氧化鐵生產廢液的治理和利用

論文類型	技術與工程	發表日期	2000-12-01
來源	《工業用水與廢水》2000年第6期
作者	王漢棟
關鍵詞	氧化鐵硫酸銨廢水處理過濾蒸發
摘要	氧化鐵生產產生的含鐵硫酸銨廢液和洗滌廢水中含有鐵、硫酸根、銨等離子。采用化學沉淀、過濾、蒸發等方法處理該廢水可回收廢水中的硫酸銨、氧化鐵、處理后的廢水可回用于生產。

標題：

氧化鐵生產廢液的治理和利用

可見全文

作者：

王漢棟;

發布時間：

2000-12-1

出自：

《工業用水與廢水》2000年第6期

關鍵字：

氧化鐵；硫酸銨；廢水處理；過濾；蒸發

摘要：

氧化鐵生產產生的含鐵硫酸銨廢液和洗滌廢水中含有鐵、硫酸根、銨等離子。采用化學沉淀、過濾、蒸發等方法處理該廢水可回收廢水中的硫酸銨、氧化鐵、處理后的廢水可回用于生產。

簡介：

王漢棟
陽泉市環境監測站，山西　陽泉　045000

　　摘要：氧化鐵生產產生的含鐵硫酸銨廢液和洗滌廢水中含有鐵、硫酸根、銨等離子。采用化學沉淀、過濾、蒸發等方法處理該廢水可回收廢水中的硫酸銨、氧化鐵、處理后的廢水可回用于生產。
　　關鍵詞：氧化鐵；硫酸銨；廢水處理；過濾；蒸發
　　中圖分類號：X781
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1009-2455（2000）06-0031-03

Treatment and Utilization of Liquid Wastes from Production of lron Oxide
WANG Han-dong

　　Abstract：The iron-containing liquid waste and waste wash water with ammonium sulphate from the production ofiron oxide contain ions of iron，sulphate，ammonium，etc.Treatment of the said wastewater by chemical precipitation，filtration，evapora tion，etc.，may recover the ammonium sulphate and iron oxide in the wastewater，and the wastewater after the treatment can be reused in the production.
　　_{Key words：}iron oxide；ammonium sulphate；wastewater treatment；filtration；evaporation

概述

　　氧化鐵是一種重要的無機材料，廣泛應用于磁性材料、涂料、電子、建材等行業。氧化鐵生產過程主要是原料凈化、合成、過濾、洗滌、干燥、培燒等，產生的廢液主要有含鐵硫酸銨廢液和洗滌廢水。通過實驗，提出了治理廢液和回收有用產品的方法，可將廢液中的氧化鐵、硫銨全部回收；將洗滌廢水中的固體物、氨氮、硫酸根等分離、回收，處理后的清水循環利用。

1　廢水組成

1.1　含鐵硫酸銨廢液的組成
　　氧化鐵生產過程中產生的含鐵硫酸銨廢液的組成見表1。該廢液可作為工藝用水重復利用，同時還可提高硫酸銨溶液的濃度，以利于回收硫銨。

**表1 含鐵硫酸銨廢液的組成**
廢液成份	（NH₄）₂SO₄	固體物	Fe²⁺	Fe³⁺
廢液濃度/（g.L-1)	286	0.20	8.74	0.60

1.2　洗滌廢水組成
　　由于洗滌水使用的是去離子水，所以，洗滌廢水中除了固體物和硫酸銨外，其它溶質很少。洗滌廢水的組成見表2。

**表2 洗滌廢水的組成**
廢液成份	固體物	NH₃-N	^SO₄^2-
廢液濃度/（g.L-1)	0.8	2.2	4.6

2　廢水處理工藝

2.1　含鐵硫酸銨廢液的處理方法
　　將含鐵硫酸銨廢液置于反應釜中，控制一定的溫度，并在攪拌條件下，通入凈化空氣，加入適量的處理劑，進行反應。至反應結束后，加入絮凝劑(PAM)，使固體物絮凝沉淀，過濾，濾餅經洗滌、干燥、培燒，可得氧化鐵(Ⅰ)；濾液經蒸發、干燥，回收硫酸銨，從而使含鐵硫酸銨廢液全部回收利用。
2.2　洗滌廢水處理方法
　　由于洗滌水使用的是去離子水，所以，洗滌廢水中除了固體物和硫酸銨外，其它溶質很少，因此，洗滌廢水可作為工藝補充水回用于氧化鐵生產過程中，而不會影響氧化鐵產品的質量。
　　剩余的洗滌廢水通過精濾、干燥、培燒回收氧化鐵(Ⅱ)。濾液經石灰乳中和、沉淀，除去硫酸根，產生的硫酸鈣可用作水泥生產的原料或用于建材行業。除去硫酸根的廢水，經汽提、吸收可獲得質量分數為15％左右的氨水，它既可作為產品銷售，又可作為原料用于氧化鐵生產中。汽提塔底出水送往水處理站，生產洗滌水或蒸汽。經此過程處理的廢水水質情況見表3。

**表3 洗滌廢水處理后的水質情況**
成份	固體物	NH₃-N	^SO₄^2-
濃度/（g.L-1)	＜2.0	88.0	186.0

2.3　廢液處理工藝流程
　　氧化鐵產生的含鐵硫酸銨廢液和洗滌廢水處理工藝流程，如圖1所示。

3　討論

3.1　含鐵硫酸銨廢液處理反應機理探討
　　根據生產實踐并借鑒有關文獻報道[1]，控制一定的反應條件，亞鐵溶液與堿在空氣氧化條件下，可反應生成鐵黃（FeOOH），其反應式為：

　　4Fe²⁺ + 8OH^- + O₂ → 4FeOOH + 2H₂O

　　在這里，為了與氧化鐵生產相一致，并考慮到回收氧化鐵產品的質量，工藝用堿采用回收的氨水(NH₄OH)或潔凈的碳銨(NH₄HCO₃₎，具體反應式如下：

　　4Fe²⁺ + 8NH₄OH + O₂ → 4FeOOH + 8NH₄⁺ + 2H₂O
　　4Fe²⁺ + 8HCO₃^- + O₂ → 4FeOOH + 8CO₂ + 2H₂O

　　在上述氧化沉淀反應過程中，由于Fe2＋濃度較低，約為0.15～0.20 mol/L，生成的鐵黃顆粒較小，過濾比較困難。因此，采用絮凝沉降法，加入絮凝劑(PAM)，使細小顆粒凝聚成團，以利于過濾分離。生成的鐵黃本身可用作涂料，也可經培燒，得到氧化鐵。
3.2　洗滌廢水處理探討
　　洗滌水使用的是去離子水，所以，洗滌廢水中除含有SS、SO42-和NH3-N外，其它溶質很少。洗滌廢水中所含的SS、SO₄^2-、NH₃-N，其處理方法很多，根據污染物的性質和本地水資源短缺、污染嚴重等實際情況，選擇如下處理方法。
　　洗滌廢水中的SS，基本上是碳酸亞鐵，濃度約為0.8 g/L，且顆粒較小，過濾較難，通過實驗，選用精濾塔過濾，可有效地去除廢水中的SS。濾餅經干燥、培燒，可回收得到氧化鐵(Ⅱ)。其反應式為：
　　4FeCO₃ ＋ O₂ → 2Fe₂O₃ ＋ 4CO₂
　　洗滌廢水除去碳酸亞鐵后，于中和沉淀池中，加入石灰乳，以除去SO₄^2-，沉淀池上層清液經精濾塔過濾，以除去殘留的CaSO₄。
　　對于NH₃-N的處理技術，已有很多報道^[2～4]，處理方法也多種多樣，如汽提法、吹脫法、離子交換法、生化法等。在此，由于少量的NH₃-N存在，不影響廢水處理后循環利用，因此，通過實驗，調節pH＝11左右，采用汽提、吸收法，可得到質量分數為15％左右的氨水，并使NH₃-N的去除率大于95％，也就是使NH3-N降到100mg/L以下。具體處理效果見表3。

4　廢液回收所得產品質量及經濟效益

4.1　回收所得產品質量
　　采用上述方法回收的Fe₂O₃產品質量見表4?；厥账?NH_₄)_₂SO_₄產品質量見表5。

**表4 回收氧化鐵產品質量**
指標	氧化鐵（Ⅰ）		氧化鐵（Ⅱ）
Fe2O3	＞99.0	＞99.0	＞99.
SiO2	0.03	0.02	0.02
Al2O3	0.02	0.02	0.01
MnO	0.16	0.14	0.14
CaO	0.09	0.08	0.04
MgO	0.03	0.02	0.02
水溶鹽	0.16	0.11	0.12

**表5 回收硫酸銨產品質量 %**
指標	1	2
N含量	＞20.0	＞20.0
水分	0.20	0.14
游離酸	0.04	0.03
水不溶物	0.03	0.02
鐵含量	＜0.005	＜0.005

4.2　經濟效益分析
　　氧化鐵生產廢液處理工藝的經濟效益，以年處理廢液10×10⁴m³（其中含鐵硫酸銨廢液約 2×10⁴m³，洗滌廢水約8×10⁴m³）計算。年可回收氧化鐵約310 t，硫銨約5780 t。其年綜合處理成本約為146萬元，回收產品收入約為342萬元，則年可創利196萬元，因此，具有較好的經濟效益。

5　結語

　　（1）?從氧化鐵生產過程的含鐵硫酸銨廢液中，回收硫銨和氧化鐵，工藝簡單可行，操作方便，產品質量合格，廢液全部回收利用。
　?。?）?氧化鐵生產過程中的洗滌廢水經治理后，可循環利用，這對水資源短缺的地區是非常有益的。
　?。?）?采用本文所述工藝，不僅可回收氧化鐵、硫酸銨和氨水，而且可有效去除污染物，實現廢物資源化，保護生態環境，同時，還能創造利潤，節省生產成本，具有良好的環境效益和經濟效益。

參考文獻

　　[1]?都有為.鐵氧體[M]?江蘇：科學技術出版社，1996?
　　[2]?唐受印，等.?廢水處理工程[M]?北京：化學工業出版社，1998，175～179?
　　[3]?國家環境保護局.石油石化工業廢水治理（廢水卷）[M]?北京：中國環境科學出版社，1992?
　　[4]?沈耀良，等.?吹脫法去除滲濾液中氨的動力學及機理[J]?污染防治技術，1999，12 （2）：67～70?

作者簡介：
王漢棟（1968-），男，工程師。

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