废副产品的综合利用分解
金属冶炼中的副产品利用与综合利用

04
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副产品综合利用的案例分析
案例一:铁矿渣的综合利用
总结词
铁矿渣是铁矿石在冶炼过程中产生的 废渣,通过综合利用可以转化为有价 值的资源。
详细描述
铁矿渣可以用于制造水泥、混凝土、 路基材料等建筑材料,还可以作为吸 附剂处理重金属废水,实现废渣资源 化利用。
案例二:铜冶炼渣的综合利用
金属冶炼中的副产 品利用与综合利用
目录
• 金属冶炼概述 • 副产品的种类与特性 • 副产品的利用方式与技术 • 副产品综合利用的案例分析 • 副产品利用的挑战与前景
01
CATALOGUE
金属冶炼概述
金属冶炼的定义与流程
定义
金属冶炼是指通过化学或物理方 法将矿石中的金属提取出来,并 制成金属或合金的过程。
产业链延伸
副产品的综合利用可以延伸产业链,促进相关产业的发展 。
副产品利用中的环境保护
环境保护
在副产品的利用过程中, 应重视环境保护,采取有 效的措施减少对环境的污 染。
治理污染
对于产生的污染物,应进 行有效的治理,确保达标 排放。
可持续发展
副产品的利用应遵循可持 续发展的原则,实现经济 发展和环境保护的良性循 环。
冷却水、洗涤水等废水, 以及各种熔融金属和合金 。
副产品的物理和化学特性
气体副产品通常含有大量的有害气体和粉尘,如硫化物、氮氧化物、碳氧化物等。
固体副产品通常具有较高的密度和硬度,成分复杂,含有多种重金属元素。
液体副产品通常具有较高的化学需氧量(COD)和重金属离子浓度,对环境危害较大 。
副产品的价值评估
01
副产品价值评估应综合考虑其物理和化学特性、市 场需求、环境影响等因素。
啤酒酿造过程中废弃物的综合利用

啤酒酿造过程中废弃物的综合利用啤酒是以谷物为原料,经麦汁糖化和酵母发酵而成,在整个酿制过程中不可避免的会产生一定量的副产物或者称之为废弃物。
啤酒酿制过程中的废弃物主要是啤酒糟和废酵母,也有硅藻土污泥和少量废蛋白沉淀物,另外还有废CO:气体等。
据统计,2000年中国啤酒产量已达2000万t左右,2005年中国啤酒产量首次突破3000万t大关,达到306l万t,产销量已连续四年位居世界第一。
随着中国啤酒产量的连年增加,啤酒酿造过程中的废弃物如啤酒糟、废酵母也迅速增加。
啤酒酿造所产牛的大量副产品及废弃物如果没有很好地被利用,将造成资源的巨大浪费和对周围环境的严重污染。
在欧美发达国家,由于受环境保护法的严格制约,啤酒副产品及废弃物的开发利用获得高度重视。
住中国,人们也逐步重视这个问题,近几年,啤酒企业和高校、研究所联手,共同寻找出了许多啤酒副产品及废弃物的应用领域和综合回收利用途径。
对啤酒废弃物回收利用不仪可以减轻对环境的污染,还能开发出潜在的高附加值的产品,可以大大提高企业的经济效益。
1啤酒酿造过程中的废弃物概述啤酒整个生产过程中主要的副产品及废弃物…有:制麦过程中的麦根,糖化过程中的糖化糟、酒化糟、沉淀蛋白,发酵过程中的剩余酵母,以及各工艺中排出的废水和废水处理沉淀下来的活性污泥等。
啤洒废酵母全身都是宝,它含有50%左右的蛋白质,6%~8%的核糖核酸,2%的B族维生素,1%的谷胱苷肽及辅酶A,还有人体必需的8种氨基酸等多种营养成分。
啤酒糟的主要成分是麦芽壳,其粗蛋白含量在25%左右,。
粗纤维含量在17%以t。
啤酒糟是啤酒生产中最主要的副产品,占废弃物总量的80%以上。
废泊花糟中舍有芦草酮5%,异萍草酮5Y,蛇麻灵酮1%,蛇味酮2000,总树脂34%。
啤酒生产中产生的酒花糟,对一个中型厂来说,每年约有几百吨的数量。
麦根的主要成分为:含N物质24.4%、无N浸出物42.2%、粗纤维14.2%。
麦根内还含有多种酶类,主要是磷酸酯酶。
农作物和农产品废弃物综合利用

2.利用果蔬渣发酵生产乙醇,每公斤鲜果渣 能够生产29~40g乙醇;
3.橘皮中可提取香精油、果胶、橘皮苷、胡 萝卜素等;
4.从苹果、山楂、香蕉、枇杷中也可提取果 胶等物质;
三 农作物及农产品废弃物旳综合利用
5.从山楂、酸枣等果实中可提取色素类物质; 6.核果类果实旳核是制造活性炭旳良好原料; 7.从菠萝中可提取蛋白酶。 8.提取膳食纤维,以牛蒡渣为原料,提取可溶
三 农作物及农产品废弃物旳综合利用
3.麦胚旳利用
麦胚是小麦制粉旳副产品,是一种纯天然旳 低价高级营养品。麦胚一般加工成全脂胚(或 胚芽粉)和麦胚油。全脂胚是将精选旳麦胚经 过烘焙,使胚中酶(脂肪氧化酶、蛋白分解酶) 失活,并将水分降低到临界值(3%-3.5%)而后 贮存备用,或磨粉后贮藏。
麦胚油是经过压榨法或浸出法制得旳营养价 值很高旳食用油,富含天然维生素E,具有特 殊旳保健作用。
一、农作物废弃物旳利用 秸秆:农作物废弃物中产生量最大旳是多种作
物旳秸秆。不能食用旳农作物旳根、茎、叶统 称为秸秆。
秸秆旳利用,可归纳为“五料”,即肥料、饲料、 燃料、基料、原材料。
三 农作物及农产品废弃物旳综合利用
(一) 机械化秸秆还田技术 以机械旳方式将玉米秸秆直接粉碎并撒于地
表,随即耕翻入土,使之腐烂分解;或将割去 秸秆后旳剩余部分即根茬,用机具粉碎后混 于耕层土壤中。
三 农作物及农产品废弃物旳综合利用
钢铁工业副产品的综合利用

钢铁工业副产品的综合利用钢铁工业是我国最为重要的基础行业之一,在维持国家经济运行中起着极为重要的作用。
然而,除了钢铁生产外,该产业还有着大量的副产品。
这些副产品在未得到有效利用前,会对环境造成污染,浪费了宝贵的资源。
因此,如何对钢铁工业副产品进行综合利用,不仅可以保护环境,促进可持续发展,还可以节约资源,降低生产成本,增加产品附加值。
本文将从以下几个方面展开讨论:一、钢铁工业副产品种类及其特点钢铁工业副产品主要包括废渣、废水、废气和固体废物。
具体来说,废渣包括炉渣、煤渣、钢渣、铁渣等,其特点是硬度大、重量重、体积大;废水包括生产废水、冷却废水、污水等,其特点是含有有机物、重金属和酸碱盐等污染物;废气包括高炉煤气、炼钢炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气等,其特点是含有大量有害物质,如一氧化碳、二氧化硫、氰化物等;固体废物主要包括废钢、废钢铁、废油等,其特点是资源化利用难度大、排放量相对较小。
二、钢铁工业副产品综合利用的重要性钢铁工业副产品综合利用具有多方面的重要意义。
一方面,它可以降低环境污染,减少资源浪费。
例如,炉渣可以通过综合利用制成水泥、路基等材料;废水可以通过预处理、中水回用等方式达到回用标准,减少对水资源的压力;废气可以通过脱硫、脱硝等措施降低对大气的污染。
另一方面,钢铁工业副产品综合利用还可以降低生产成本,提高经济效益。
例如,利用废钢铁生产重型钢材可以降低成本,同时提高产品质量;利用炼钢炉煤气发电可以提高工业用电的供给质量。
三、钢铁工业副产品综合利用技术的应用状况目前,国内外都在积极推进钢铁工业副产品的综合利用。
在废渣方面,利用炉渣生产水泥是一种常见的方式,全球多个国家都在采用这种方法,中国已经发展成为废弃物处理的重要手段之一;在固体废物方面,利用废钢生产、再生钢铁、钢丝等产品已经成为常见的资源化方式;在废水处理方面,采用预处理、中水回用等技术已经得到了广泛应用;在废气治理方面,利用先进的脱硫、脱硝等技术可以降低排放浓度,切实减少对大气的污染。
废弃资源综合利用的食品废弃物处理与资源利用

废弃资源综合利用的食品废弃物处理与资源利用1. 引言1.1 食品废弃物的定义与分类食品废弃物是指在食品生产、加工、流通和消费过程中产生的,因失去使用价值而被废弃的各种食品和食品加工副产品。
根据来源和特性,食品废弃物可分为以下几类:1.农业废弃物:包括农作物残茬、农产品加工废弃物等。
2.加工废弃物:包括食品加工过程中产生的废弃物,如肉类加工废弃物、谷物加工废弃物等。
3.流通和消费废弃物:包括食品在运输、储存和销售过程中损耗的食品以及消费者丢弃的食品。
1.2 食品废弃物处理与资源利用的意义食品废弃物处理与资源利用具有以下重要意义:1.节约资源:食品废弃物中含有大量可利用资源,通过合理处理和利用,可以减少资源浪费。
2.保护环境:食品废弃物若得不到妥善处理,将对环境造成污染。
通过资源利用,可以减少废弃物排放,降低环境污染。
3.促进可持续发展:食品废弃物处理与资源利用有助于构建循环经济体系,实现经济、社会和环境的可持续发展。
4.提高经济效益:通过食品废弃物处理与资源利用,可以创造新的经济增长点,提高企业和社会的经济效益。
1.3 文献综述国内外学者在食品废弃物处理与资源利用方面已进行了大量研究。
主要研究内容包括:1.食品废弃物的处理技术:如物理、化学和生物处理技术等。
2.食品废弃物资源利用途径:如能源化、材料化和资源化利用等。
3.食品废弃物处理与资源利用的政策与法规。
4.食品废弃物处理与资源利用的挑战与展望。
综上所述,食品废弃物处理与资源利用已成为当前研究的热点问题。
本文将在此基础上,对相关技术和政策进行分析和探讨,以期为我国食品废弃物处理与资源利用提供参考。
2. 食品废弃物处理技术2.1 物理处理技术2.1.1 筛分与破碎食品废弃物物理处理的首要步骤是筛分与破碎。
通过筛分,可以去除食品废弃物中的大块杂质,以便于后续处理。
破碎则是将废弃物减小到一定粒度,增加其表面积,有利于提高处理效率和资源利用率。
2.1.2 挤压与蒸发挤压处理是通过机械方式将食品废弃物中的水分挤出,从而减少废弃物体积,便于运输和后续处理。
废副产品的综合利用---硫酸亚铁的综合利用

书山有路勤为径,学海无涯苦作舟废副产品的综合利用---硫酸亚铁的综合利用过去是钢铁厂酸洗钢材时废液中所提取的硫酸亚铁,著名的鲁氏(Ruthner) 氧化铁,就是把轧钢时的酸洗废液(HCl 或H2SO4),先浓缩然后高温喷雾煅烧,使氯化亚铁或硫酸亚铁在高温下分解生成氧化铁(Fe2O3),而产生的HCl 气体和SO3 气体可以回收生产盐酸和硫酸,这种方法生产成本较低,我国宝钢、鞍钢等数家大型钢铁联合企业都有引进装置用此法来生产a-Fe2O3 的装置。
日本石原产业株式会社首先开发了用钛白粉生产中的副产硫酸亚铁来生产铁氧体用氧化铁,我国冶金部长沙矿冶研究院、南京油脂化工厂和化工部第三设计院于1989 年共同在南京建立了国内第一套用钛白粉厂的副产硫酸亚铁来生产铁氧体用氧化铁的中试车间,目前国内已有数家钛白粉工厂建有此生产装置,产品质量完全符合国家有关标准,虽然生产成本比鲁氏法高,但这种方法是钛白粉工厂硫酸亚铁综合利用中附加值较高的产品,生产过程如下。
因钛白粉生产中的副产硫酸亚铁中含有硫酸钛等杂质,因此先要把硫酸亚铁溶液进行精制提纯,同时用精制后的硫酸亚铁溶液制备晶种,此晶种是一种非胶体的氢氧化铁,然后把此晶种加到净化后的硫酸亚铁溶液中,在数台串联的氧化反应器中通入空气、氨气、蒸汽,并连续加入硫酸亚铁溶液,进行连续氧化反应,然后进行过滤、水洗、煅烧后即为铁氧体用氧化铁。
由于该产品对SiO2、A12O3 等杂质要求很严,因此洗涤用水的水质要求较高,此外生产中亦可用碳酸氢铁代替氨来反应,工艺流程参见图4。
[next] (7)制造硫酸锰和碳酸锰用硫酸亚铁和水解废酸与软锰矿反应可以生产硫酸锰。
为了提高锰的利用率,可以把母液与碳酸铵或碳酸氢铵反应生成碳酸锰,其化学反应式如下:MnO2+2FeSO4+2H2SO4→MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2OMnSO4+(NH4)2CO3→MnCO3+(NH4)2SO4。
畜禽副产品的综合利用

畜禽副产品的综合利用内脏畜禽内脏包括心、肝、胰、脾、胆、胃、肠等。
国人有偏好食内脏的饮食习惯,因此可以将其加工成各种营养丰富的特色食品。
同时,它们更是医药工业中生化制药的重要原料,可以从中提取生物活性成分。
如从动物肝脏中提取多种药物:肝浸膏、水解肝素、肝宁注射液等;从胰脏中制备许多生化制品:高效能消化药物胰酶、各类蛋白酶、胰岛素、胰组织多肽、胰脏镇痉多肽等;猪胃黏膜中含有多种消化酶和生物活性物质,利用它可以生产胃蛋白酶、胃膜素等;从猪脾脏中可以提取猪脾核糖、脾腺粉等;抗凝血、抗血栓、预防心血管疾病的药物,如肝素钠、肝素钙、肝素磷酸酯等,制造粗胆汁酸、脱氧胆酸片、胆酸钠、降血压糖衣片、人造牛黄、胆黄素。
骨畜骨可以用来制备骨粉(粗制骨粉、蒸制骨粉、蛋白骨粉)、骨糊、骨炭、磷肥、骨泥、骨味素、骨味汁、骨味蛋白肉、骨胶、骨油、提取硫酸软骨素等。
毛皮由于家禽羽毛结实耐用、弹性强、保暖性能好,可用来制作羽绒被、羽毛褥、羽绒服装和枕心的填充料。
而羽绒的下脚料或残次品,含l8种氨基酸,除赖氨酸较低外,其他均高于鱼粉,因此可加工成羽毛粉饲养畜禽。
马、牛、驴等大牲畜身上的绒毛,是高档的毛纺织品原料,可以制成呢绒、地毯、服装等毛绒产品。
猪鬃硬度适中,具有弹性强、耐热、耐磨等特点,因此很适合制作各种民用、军用及工业用刷,另外还是提取光氨酸、谷氨酸的好原料。
动物皮中胶原蛋白的含量可达90%以上,是世界上资源量最大的可再生动物生物资源,因此可利用动物皮生产胶原蛋白。
另外,动物皮还可作为制革工业的原材料,最终制作成高附加值的各类皮具等皮制品。
血畜禽血液可以采用喷雾干燥制备血粉或生物技术制备微生态血粉用于饲料工业;可以制成新的食品微量元素添加剂,用于高蛋白富铁食品的研发;在医药行业应用较多,主要是提取一些生物活性成分,如血卟啉衍生物、原卟啉钠、SOD、血肽素、凝血酶、血红素、免疫球蛋白等。
动物性食品副产品加工前景广阔动物性食品是人们日常生活中重要营养食品。
ABL副产品的综合利用

ABL副产品的综合利用摘要:本文简要介绍了ABL生产中副产品的综合利用方法,通过精馏、水解的方式将回收的有水甲苯及无水甲苯进行综合利用,同时通过调节回收磷酸盐溶液PH值的方法实现了磷酸盐的综合利用,达到了节能减排、保护环境降低成本的目的。
关键词:ABL 精馏水解磷酸盐甲苯α-乙酰基-γ-丁内酯(α-acetyl-γ-butyroactone ABL)既是重要的有机化工原料,也是制备维生素B1的重要中间体[1]。
国内对ABL的合成主要有两种方法,(1)以γ-丁内酯和乙酸乙酯为原料,(2)以乙酰乙酸乙酯和环氧乙烷为原料[2]。
我公司采用以γ-丁内酯和乙酸乙酯为原料,在金属钠的作用下进行反应,然后使用磷酸中和,最后粗品精馏的工艺生产ABL。
此工艺过程简单易行,原料易得,但在实际生产过程中产生较多的副产品,主要是回收的甲苯及磷酸盐,造成了较大的环保和副产品处理压力。
反应方程式:酰化工序:酸化工序[3,4]:根据副产物的性质及特点,我公司进行了一系列的试验,找到了经济适用的处理方法:一、甲苯的处理生产中产生的废甲苯有两种,一种为酸化前回收的不含水的无水甲苯(甲苯含量60%~65%),另一种为酸化后含一定水分的有水甲苯(甲苯含量约90%),根据甲苯的不同,我们进行了一系列的验证,经过验证,找到了如下的处理方法:1.无水甲苯1.1操作方法将无水甲苯转移到ABL成品精馏设备,通过成品精馏塔进行精馏,调节回流比大约在出料:回流=1:3~5的范围内,回收85℃以下的馏分,此段馏分主要为未反应的乙酸乙酯及反应产生的乙醇,还有少量夹带的甲苯,此步回收的物料可作为溶剂使用。
维持回流比,收集85℃~105℃的馏分,此段主要为甲苯及少量乙酸乙酯及乙醇,物料收集后并入下一批精馏物料。
物料温度升高到105℃后,调整回流比到出料:回流=3:1,进行蒸馏,得到的甲苯即为可以正常循环使用的甲苯。
1.2结果检验从检验结果分析,经过精馏后可以将将绝大部分反应产物乙醇去除,经过后续小试、中试验证,回收的甲苯完全可以达到生产要求。
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废副产品的综合利用---硫酸亚铁的综合利用硫酸亚铁又称绿矾,是硫酸法钛白粉生产中的主要副产品,根据矿源不同,每吨钛白粉要副产七水硫酸亚铁2.5~4t。
综合利用的好可以变废为宝;综合利用不好,不仅影响生产正常进行,大量的硫酸亚铁处理还是一个不小的难题,国外因为产量很大、产品价值很低、运输费用较高,除少量综合利用外,其余大多数是用船运至深海排放,或购置山凹,底部作防渗处理后长期填埋,或者采用酸溶性钛渣为原料,减少或干脆不副产硫酸亚铁。
我国的硫酸法钛白粉工厂全部用钛铁矿为原料,每吨钛白粉要副产3t左右的七水硫酸亚铁,随着钛白粉产量不断增长,硫酸亚铁的综合利用问题越来越突出。
硫酸亚铁综合利用的渠道比较多,在美国硫酸亚铁(包括钢铁厂的副产硫酸亚铁)的消费对象,80%用于铁系颜料、8%用于肥料和饲料添加剂、5%用于水处理剂、3%用于催化剂,根据国内外的经验,如硫酸亚铁可以采用如下的综合利用路线。
(1)直接销售给不作二次深加工的用户a.给合成氨厂作为制取铁触媒的原料,铁触媒可以促进水蒸气与一氧化碳生成氢,并能削弱氮、氢分子的化学键,降低合成氨的反应活化能,使反应能够快速进行。
铁触媒的主要成分是氧化铁和铬酸酐,使用时将氧化铁还原成Fe3O4,这是铁触媒主要活性成分。
铁触媒的制法是把硫酸亚铁溶液与碳酸铵(或碳酸钠)中和,生成氧化物沉淀,热煮使晶体进一步成长,然后过滤、洗涤、烘干与铬酸酐等物碾压成型后,在300℃下焙烧、冷却、过筛后即为合成氨的铁触媒,1t铁触媒需消耗3.5t硫酸亚铁,其反应式如下:FeSO4+Na2CO3→FeCO3↓+Na2SO4FeCO3→FeO+CO2↑4FeO+O2→2Fe2O3FeO+Fe2O3→Fe3O4b.作化肥(铁肥)硫酸亚铁作为铁肥在农业上可用作基肥、种肥或根外追肥,也可直接给树干注射。
铁肥是微量元素肥料之一,能使植物充分吸收氮和磷,可以调节植物体内的氧化还原过程,加速土壤有机物的分解,用它与有机肥料混合环施,能防止植物缺绿病(如苹果树的黄叶病)。
硫酸亚铁与石灰制成合剂可防止稻热病、棉花炭疽病、角斑病等,也能防止蜗牛、种蝇等虫害,1963年河北农学报上曾介绍用10%硫酸铵、40%硫酸亚铁和50%草木灰制成的复合肥可使玉米、春谷增产14.9%~37.1%,另外用硫酸亚铁溶液浸渍大麦、小麦的种子可预防黑穗病和条纹病,某些花卉也需要硫酸亚铁作肥料。
由于硫酸亚铁属于酸性无机盐,它与绿肥制成的堆肥可改良盐碱地,在碱性土壤中二价铁会逐步氧化成三价铁被土壤固定住,我国北方许多地方属于石灰性土壤,缺铁问题突出,是主要使用铁肥的地区。
日本专利JK-61-252289中曾介绍用80%的FeSO4·7H2O与20%的煤灰混合,在65~85℃下加热0.5~1h,脱去水分后可作为土壤改良剂;美国专利USP4077794中也介绍过用硫酸亚铁作为土壤改良剂。
c.工业水处理剂硫酸亚铁本身就是一种混凝剂,在水中水解成胶体氢氧化铁与水中杂质发生共沉淀,可以代替明矾等处理工业废水如:硫酸亚铁一石灰法处理含铬废水,理论投药比为Cr6+:FeSO4·7H2O=1:16,反应式如下:H2Cr2O7+6FeSO4+6H2SO4→Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2OCr2(SO4)3+3Ca(OH)2→2Cr(OH)3↓+3CaSO4另外也可作为络合剂用于处理含氰废水:含氰废水(30~5000mg/L)在pH4~10时加入硫酸亚铁,除去硫化物等杂质后在pH6~10时再次加入硫酸亚铁脱氰络合,生成亚铁氰化物,进一步络合还可以生产铁蓝。
在焦化和印染行业,也可以用硫酸亚铁处理焦化厂的有机废水和印染厂的硫化废液等,1984年“上海环境科学”杂志中曾报道用10%硫酸亚铁溶液处理某色织厂染纱废液,脱硫率可达95%,使碱性的废液从pH14降至中性。
d.混凝土添加剂,前苏联和波兰都曾研究在水泥熟料焙烧时添加2%~4%硫酸亚铁,可提高燃料中重油馏分的燃烧效率;或把硫酸亚铁与氢氧化钠一道作为混凝土中的复合添加剂,可以增强混凝土的强度。
e.饲料添加剂,硫酸亚铁可以作为微量元素(铁)用于饲料工业,国内大多数工厂是把七水硫酸亚铁洗涤净化、干燥粉碎后作为饲料添加剂出售,但最好是制成一水硫酸亚铁后使用了一水硫酸亚铁在使用时不易结块,可以减少添加量和运输量。
铁是构成血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素和多种氧化酶的成分,铁还对猪、鸡食用的棉籽饼中所含的毒素棉酚具有脱毒作用,还可以使猪避免出现贫血、活力下降、毛质粗硬、皮肤松弛、呼吸促迫等症状。
f.其他直接用途,用于制造缺铁性贫血用的葡萄糖酸亚铁;冰箱、洗手间除臭剂;制造蓝黑墨水;照相制版;木材防腐剂;泡沫灭火药中的添加剂,印染敏化剂等。
(2)用于制造聚合硫酸铁净水剂聚合硫酸铁又称羟基硫酸铁,简称聚铁(PFS),是一种高效广谱高分子无机絮凝剂,分子式为:式中n小于2、m(聚合度)大于10,m=ƒ(n).商品聚铁有液体和固体2种形式,最早是日本日铁矿业公司于1974年研制成功,并申请了专利(日特昭49-53195),我国原化工部天津化工研究院80年代初开始研究,并于1984年在南京油脂化工厂建成了国内第一套工业化生产装置。
由于聚铁混凝效果好、工艺简单、价格便宜,目前国内已有近百家工厂生产聚合硫酸铁(绝大多数是液体),国外一些钛白粉工厂也用硫酸亚铁来制取聚合硫酸铁,如Tioxid令公司在西班牙的工厂中用副产硫酸亚铁生产聚铁。
液体聚铁是一种均相红棕色带有粘性的液体,固体聚铁是一种淡黄色至深黄色的粉末或固体颗粒。
液体聚铁的相对密度≥1.45、凝固点≤-13℃、20℃时粘度10×10-3Pa·s(cP)、pH0.5~1.0、碱化度8~1.6、三价铁含量≥160g/L、二价铁含量≤1g/L。
聚铁具有多核络离子结构,或多核羟基铁配合物,属于阳离子电荷密度很高的无机高分子混凝剂。
聚铁在水溶液中水解生成大量的[Fe2(OH)3]3+、[Fe2(OH)2]4+、[Fe8(OH)20]4+等络离子扩能快速中和水中带负电荷的胶体微粒,在被中和或被吸附的粒子间架桥,互相碰撞、缠绕使颗粒增大而沉降下来,并具有降低COD、BOD、脱色、脱臭的作用,在工业废水、自来水,特别是长江水系中沉降速度快、适用pH范围广,具有极好的混凝效果。
它与硫酸铝、聚氯化铝相比价格便宜、沉降速度快,与三氯化铁相比不仅便宜、腐蚀性也较低。
液体聚铁的制备方法主要有2种。
a.催化氧化法把硫酸亚铁溶液与硫酸和催化剂,(NaNO2、H2O2、 MnO等)混合,用氧气直接氧化,由于催化剂的存在可以使硫酸亚铁在酸性条件下氧化,其化学反应式如下:2FeSO4+2NaNO2+H2SO4===2Fe(OH)SO4+Na2SO4+2NOFeSO4+NO===Fe(NO)SO42Fe(NO)SO4+0.5O2+H2O===2Fe(OH)SO4+2NO2NO+0.5O2===N2O32NO+O2===2NO22FeSO4+N2O3+H2O===2Fe(OH)SO4+2NO2FeSO4+NO2+H2O===2Fe(OH)SO4+NO我国大部分工厂采用此种方法,这种方法工艺简单、成本低,但是因为是气液反应、反应时间长、催化剂用量大,反应过程中产生的NO、NO2污染环境需要处理。
b.直接氧化法,直接氧化法是把氧化剂KC1O3、H2O2、HNO3、HNSO4(亚硝酰硫酸)等直接与硫酸亚铁溶液进行氧化反应。
其中H2O2法是把硫醉亚铁与硫酸混合加热搅拌升温至50℃,加入H2O2进行氧化反应即可制得聚铁,但此法H2O2价格贵、不易保存、使用效率低。
另外一种方法是先把硫酸亚铁溶液与H2O2反应制成氧化剂(A),再用氨水中和另一份硫酸亚铁溶液至pH8~9,生成一种墨绿色的母液(B),然后按一定比例把A、B2种溶液在常温下混合反应1.5h后,即获得红棕色的聚铁溶液。
由于KC1O3在酸性条件下是强氧化剂,操作时把硫酸亚铁与硫酸混合加热至40~50℃,加人KC1O3进行氧化即可制得聚铁,但此法产品中混有Cl-根和残留的KClO3,在有些领域中不能使用,而且KC1O3价格也较贵.HNO3法是把硫酸亚铁、硫酸和硝酸按一定比例混合,在50~70℃、0.1~0.2MPa下通入空气氧化,然后在102~103℃下完成水解聚合、该法反应时间短(2h),所得产品浓度高,但是加压生产、设备投资高,同样存在NO2、NO等的污染问题。
固体聚铁的制备方法大约有如下几种。
把硫酸亚铁在回转窑内加热至150~400℃脱水,同时通入空气使其氧化(也可直接通入氧气),待氧化完全后缓慢加入硫酸进行酸化聚合,然后冷却粉碎,该法能耗高、质量不稳定、环境污染严重;用液体聚铁直接喷雾干燥,一步法从液体聚铁制成固体(粉状)聚铁,该法产品质量好、总铁含量高、颜色浅、溶解速度快,但能耗大、成本比较高。
也可以把液体聚铁先浓缩再烘干后粉碎;美国专利USP 4507273中介绍,在流化床内加热先生成FeSO4·5.5H2O,然后继续升温脱水生成FeSO4·4H2O,最后在250℃使80%~90%的硫酸亚铁转化成硫酸铁,接着在180~200℃下加入96%的硫酸,生成含有26%三价铁、1.69%二价铁和1.87%游离硫酸的产物,继续在流化床内鼓入空气冷却至室温出料,该法操作复杂、能耗高,工业化生产采用的很少。
_近年来聚合硫酸铁引人注目的新进展是与有机絮凝剂如:阳离子型有机高分子絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵(CH2=CHCH2)2N(CH3)2C1-等复配,或铁、铝复合生成聚合硫酸铁铝等复合型聚铁(CN1101896A、CN1110664A等)或气磷酸钠反应生成聚磷硫酸铁以提高聚铁的使用效果、减低腐蚀性,并不降低原水的pH值。
(3)生产一永硫酸亚铁一水硫酸亚铁(FeSO4·H2O)的用途与七水硫酸亚铁差不多,但是一水硫酸亚铁的纯度、含量比七水硫酸亚铁高,不易潮解结块,便于长途运输和贮存,应用范围比七水硫酸亚铁广。
七水硫酸亚铁于56.8℃脱水生成FeSO4·4H2O, 64~90℃转变为一水硫酸亚铁(64℃脱水成为FeSO4·H2O、73℃转变为白色、80℃熔结、90℃熔融)。
制备一水硫酸亚铁的方法.主要有如下几种。
a.真空干燥脱水,一般可采用真空耙式干燥机,这种方法是使,硫酸亚铁在真空下,低温干燥脱水,产品质量好、外观颜色浅,但能耗高、生产效率低、成本也较高。
b.直接烘干法,一般可使用转窑加热烘干,为了防止硫酸亚铁在高温下氧化,有时要通入氮气保护,脱水烘干后的一水硫酸亚铁需要粉碎,该法产品质量不太稳定、能耗也较高。
c.沸腾干燥法,济南大学化学系和山东省科学院干燥中心,曾做过以燃煤热风炉为热源,采用连续多室单层流化干燥床,生产饲料级一水硫酸亚铁,可以只通过一步干燥就能达到国家标准。