氧化铁红厂的清洁生产研究

摘要

本研究课题来源于广东省科技计划项目，项目编号为2005831101001。研究主题是氧化铁红厂的清洁生产研究，主要分为四个部分：一、氧化铁红清洁生产工艺的中试实验研究；二、氧化铁红浆料的清洁水洗工艺的中试实验研究；三、废水中氨氮脱除的小试实验研究；四、其它清洁生产措施。 一、清洁生产工艺研究 针对XX氧化铁红厂生产的硫酸盐湿法氧化铁红产品质量不理想、市场需小的问题，考虑常用氧化铁红湿法工艺的弊端，即硫酸盐湿法工艺得到的产品质量较差，硝酸盐湿法工艺得到的产品质量较优但污染严重，现有混酸盐湿法工艺采用硝酸法晶种导致污染严重。本实验开发一种新的混酸盐湿法工艺，采用硫酸盐湿法晶种而非传统混酸法使用的硝酸盐湿法晶种，经水洗去除晶种中大部分的SO<，4'2->离子及其它溶解杂质，二步氧化过程则先投加硫酸亚铁直至浆料反应至一定色相，然后投加硝酸亚铁直至反应终点。经实验证明，这种新的混酸法生产的氧化铁红产品达到国家标准GBl863—89中HO<,01-04>的性能要求，并且由于采用硫酸盐湿法晶种而无氮氧化物产生，整个生产流程不采用高浓度的酸、碱，清洁安全，独创的晶种水洗工艺解决了产品色相暗沉、明度低的问题，该工艺目前己申请国家发明专利。 二、清洁水洗工艺研究 自然沉降洗涤法是氧化铁红行业中传统的水洗方式，是一种间歇式多级洗涤工艺。它在洗涤时间、洗涤用水、用电、人工方面都存在较严重的浪费，主要表现在工艺繁琐、操作复杂、效率低下等方面。而连续式工艺洗涤效率高、操作简单，通过在小型洗涤罐中进行的连续式洗涤初步研究证明：以连续式洗涤工艺对氧化铁红浆料进行洗涤是可行的；固定进浆、连续进水实验中，当进水流量在0.19～0.22L/min时，出水无色澄清，无浆料损失，且流量为0.19L/min时洗涤罐内液层返混程度最小，洗涤效果最佳；连续进浆、进水实验中，水浆体积比为0.86、1.03和1.46时洗后浆料的SO<,4'2->含量分别为0.032％、0.014％和0.023％，去除率分别为91.73％、96.38％和94.06％，洗涤结果均达到一级品要求，并且在洗涤时间、用水用电量、人工方面都起到一定程度的节省作用。 三、废水中氨氮的脱除 通过对各常用废水脱氮方法的理论分析与比较，化学沉淀脱氮法对中、高浓度氨氮废水处理效果好，实际应用时工程构建物少，操作方便，具有后续经济效益，因此选取该法处理XX氧化铁红厂生产废水中的氨氮。实验证明，化学沉淀法脱除氧化铁红厂废水中的氨氮效果理想，在较优工艺条件下氨氮脱除率可达99％以上，出水氨氮在2mg/L以下，大大降低了铁红厂废水的氨氮污染。实验采取单因素实验和正交实验考察了pH值、静置沉降时间、搅拌时间、n(Mg)：n(N)和n(P)：n(N)这五个因素对氨氮去除的影响，并得出各因素影响程度由大到小依次是pH值、n(Mg)：n(N)、n(P)：n(N)、搅拌时间和静置沉降时间。各因素最佳工艺范围如下：pH值的影响高度显著，其最佳范围为9～10，实际应用中最好不要超过10，因为在超过10的pH值下不仅会发生磷酸铵镁沉淀的溶解，造成氨氮去除效率的降低，还会导致氨的逸出，造成污染，同时还带来增加投药费用和增高操作危险的可能；n(Mg)：n(N)最佳范围为1.0～1.1，n(P)：n(N)最佳范围为1.25～1.35，这两者对反应的影响程度相近，皆小于pH值的影响，实际应用时投药比略有偏差问题不大，但需注意的是当投药配比达到1.5时会影响氨气敏电极对水样的测定，造成测定结果不可靠，同时也增加处理成本；最佳搅拌时间为10min，搅拌过久会造成磷酸铵镁沉淀的返溶，导致处理效果变差，实际应用中对时间的准确掌握并不难，因而无需设置最佳范围；最佳静置沉降时间为30min，静置沉淀时间对最终去除效果的影响极小，但时间越长，沉淀效果越好，由于容器的大小和形状会对沉降速度和效果产生影响，因而实际应用中应再确定适宜的静置沉降时间。 为配合实际应用的需要，本实验采用氨气敏电极来测定水样中的氨氮。证实当水样中氨氮浓度为1～1000mg/L时，电极测定效果好，表现在电极反应速度快、数据重现性佳等方面；当水样中氨氮浓度为0.1～1mg/L时，数据重现性较差，测定结果不可信。并在实验中中收获氨气敏电极的实际使用经验。 四、其它清洁工艺措施 以变频器提供压缩空气的可调供气方式代替原本的不可调供气方式，提高供气质量，节省电能与人工，延长空压机使用寿命；对氧化缸添加保温层减少二步氧化过程中的散热，并有助于反应的稳定进行；将硝酸亚铁生产失败的废弃浆液作为硝酸晶种进行二步氧化反应，能够生成正常氧化铁红产品，节省物料。变废为利。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章 清洁生产工艺研究

第三章 洗涤过程的清洁工艺研究

第四章 废水中氨氮的脱除研究

第五章 其它清洁生产措施

结论

参考文献

在学期间发表的学术论文

致谢