利用硫铁矿烧渣生产聚合硫酸铁的工艺与应用研究

　　用碰选后的硫铁矿烧渣为原料,经硫酸溶解、氧化、水解、聚合,得产品聚合硫酸通过正交

　　实验得出最佳工艺参数.产品已实现工业化生产,并用于工业用水的净化,效果良好.

　　关键词垡_互渣鍪全堕煞盐生产水处理b,小I』

　　1前富

　　聚合硫酸铁(PFS)是一种高效无机铁系

　　絮凝剂,其分子式为[F(OH)(SChh-].

　　自70年代问世以来,已广泛用于生活甩水、

　　工业甩水的净化以及工业废水、城市污水、污

　　泥处理等方面该产品具有无毒、絮凝能力

　　强、絮凝oH值范围宽、投药量少及成本低等

　　特点.?我们通过实验室研究,利用武汉硫

　　酸厂的硫铁矿烧渣．摸索出了一套生产聚合

　　硫酸的新工艺.该工艺的特点是：

　　a．原料来源广泛,价格低廉；

　　b．生产工艺简单可靠,操作方便,生产

　　周期短；

　　c．能耗极低,整个过程中不需要外界

　　供热,从而降低生产成本；

　　d．产品质量好,经检测分析产品质量

　　指标完全达到化工部标准HG2153-91的要

　　求.

　　2PFS的生产工艺

　　2．1PFS的制备原理

　　武汉硫酸厂的硫铁矿烧渣经磁选后,全

　　铁含量高达60％左右,其组分见表1.

　　表1磁选后烧渣的化学组成

　　用H2SO,溶解磁选后的硫铁矿烧渣,得

　　到害Fe2(SO,)3和：FeSO4的溶液,在氧化剂

　　的作用下将FeSO4氧化成Fe2(SO4)3．然后

　　进行水解、聚合等反应,生成粘稠状红褐色的

　　透明液体一聚合硫酸铁.其化学反应方程

　　式为：

　　04+4H28(h

　　~Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2O

　　Fe203+3H2SO4一F电(Sq)3+3H2O

　　FeS堕Fe2()3

　　Fe2(SO4)3+nH20

　　~Fe2(OH)(SO4),一n／2+(n／2)H2SO4

　　m[Fe2(OH)(s04),2]

　　——[F~2(OH)(SOD2]

　　2．2PFS的生产工艺流程

　　PFS的生产工艺流程如图1所示.

　　硫酸术氧化剂术

　　怪l洗强水l一

　　2．2．1酸溶

　　按要求配比将一定量的硫铁矿烧渣、水、

　　硫酸加入菖崾应釜中,同时进行搅拌.硫酸

　　硫酸_工业1996年第2期

　　的加入速度视反应的激烈程度而调整,以防

　　止料液溢出或喷发控制反应温度100～

　　120℃,反应时间约1～15h,酸溶过程即可

　　完成.

　　2．2．2氧化、聚合

　　酸溶反应完成后,适当补加少量水稀释

　　料液．控制总铁浓度在一定范围内.待物料

　　温度降至60'(2左右时,加入氧化剂使亚铁离

　　子氧化,同时进行聚合反应.通过控制氧化

　　剂的加入量和加入速度使整个氧化、聚合过

　　程的反应温度始终控制在60℃左右,时间约

　　1h.当料液密度、全铁和亚铁含量及pH值

　　均达到标准时即停止搅拌.

　　2．2．3过滤

　　将料液过滤、分离得粘稠状红褐色的透

　　明液体——聚合硫酸铁.产品送入成品槽,

　　用水洗涤滤渣,洗涤水返回反应釜回收使用.

　　2．3最佳工艺参数的探讨

　　在大量实验的基础上,我们发现影响聚

　　铁产品质量的主要因素有：硫酸与硫铁矿烧

　　渣的比例：氧化、聚合反应的温度及时间.

　　控制好硫酸与烧渣的比倒,关键在于保

　　证聚铁的盐基度(聚合硫酸铁中OH一与1／3

　　Fd’之间的质量比),其比值是通过调节

　　H2SO,的加入量来控制的.如加入的量过

　　少,则体系的酸度太低,使部分Fd水解,析

　　出Fe(OH)沉淀,溶液变混浊；如加入的量

　　过多,则聚合不好,产品的盐基度达不到要

　　求.且净水效果不好.

　　氧化、聚合时的温度若太低,则砭应速度

　　很慢,使生产周期延长；若温度太高,则Fe”

　　水解,同样会析出Fe(OH),沉淀.我们在实

　　验室进行的正交实验结果表明,最佳工艺参

　　数为：

　　硫酸：硫铁矿烧渣(干)=1．卜,1．2

　　氧化、聚合反应温度60～65℃

　　氧化、聚合反应时间约lh

　　2．4产品质量

　　由该工艺制得的PFS产品质量完全符

　　合化工部标准HG2153-91.具体见表2.

　　表2产品的主要性能指标

　　41·

　　3应用

　　3．1工业生产概况

　　在小试的基础上．我们在武汉硫酸厂进

　　行了工业试生产,结果表明,本工艺技术成熟

　　可靠,所得聚铁产品质量基本上与小试结果

　　一致.

　　3．1．1主要生产设备

　　搪瓷反应釜(1．5m)一台

　　不锈钢离心机一台

　　聚四氟泵一台

　　3．1．2生产成本

　　聚铁产品的生产成本见表3.

　　表3每吨产品成本核算

　　3．1．3预期经济效益分析

　　该装置设计生产能力为1000t／a,按每

　　吨聚铁售价650～700元计,年产值可达65

　　～70万元,预期利税可达25万元左右.

　　3．2用PFS净化工业用水

　　武汉硫酸厂工业用水原用聚合氯化铝