[发明专利]一种采用盐酸酸洗废液制备高品质氧化铁粉的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体为冶金机械、冶金工艺中的酸再生技术以及生产氧化铁粉的工艺。

背景技术

酸洗是冷轧带钢生产工艺中的一道重要的环节，酸洗的速度和效果直接影响到轧机的产能和冷轧板的表面质量，盐酸酸洗具有酸洗速度快、板表面质量优的特点，已成为冷轧带钢酸洗中的一种主流酸洗技术。酸洗后的废盐酸中含有大量的游离酸和高浓度的铁，这种废液直接排放不仅污染环境还浪费大量的宝贵资源，为此酸洗机组产生的酸洗废液需要通过再生处理。盐酸再生基本流程是将酸洗液中的FeCl₂经高温焙烧后生成HCl和Fe₂O₃，HCl经水吸收后生成盐酸回到酸洗流程。

Fe₂O₃是重要的工业原材料，普通的Fe₂O₃可作为添加剂使用，而高纯的Fe₂O₃可作为铁磁性材料，用来制作高品质的软磁材料。影响Fe₂O₃质量的主要因素是Fe₂O₃中杂质元素的含量和Fe₂O₃粉的比表面积，杂质含量越低，比表面积越高，氧化铁粉的品质就越好。

现有工艺中的除硅工艺流程为，酸洗废液经加热后从底部进入到溶铁罐，酸洗废液中的游离酸和废铁反应，以提高酸洗废液的pH值，从溶解塔顶溢流的酸洗废液的pH值约为2.0，酸洗废液经冷却后，在氨反应罐中通过氨水的添加将溶液的pH值调整到4.0，之后流入到空气氧化罐，在空气氧化罐中，空气与酸洗废液充分接触，使得酸洗废液中部分Fe²⁺氧化成Fe³⁺，同时空气对酸洗废液起到一定的搅拌作用，加速氧化反应的进行，Fe³⁺在pH为4.0左右的溶液中可生成Fe(OH)₃沉淀，新生成的Fe(OH)₃颗粒吸附溶液中的Si、Ca、Mn等杂质元素后形成固体颗粒，该固体颗粒通过絮凝剂的絮凝作用在沉降槽中得到沉淀分离，从而得到低硅含量的酸洗液，用低硅含量的酸洗液可制备低硅含量的氧化铁粉。

至于氧化铁粉的比表面积主要通过焙烧炉的炉内工况和焙烧炉的炉内喷嘴预以控制，现有工艺所生产得到氧化铁粉的BET通常小于3.0，无法满足高品质氧化铁粉的制备。

发明内容

本发明的目的是提出一种生产高品质氧化铁粉的方法，应用该方法一方面可降低氧化反应的时间，提高硅的去除效果；另一方面提高所生产氧化铁粉的BET，所得到的氧化铁粉BET达到3.0以上，从而实现高品质氧化铁粉生产。

本发明的特点是，一是在溶解塔内加入一定比例的氧化铁皮，使得溶液中存在一定比例的Fe³⁺，减少氧化反应的时间，提高硅的去除效果；另一方面控制浓缩比，使得除硅废液中的总铁浓度在250g/L以下，从而达到生产高品质氧化铁粉的目的。

具体的技术方案为：采用具有以下结构的酸再生机组，所述酸再生机组结构包括依次连接的废酸溶解塔、反应罐、絮凝反应罐、管道混合器、沉降槽、收集罐、浓缩器和喷雾焙烧炉；

在废酸溶解塔的底部隔板上依次放置直径为底部隔板开孔直径1.2～2倍和0.8～1.0倍的氮化硅陶瓷球I和氮化硅陶瓷球II；废酸的入口位于废酸溶解塔底部，废酸溶解塔顶部再与冷却器、反应罐2、絮凝反应罐、管道混合器、沉降槽依次连接；沉降槽上部连接收集罐，沉降槽下部连接到到压滤机，压滤机的液体出口连接到收集罐。收集罐的下部与文丘里浓缩器和密度计和喷枪依次相连；喷枪的喷嘴伸入喷雾焙烧炉，喷枪与炉子烧嘴平面之间的距离为炉子直径的1.2～1.5倍。

优选的，喷枪的数量为2～6个，每根喷枪的头部安装4～6个喷嘴，喷嘴优选为内旋式喷嘴。

处理工艺为，将酸洗后的废酸，加热后送入废酸溶解塔，与氧化铁皮和钢铁边丝反应废酸溶解塔中，步骤包括：

（1）废酸溶解塔底部的隔板上放置氮化硅陶瓷球I，然后在上面依次铺设氮化硅陶瓷球II、边丝层和氧化铁皮；氮化硅陶瓷球I和氮化硅陶瓷球II的高度比为1：1～3：1，高度总和为废酸溶解塔高度1%～10%；氮化硅陶瓷球I直径为底部隔板开孔直径的1.2～2倍，氮化硅陶瓷球II的直径为底部隔板开孔直径的0.8～1.0倍；边丝的高度为废酸溶解塔高度的70%～82%；氧化铁皮的用量与废酸溶解塔容积的比例为10～20kg/m³；