1.4 製備鐵磁流體
王文生等[10]研究了採用部分氧化-鐵氧體共沉-表面處理流程,用鹽酸酸洗廢液製備水基鐵磁流體的工藝。研究表明:氧化劑的加入量和反應溫度是氧化反應的主要影響因素;pH值、m(Fe2+)/m(Fe3+)、共沉澱溫度、共沉澱時間等都對鐵磁流體的產率以及組成成分、磁性等特性構成影響,最佳共沉澱條件為:m(Fe2+)/m(Fe2+)=1,pH=13.0 ,溫度t=80℃,時間為5min,在此條件下得到的共沉澱產物為單一Fe3O4,粒度為10 μm左右,飽和磁化強度為68.97 emu/g,完全達到了產品要求。
1.5製備顏料
目前世界每年大約消耗700~800 kt的氧化鐵系顏料,以美國為例,每年消耗的 70 kt中,鐵紅佔42.9%,鐵黃佔38.l%。用酸洗廢液生產氧化鐵系顏料的技術已經比較成熟,在世界範圍內得到廣泛應用。從酸洗廢液製備氧化鐵顏料的方法總體上可分為幹法和溼法兩種:
①幹法
幹法是將同體鐵鹽原料在高溫下進行焙燒或煅燒,得到氧化鐵紅的固相反應。其中常用的一種方法稱為綠礬煅燒法,因以綠礬(F4SO4•7H2O)為原料而得名。其工藝流程為:在250~300℃下將從酸洗廢液中提純得到的FeSO4•7H2O脫水為FeSO4•H2O,研磨粉碎後於 700~800℃下煅燒而得到鐵紅。通過控制煅燒溫度和時間及空氣通入量,可以生產出從淺紅到深紅各種色調的鐵紅。
②溼法
溼法也就是氧化中和法,原理是使酸洗廢液中的亞鐵離子氧化為鐵離子,並在鹼性物質(中和劑)的作用下水解為氧化鐵。目前國內外幾乎都用氨作中和劑,在回收氧化鐵的同時得到被鹽,所以也稱作鐵鉸法,其工藝原理為:4FeSO4+O2+8NH3+4H2O=2Fe2O3+4(NH4)2SO4
溼法的典型操作工藝見圖2。
廢液調整包括溶液中鐵鹽含量、溶液酸度、原料配比和反應溫度等方面的調節。
溼法的反應時間一般較長,生產效率低。為了加快反應速度,可以採取加催化劑的方法加以改進,例如加入NaNO2 做催化劑,不加晶種先直接生成鐵黃,也可以再燃燒成鐵紅。
溼法工藝操作中亞鐵鹽溶液純度、反應溫度、攪拌速度、氧化時間等條件的控制非常重要,直接影響氧化鐵產品的質量,如果條件控制得好,可以生產出符合電子行業用的軟磁鐵氧體用氧化鐵。與幹法相比,溼法的能耗低、投資少、二次汙染小,但操作要求高,條件不易控制。
1.6製備針狀超細金屬磁粉
利用酸洗廢液製備的針狀超細金屬磁粉是一種高附加值、高技術的產品,應用範圍很廣,無疑為鋼鐵廠酸洗廢液的利用與治理開闢了一條新途徑。
該方法的工藝過程如下:
①配製一定濃度的亞鐵鹽溶液;
②在攪拌的條件下,向其中加入氨水至溶液的 pH>11,升溫至 60℃,通空氣氧化(流量 31/min),6 h後抽濾反應液,用水將濾餅洗至 pH=7,烘乾研碎,製取針狀超細FeOOH粉末;