004]高温煅烧方面:中国专利ZL201310554055.2公布了一种高温煅烧制备氧化铁的方法，采用铁的硫酸盐与二硫化亚铁按摩尔比1.8?11: I混合，得到混合物料，然后将混合物料于550?800°C下焙烧0.5?3h，得到二氧化硫和氧化铁红。然而该类工艺需要高温煅烧，存在设备投资和能耗高的缺点，而且产品的纯度较低，正如该专利所述，其产品纯度仅为80%以上。湿法氧化-煅烧方面:中国专利ZL 201410007225.X公布了一种溶液氧化、液固分离和高温煅烧制备氧化铁的工艺，采用酸性FeCl2溶液经溶液氧化制备FeCl 3溶液，调节PH使Fe3+以沉淀的形式从溶液中分离出Fe (OH) 3，然后经过过滤、烘干和高温煅烧制备Fe2O3,同样该工艺需要高温煅烧(煅烧温度600~800°C )，
同样存在设备投资和能耗均比较高的缺点，此外该方法生产的氧化铁纯度也只有
98.3%以上，也没有对氧化铁的着色力和颜色的均匀度没有叙述。
[0005]由此可见，现有生产氧化铁流程存在诸多问题，此外热镀锌行业废酸产量巨大，急需新的废酸资源化工艺，提高企业的经济效益，推动镀锌行业的节能减排和产业升级。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种制备氧化铁红和氯化铵的方法。该方法通过还原、低温氧化、中温氧化、过滤、洗涤、真空蒸馏和烘干等工艺，生产高纯度氯化铵和高着色力的氧化铁红，本发明通过以下技术方案实现。
[0007]一种制备氧化铁红和氯化铵的方法，其具体步骤包括如下:
(1)还原纯化:首先将废酸与废钢肩或废钢边角料按照液固比为20?1000: lml/g混合搅拌均匀得到铁全部为Fe2+的溶液(将废酸中的Fe 3+全部还原为Fe 2+);
(2)低温氧化:将步骤(I)得到的溶液在温度为3?15°C条件下用氨水调节pH值为9.0?12.5，同时通入空气或氧气低温氧化150?800min，将废酸中的Fe2+转化为γ-FeOOH ；
(3)中温氧化:将经步骤(2)低温氧化后的溶液升温至70?95°C，用盐酸调节溶液的pH值为2.3?4.9，通入空气或氧气中温氧化12?100h，在此过程中通过补加氨水维持pH值为2.3?4.9，同时补加步骤(I)中的铁全部为Fe2+的溶液使步骤(3)中溶液Fe 2+的含量为I?15g/L，使废酸中的γ-FeOOH不断进行晶型转化，并生长为氧化铁红；
(4)制备氧化铁红:步骤(3)的中温氧化后，将悬浊液过滤得到滤饼和滤液，对滤饼进行洗涤后在温度为80?130°C条件下干燥30?ISOmin得到颜色均匀鲜艳、纯度大于
99.5wt%的氧化铁红；
(5)制备氯化铵:将步骤(4)得到的滤液和洗涤水进行真空蒸馏得到结晶物，将结晶物在温度为80?130°C条件下干燥30?180min得到纯度大于99.5wt%的NH4C1。
[0008]所述步骤(I)中的废酸为热镀锌过程中产生的废酸，包括以下质量百分比组分:FeCl28%?40%、FeCl30.1%?5%，HC10.2%?4%、杂质(钙、镁、锰的盐类等)含量0.05%?0.3%，余量为水。
[0009]所述步骤(2)中通入空气或氧气的量为0.2?5m3.立方溶液1.h、
[0010]所述步骤(3)中通入空气或氧气的量为2?20m3.立方溶液1.h、
[0011]本发明的有益效果是:
(I)本发明采用废钢肩和废钢边角料(热镀锌企业生产过程中产生的废料)将含有Fe3+的废酸还原为高纯度的FeCl2溶液，并消耗掉废酸中的残留的HC1，为制备高纯铁红提供合格的原料，这是其他发明公布的制备铁红的工艺中所不具备的。
[0012](2)在低温氧化的条件下，FeCl2转化为γ -FeOOH的速度慢，使废酸中的FeCl 2转化为晶型一致的γ-FeOOH提供良好的动力学条件。
[0013](3)本发明所述的工艺为温和化学条件下的生产工艺，中温氧化时温度只有70?950C，烘干氧化铁时最高温度只有130°C，设备投资小，生产成本低，环境友好。
[0014](4)采用本发明所生产氧化铁红的颜色均匀鲜艳，着色力高，而且纯度可达99.6%以上，可以用于制造颜料和油漆等尚端广品。
[0015](5)生产过程中加入的氨水转化为氯化铵，除此之外不需要添加别的药剂，如促晶型转化剂、絮凝剂和氧化剂等，不会引入其他元素而降低氧化铁黄和氯化铵的纯度。
[0016](6)本发明所述的工艺可以产出高纯度的氯化铵，而氯化铵为镀锌行业的原料之一，可以降低企业生产成本。
[0017](7)从图2可以看出，本发明所述的生产工艺为闭路的，不再次产生废液和废渣，符合我国节能减排的产业政策。
【附图说明】
[0018]图1是现有技术中钢管热镀锌工艺流程图；
图2是本发明工艺流程图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明作进一步说明。
[0020]实施例1
如图2所示，该制备氧化铁红和氯化铵的方法，其具体步骤包括如下:
(I)还原:首先将废酸与废钢肩或废钢边角料按照液固比为20: lml/g混合搅拌均匀得到铁全部为Fe2+的溶液(将废酸中的Fe 3+全部还原为Fe 2+);其中废酸为热镀锌过程中产生的废酸，包括以下质量百分比组分:FeCl240%、FeCl35%，HC14%、杂质含量0.3%，余量为水；
(2)低温氧化:将步骤(I)得到的溶液在温度为3°C条件下用氨水调节pH值为9.2，通入空气低温氧化150min，使废酸中的FeCl2转化为γ-FeOOH ;其中通入空气的量为0.3m3.立方溶液1.h S
(3)中温氧化:将经步骤(2)低温氧化后的溶液升温至70°C，用盐酸调节溶液的pH值为2.3，通入空气中温氧化24h，在此过程中通过补加氨水维持pH值为2.3，同时补加步骤Cl)中的铁全部为Fe2+的溶液使步骤(3)中溶液Fe2+的含量为lg/L，使废酸中的γ-FeOOH不断进行晶型转化，并生长为氧化铁；其中通入空气的量为3m3立方溶液1.h S
(4)制备氧化铁红:步骤(3)的中温氧化后，将溶液进行过滤得到滤饼和滤液，对滤饼进行洗涤后在温度为110°c条件下干燥150min得到颜色均匀鲜艳、纯度为99.50wt%的氧化铁红；
(5)制备氯化铵:将步骤(4)得到的滤液和洗涤水进行真空蒸馏得到结晶物，将结晶物在温度为110°C条件下干燥150min得到纯度为99.50wt%的NH4C1。
[0021]实施例2
如图2所示，该制备氧化铁红和氯化铵的方法，其具体步骤包括如下:
(1)还原:首先将废酸与废钢肩或废钢边角料按照液固比为50: lml/g混合搅拌均匀得到铁全部为Fe2+的溶液(将废酸中的Fe 3+全部还原为Fe 2+);其中废酸为热镀锌过程中产生的废酸，包括以下质量百分比组分:FeCl28%、FeCl30.1%，HC10.2%、杂质含量0.05%，余量为水；
(2)低温氧化:将步骤(I)得到的溶液在温度为5°C条件下用氨水调节pH值为11.9，通入空气低温氧化360min，使废酸中的FeCl2R化为γ -FeOOH ;其中通入空气的量为
3.5m3.立方溶液1.h S
(3 )中温氧化:将经步骤(2 )低温氧化后的溶液升温至75°C，用盐酸调节溶液的pH值为
3.4，通入空气中温氧化56h，在此过程中通过补加氨水维持pH值为3.4，同时补加步骤(I)中的铁全部为Fe2+的溶液使步骤(3)中溶液Fe2+的含量为7.5g/L，使废酸中的γ-FeOOH不断进行晶型转化，并生长为氧化铁；其中通