[发明专利]一种利用磷化渣生产氧化铁红颜料及磷酸钠的方法

说明书

本发明公开了一种利用磷化渣生产氧化铁红颜料及磷酸钠的方法。本技术方案综合利用了锌系磷化渣的含铁部分和含磷酸根部分，更加高效的利用了锌系磷化渣的各部分成分，减少固废、废液排放造成的环境污染。磷化渣的主要成分铁和磷酸根均得到有效利用，制备了氧化铁红颜料和十二水磷酸钠，其中氧化铁红符合氧化铁颜料国家标准红色A类，Fe₂O₃含量达96%，十二水磷酸钠纯度达98.8%，符合化工行业分析纯标准。

技术领域

本发明属于环境保护和化工技术领域，具体涉及种利用磷化渣生产氧化铁红颜料及磷酸钠的方法。

背景技术

磷化是常用的表面处理技术，在钢铁、化工等行业都有广泛应用。磷化过程中产生的沉淀物为磷化渣，属于固体危险废物，废物类别为：HW17表面处理废物，废物代码为：346-064-17。磷化是钢铁表面处理工艺中重要的环节，磷化过程中会发生沉淀反应，其中远离金属界面的区域发生的反应速度快、无定型，此类沉淀最终以沉渣形式进入体系中。磷化渣的产生是磷化工艺中无法避免的。本发明研究的锌系磷化渣主要成分为FePO₄、Zn₃(PO₄)₂，Zn₂Fe(PO₄) ₂等及少量其他杂质。磷化渣的传统处理方法有填埋、化学处理等，由于其酸性强、腐蚀性强，上述处理方法通常会对环境造成污染。磷化渣的资源化利用能够解决其环境污染的问题。

通过对锌系磷化渣的形成机制和成分检测等研究，其成分组成范围FePO₄为60-80%，Zn₃(PO₄)₂为10-20%，另有少量水溶性盐类杂质，通过除杂、碱处理、分离、结晶等反应过程，可得到氧化铁红颜料和十二水磷酸钠两种产品。

氧化铁红颜料广泛用于高档汽车涂料、建筑涂料、防腐涂料、粉末涂料，是较好的环保涂料。磷酸钠在众多领域均起到重要作用，包括：饲料、阻燃剂、食品工业、水处理工业、电子工业、材料表面处理、涂料、颜料等行业。

发明内容

本发明的目的是针对锌系磷化渣现有处理技术的不足，提供一种新的更高效的资源化利用方案。现有技术仅针对磷化渣碱处理后的含铁部分进行资源化利用，本技术方案综合利用了锌系磷化渣的含铁部分和含磷酸根部分，更加高效的利用了锌系磷化渣的各部分成分，减少固废、废液排放造成的环境污染。

本发明利用碱溶液与磷化渣反应，反应原理为：

经碱处理后，固相部分Fe(OH)₃可经煅烧可得到氧化铁红颜料，氧化铁红的主要成分为Fe₂O₃，和少量的FeO、Fe₃O₄。

液相部分含有大量磷酸钠成分，可用于制取十二水磷酸钠，其中含有少量锌杂质，制备磷酸钠前需先除锌。

由式1-3可知，大部分铁元素会以Fe(OH)₃的形式沉降，但由于体系为强碱性，Zn(OH)₂是两性化合物，可溶于强酸和强碱，中性条件下可形成沉淀，反应原理化学式为：

Zn(OH)₂的沉降条件是pH 8-9，调节pH最高可去除97.9%的锌元素，体系中残留锌最低值为0.022g/L。加入Na₂S并调节体系pH可达更好除锌效果，Na₂S可与体系中的锌生成ZnS，以沉淀形式从体系中去除。经实验证明，调节pH至范围6-7，加适量Na₂S或Na₂S·H₂O，体系中锌元素去除率达99.8%，结晶后得到的十二水磷酸钠纯度可达98.85%，锌元素含量仅为0.0004%。