公布日：2022.09.02
申請日：2022.05.13
分類號：C01G49/06(2006.01)I;C09C1/24(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開的一種利用酸性含鐵廢水制備氧化鐵紅顏料的系統(tǒng)及方法，包括化學(xué)反應(yīng)渠、多功能反應(yīng)池和氧化鐵紅顏料生產(chǎn)系統(tǒng)，包括如下步驟：修建化學(xué)反應(yīng)渠收集廢水，向化學(xué)反應(yīng)渠投加多孔人工碳酸鹽填料，未反應(yīng)完全的廢水進入多功能反應(yīng)池反應(yīng)，得到的Fe(OH)3沉淀物，在收集的過程中進行預(yù)脫水，脫水后的Fe(OH)3依次進行洗滌、干燥、焙燒、超細磨處理，得氧化鐵紅顏料。本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理及材料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提供了一種能解決酸性含鐵廢水處理難題，同時制備氧化鐵紅顏料，能有效保護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，具有明顯的生態(tài)環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益，具有較強的推廣應(yīng)用潛力的方法。
權(quán)利要求書
1.一種利用酸性含鐵廢水制備氧化鐵紅顏料的系統(tǒng)，其特征在于：包括化學(xué)反應(yīng)渠、多功能反應(yīng)池和氧化鐵紅顏料生產(chǎn)系統(tǒng)，所述氧化鐵紅顏料生產(chǎn)系統(tǒng)包括脫水設(shè)備、洗滌設(shè)備、干燥設(shè)備、焙燒設(shè)備、超細磨設(shè)備和包裝設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用酸性含鐵廢水制備氧化鐵紅顏料的系統(tǒng)，其特征在于：所述化學(xué)反應(yīng)渠上設(shè)有跌水坎，所述化學(xué)反應(yīng)渠末端設(shè)有沉淀物收集區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用酸性含鐵廢水制備氧化鐵紅顏料的系統(tǒng)，其特征在于：多功能反應(yīng)池設(shè)有微生物附著填料區(qū)，所述多功能反應(yīng)池底部設(shè)有沉淀物收集區(qū)，所述多功能反應(yīng)池頂部設(shè)有清水收集區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用酸性含鐵廢水制備氧化鐵紅顏料的系統(tǒng)，其特征在于：所述化學(xué)反應(yīng)渠寬度為0.2-0.8m，深度為0.3-1.5m，所述跌水坎高度大于8cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用酸性含鐵廢水制備氧化鐵紅顏料的系統(tǒng)，其特征在于：所述多功能反應(yīng)池的總高度大于4.0m，所述微生物附著填料區(qū)的高度為0.8-3.0m。
6.一種利用酸性含鐵廢水制備氧化鐵紅顏料的方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一：修建化學(xué)反應(yīng)渠收集廢水，向化學(xué)反應(yīng)渠投加多孔人工碳酸鹽填料，得Fe(OH)3沉淀物和未反應(yīng)完全的廢水；步驟二：未反應(yīng)完全的廢水進入多功能反應(yīng)池反應(yīng)，得Fe(OH)3沉淀物；步驟三：收集步驟一和步驟二中得到的Fe(OH)3沉淀物，在收集的過程中進行預(yù)脫水，得脫水后的Fe(OH)3；步驟四：將脫水后的Fe(OH)3依次進行洗滌、干燥、焙燒、超細磨處理，得氧化鐵紅顏料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種利用酸性含鐵廢水制備氧化鐵紅顏料的方法，其特征在于：所述多孔人工碳酸鹽填料粒徑為3-15cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種利用酸性含鐵廢水制備氧化鐵紅顏料的方法，其特征在于：所述微生物附著填料區(qū)采用懸浮填料或者固定式球型填料其中一種，水力停留時間為1-5d，在反應(yīng)過程中接種氧化亞鐵桿菌，接種量為0.05-1.5mg干質(zhì)量/m3填料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種利用酸性含鐵廢水制備氧化鐵紅顏料的方法，其特征在于：所述步驟三收集步驟一和步驟二中得到的Fe(OH)3沉淀物的間隔時間大于30d，所述預(yù)脫水方式包括但不限于自然干化、板框壓濾、離心脫水。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種利用酸性含鐵廢水制備氧化鐵紅顏料的方法，其特征在于：所述步驟四中洗滌時加入添加劑，所述添加劑選用尿素、檸檬酸、十二烷基硫酸鈉和聚乙二醇中的一種或多種，所述添加劑的添加量為
0.05％-1％，所述步驟四中干燥的溫度為65-105℃，干燥時間為3-12h，所述步驟四中焙燒溫度為500-750℃，焙燒時間為3-6h，所述步驟四中氧化鐵紅顏料的粒徑小于35μm。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明針對酸性含鐵廢水現(xiàn)有處理技術(shù)和氧化鐵紅顏料生產(chǎn)工藝存在的問題，本發(fā)明通過微生物和化學(xué)催化作用，將廢水中的Fe2+氧化為Fe3+后，分離出高純度的Fe(OH)3沉淀物，然后加入添加劑，通過高溫焙燒制備氧化鐵紅顏料，該方法能實現(xiàn)酸性含鐵廢水中有效處理，避免酸性含鐵廢水造成生態(tài)環(huán)境破壞，同時生產(chǎn)氧化鐵紅顏料，生產(chǎn)工藝中無二次污染產(chǎn)生。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種利用酸性含鐵廢水制備氧化鐵紅顏料的系統(tǒng)，包括化學(xué)反應(yīng)渠、多功能反應(yīng)池和氧化鐵紅顏料生產(chǎn)系統(tǒng)，所述氧化鐵紅顏料生產(chǎn)系統(tǒng)包括脫水設(shè)備、洗滌設(shè)備、干燥設(shè)備、焙燒設(shè)備、超細磨設(shè)備和包裝設(shè)備。
進一步地，所述化學(xué)反應(yīng)渠上設(shè)有跌水坎，所述化學(xué)反應(yīng)渠末端設(shè)有沉淀物收集區(qū)。
進一步地，多功能反應(yīng)池設(shè)有微生物附著填料區(qū)，所述多功能反應(yīng)池底部設(shè)有沉淀物收集區(qū)，所述多功能反應(yīng)池頂部設(shè)有清水收集區(qū)，用于排放處理達標的廢水。
進一步地，所述化學(xué)反應(yīng)渠寬度為0.2-0.8m，深度為0.3-1.5m，所述跌水坎高度大于8cm。
進一步地，所述多功能反應(yīng)池的總高度大于4.0m，所述微生物附著填料區(qū)的高度為0.8-3.0m。
一種利用酸性含鐵廢水制備氧化鐵紅顏料的方法，包括如下步驟：
步驟一：修建化學(xué)反應(yīng)渠收集廢水，向化學(xué)反應(yīng)渠投加多孔人工碳酸鹽填料，使酸性含鐵廢水與多孔人工碳酸鹽填料充分接觸，調(diào)節(jié)廢水的pH值，并通過多孔人工碳酸鹽填料的化學(xué)作用將部分Fe2+氧化為Fe3+，得Fe(OH)3沉淀物和未反應(yīng)完全的廢水；
步驟二：未反應(yīng)完全的廢水進入多功能反應(yīng)池反應(yīng)，多功能反應(yīng)池中設(shè)有安裝微生物附著填料區(qū)，接種氧化亞鐵桿菌，通過微生物氧化作用和自然化學(xué)氧化作用，將剩余Fe2+加速氧化為Fe3+，得Fe(OH)3沉淀物；
步驟三：收集步驟一和步驟二中得到的Fe(OH)3沉淀物，在收集的過程中進行預(yù)脫水，得脫水后的Fe(OH)3；
步驟四：將脫水后的Fe(OH)3依次進行洗滌、干燥、焙燒、超細磨處理，得氧化鐵紅顏料。
進一步地，所述化學(xué)反應(yīng)渠根據(jù)酸性含鐵廢水實際出水點進行設(shè)置，所述多孔人工碳酸鹽填料粒徑為3-15cm。
進一步地，所述微生物附著填料區(qū)采用懸浮填料或者固定式球型填料其中一種，水力停留時間為1-5d，在反應(yīng)過程中接種氧化亞鐵桿菌，接種量為0.05-1.5mg干質(zhì)量/m3填料。
進一步地，所述步驟三收集步驟一和步驟二中得到的Fe(OH)3沉淀物的間隔時間大于30d，所述預(yù)脫水方式包括但不限于自然干化、板框壓濾、離心脫水。
進一步地，所述步驟四中洗滌時加入添加劑，所述添加劑選用尿素、檸檬酸、十二烷基硫酸鈉和聚乙二醇中的一種或多種，所述添加劑的添加量為0.05％-1％，所述步驟四中干燥的溫度為65-105℃，干燥時間為3-12h，所述步驟四中焙燒溫度為500-750℃，焙燒時間為3-6h，所述步驟四中氧化鐵紅顏料的粒徑小于35μm。
采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明有益效果如下：一種利用酸性含鐵廢水制備氧化鐵紅顏料的系統(tǒng)及方法，利用廢水中的高濃度鐵離子制備氧化鐵紅顏料，通過化學(xué)反應(yīng)渠、多功能反應(yīng)池實現(xiàn)廢水有效處理，并將Fe(OH)3沉淀物收集后制備氧化鐵紅顏料，在處理酸性含鐵廢水的過程中具有無動力、不添加化學(xué)藥劑、出水水質(zhì)穩(wěn)定、運行管理簡單、運行成本低的特點，在制備氧化鐵紅顏料的過程中具有生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)成本低、無二次污染、產(chǎn)品質(zhì)量達標的特點。本發(fā)明能解決酸性含鐵廢水處理難題，同時制備氧化鐵紅顏料，能有效保護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，具有明顯的生態(tài)環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益，具有較強的推廣應(yīng)用潛力。
（發(fā)明人：李彥澄;楊愛江;尚光興;廖珣;羅光遜;王進;田明明）
