含铬镍的铁氧体半成品的提纯方法

专利名称：含铬、镍铁氧体半成品的提纯方法

技术领域：

本发明涉及一种化学净化方法，具体地说是一种环保废水处理过程中回收重金属离子的方法。

背景技术：

铁氧体是指含有Fe2O3的金属氧化物。铁氧体的电阻率比金属和合金磁性材料大得多，而且还具有较高的介电性能，因此应用非常广泛。而且高纯铁氧体可以与各种重金属结合形成不同的磁性材料等，在电子、通讯、环保等领域有着广泛的用途。 20世纪90年代，我国已成为铁氧体磁性材料生产大国，对氧化铁（主要是Fe203）的需求量大幅增加。通过上述工艺步骤得到的铁氧体可以模拟天然铁矿石。用于制造各种类型磁体（包括永磁体）的原材料。目前，不锈钢生产企业产生的废水和污泥中含有不同成分的铁氧体混合物，其中以含铬、镍的铁氧体为主。而且，随着人们对环境保护的越来越重视，不锈钢生产企业的废水、污泥不可能不经处理直接排放，这将严重影响生态环境。因此，一般不锈钢生产企业都会对其产生的废水和污泥进行初步处理，然后将产生的污泥进行堆放。这种行为对于环境保护有一定的好处，但仍然存在相当大的污染。而且，随着高纯度铁氧体的需求，如何变废为宝一直是这些企业正在思考的问题。

发明内容

针对现有不锈钢企业存在的上述问题，本发明提出了一种有效的处理提纯方法，可以对经过初步处理后的含铬镍铁氧体半成品进行进一步提纯，实现铬镍铁氧体半成品的有效利用。废弃物，保护环境。本发明是一种含铬镍铁氧体半成品的提纯方法，是通过以下技术方案实现的。其特征在于，包括以下步骤（1）酸浸工艺。将含铬镍铁氧体半成品放入酸浸。然后向酸浸反应槽中加入98%浓硫酸，调节pH值至2.5-2.8，静置，充分浸泡，使Fe、Cr、Ni金属全部存在于酸液中。离子状态，然后在酸性溶液中沉淀出铁金属离子； (2)沉淀过程中酸浸处理后的溶液送至中和反应罐，向中和反应罐中加入质量浓度为28%的氨水，调节中和中溶液的pH值反应罐为4.3，静置；由于该工艺对溶液pH值的控制精度要求较高，并且需要一定的反应时间才能让铁离子充分体现沉淀，而氨水在调节溶液pH值方面具有优势缓慢的pH变化和精确的调节和控制。因此选择浓氨水作为沉淀的中和剂。由于铁离子在pH值为4.3时会完全沉淀，而铬和镍金属离子的沉淀pH值分别为6.5和9.5，因此通过添加浓度为28的氨水将溶液的pH值调整为4 %。 3 结果，铁离子以氧化铁的形式沉淀出来，铬、镍离子残留在溶液中；处理后的废液输送至离子交换器进一步净化；本发明中确定的pH值是根据相关离子的特性来确定的（具体见下表） (3)过滤过程中，将中和反应罐中的混合物进行过滤，滤饼和滤液可过滤后得到； (4)离子交换过程中，上述滤液送至离子交换一体机，离子交换后的再生液为硫酸铬和硫酸镍，循环使用；离子交换一体机排出液为硫酸铵，循环使用；离子交换一体机的处理工艺是指过滤处理工艺将得到的混合金属离子液通过离子交换饱和，然后再生得到硫酸铬和镍产品。 (5)将洗涤过程中得到的滤饼用水洗涤，用水量为滤饼重量的4±5。次；然后将洗涤后的混合物压滤，滤液返回酸浸反应槽，与含铬镍铁氧体半成品混合。洗涤后的混合物压滤后的固体即为铁氧体成品。

第一次压滤后得到的滤液中含有大量的硫酸铵和一定量的铬镍金属，需要在离子交换器中进一步纯化。经离子交换一体机处理后，得到微量的硫酸铬镍(<0. 01mg/l)，并得到一定量的浓度约为22%的硫酸铵溶液。废水约50%～70%回用，即得到浓度45%左右的硫酸氨溶液，剩余部分输送至硫酸氨处理厂处理（可利用生产化肥）。本发明离子交换一体机的工作原理是当水流经树脂表面时，水中的阳离子与树脂上的活性基团发生交换。主要化学反应式是离子交换树脂可以可逆交换并重复使用。这是因为树脂对不同离子的亲和力不同。树脂上的可交换离子与溶液中亲和力较高的离子首先进行交换。一般情况下，在常温、低浓度条件下，多价离子比一价离子优先进行交换，且当量离子的选择性随着原子序数的增加而增加。强酸性阳离子交换树脂的选择顺序如下：由于铬与树脂的亲和力比镍强，因此树脂优先选择铬。当树脂过饱和并进行色谱分析时，铬和镍形成层，铬保留在第一列中。采取后面部分的第二列。用合适浓度的硫酸对柱进行再生，得到纯度较高的NiSO4溶液。再生过程中发生的化学反应式是树脂转化后可以重复使用。转化过程中发生的化学反应式为离子交换一体机中有一个阴离子交换柱。可去除阴离子，如硫化物、络合物等。

经过树脂过饱和层析后，铬含量一般在50毫克/升以下。但如果不进一步去除铬，就会影响产品质量。本发明可将铬离子去除至＜1mg/1以下，且不损失主要盐含量。本项目采用离子交换树脂的过饱和色谱原理。在过饱和吸附状态下，镍、铬等金属离子对树脂的亲和力按一定规律排列。通过三阳一阴离子交换器的有机结合，并通过高选择性离子交换树脂的有序排列和正确控制的再生方法，可以将大部分阴离子和大部分非镍阳离子赶出过饱和塔，达到产品纯度（ 99%），这是传统离子交换方法无法实现的。（约500-650g/l）和再生液浓度（一般在500-650g/l之间）。组合系统的第二塔吸附饱和后可再生得到较高纯度的NiSO4，当第一塔接近饱和时可再生得到硫酸铬。有益效果：本发明生产能耗小，原料为普通化工原料、硫酸、液碱；污泥可就地制砖处理，减少运输和搬迁，无工艺损失；不仅可以变废为宝，实现经济价值，还可以消除污泥中重金属造成的环境污染。本发明得到的铁氧体铬镍金属纯度高，可实现工业价值。附说明书： 1、本发明工艺流程示意图。 2、一体化离子交换机原理示意图。

具体实施例下面对本发明的实施进行详细说明。实施例1：不锈钢酸洗废水污泥经过预处理后，得到含铬、镍的铁氧体半成品，其含量（质量含量）大致为：Fe203 80 85%、Cr203 10 15%、Ni0 1 4%。（1）酸浸工艺中，每天将3吨含铬镍铁氧体半成品（固含量30%左右）放入酸浸反应槽中，然后加入98%浓硫酸，每天约1.8吨，至酸浸反应池。浸入反应罐，调节pH值至2.8，静置；充分浸泡，使Fe、Cr、Ni金属均以离子状态存在于酸溶液中； (2)沉淀过程中经过酸浸处理的溶液送至中和反应池，向中和反应池中添加质量浓度为28%的氨水，每天5吨，调节pH值将中和反应罐中的溶液调至4.3，静置； (3)过滤过程中，对反应罐内的混合物进行过滤，过滤后得到滤饼和滤液；滤饼含有铁离子，滤液含有其他重金属离子；过滤后产生的滤饼为3吨/天，滤液为18.8吨/天；离子交换过程将上述滤液送入离子交换一体机。离子交换后的再生液为硫酸铬、硫酸镍，循环使用；离子交换一体机排出的液体为硫酸铵，循环使用；离子交换一体机每天排出液体18.8吨，其中硫酸铵，浓度为22%。离子交换一体机的再生液为硫酸铬镍溶液。洗涤过程得到的滤饼用水洗涤，用水量为滤饼重量的4倍，即洗涤用水12吨；然后将洗涤后的混合物压滤，得到的12吨滤液返回酸浸反应槽与含铬、镍的铁氧体半成品混合。洗涤后的混合物过滤后的固体物质为铁氧体成品，日产量3吨。经测定，经过上述处理后的多元铁氧体中，Fe2O3含量达到99.21%，Cr含量为0.36%，Ni含量为0.43%。实施例2按照实施例1的流程进行试验。工程试验一中，将酸浸反应槽的pH值调节至2.5。工程试验一中，将酸浸反应池的pH值调节至2.5。 6、工程试验一中，对反应槽进行酸浸，调节pH值至2.7，最终可生产出多元铁氧体。本发明制备的铁氧体的质量各成分如下表所示。满足国家工业一级要求。

权利要求

一种含铬镍铁氧体半成品的提纯方法，其特征在于包括以下步骤：（1）酸浸过程。将含铬镍铁氧体半成品放入酸浸反应槽中，然后向酸浸反应槽中加入98%浓硫酸。浸入反应罐，调节pH值至2.5~2.8，静置； (2)沉淀过程中酸浸处理后的溶液送至中和反应罐，向中和反应罐中添加质量浓度为28%的氨水。将中和反应罐中溶液的pH值调节至4.3，静置； (3)过滤过程将混合物在中和反应罐中过滤，过滤后得到滤饼和滤液； (4)离子交换过程将上述滤液送入离子交换一体机，离子交换后的再生液为硫酸铬和硫酸镍，循环使用；离子交换一体机排出液为硫酸铵，循环使用； (5)洗涤将过程中得到的滤饼用水洗涤，用水量为滤饼重量的4～5倍；将洗涤后的混合物压滤，得到的滤液返回酸浸反应罐与含铬、镍的铁氧体半成品混合。洗涤后的混合物过滤后得到的固体物质即为铁氧体产品。

全文摘要

本发明涉及一种化学净化方法，具体地说是一种环保过程中回收重金属离子的方法。本发明中，在酸浸反应池中加入98％浓硫酸调节pH值至2.5-2.8，然后用氨水进行中和反应，直至溶液的pH值为4.3。经过过滤、洗涤、压滤等工序，即可得到铁氧体溶液成品；副产物经离子交换一体机处理，得到各种用途的硫酸铬、硫酸镍、硫酸铵。本发明的优点是生产能源消耗少，不仅可以变废为宝，实现经济价值，而且消除了污泥中重金属对环境的污染。本发明可广泛应用于不锈钢生产企业，提高经济效益和社会效益。

文件号码/

公开日期: 2010年10月6日申请日期: 2010年5月26日优先权日: 2010年5月26日

发明人卢绪军、周才勇、潘黎明、吉忠民、陈启松申请人：松阳县环境监测站