利用含鐵塵泥制備聚合硫酸鐵實(shí)驗(yàn)

王曉暉

（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司，河北 邯鄲 056015）

利用含鐵塵泥制備聚合硫酸鐵實(shí)驗(yàn)

王曉暉

（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司，河北 邯鄲 056015）

采用鋼鐵企業(yè)含鐵塵泥為原料制備了聚合硫酸鐵（PFS），并將制得的PFS用于高嶺土模擬廢水的處理中，考察了PFS投加量、廢水pH對廢水處理的影響。結(jié)果表明，當(dāng)PFS投加量在40～60 mg/L時(shí)，去除濁度及COD效果明顯；pH為6～7時(shí)濁度去除效果最佳。

含鐵塵泥聚合硫酸鐵制備絮凝劑

轉(zhuǎn)爐污泥是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中濕法除塵系統(tǒng)產(chǎn)生的含鐵塵泥，每噸鋼可產(chǎn)生約12 kg干污泥。塵泥中全鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%左右。轉(zhuǎn)爐除塵泥的利用途徑是加入燒結(jié)混合料，燒結(jié)后進(jìn)入高爐進(jìn)行循環(huán)，是目前國內(nèi)多數(shù)鋼廠的做法[1]。這些固體廢棄物從清潔生產(chǎn)的角度來看都是資源，可以作為原料的產(chǎn)品[2]。我國鋼鐵行業(yè)經(jīng)過多年的努力，雖然綜合利用取得相當(dāng)大的成效，但附加值還有待提高。因此研究利用含鐵廢棄物制備水處理絮凝劑聚合硫酸鐵（PFS），提高其高產(chǎn)品的附加值，同時(shí)為含鐵廢棄物的綜合利用提供新的思路。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及試劑

儀器：電子恒溫水浴鍋，燒杯，自動升降攪拌機(jī)，便攜式濁度儀，空壓機(jī)，過濾器，320-S型pH計(jì)。

試劑：濃硫酸，雙氧水，硝酸，高嶺土(化學(xué)純)。

原料：含鐵塵泥。

1.2 試樣的前處理

1）將塵泥放在加熱槽中，分層放入烘箱中，控制干燥溫度在150～200℃。保溫120 min，使試樣表面干燥松散，為下一步洗滌除油創(chuàng)造條件。

2）試樣加熱后立即進(jìn)行洗滌除油，否則放置時(shí)間長了塵泥會重新結(jié)塊影響洗滌效果。將低溫加熱后的塵泥和高效清洗劑按一定比例放入裝滿水的清洗槽中充分滲泡、攪拌。塵泥表面的油污與清洗劑化合而產(chǎn)生皂化。然后用大量的清水反復(fù)漂洗，直到將油污洗凈。

3）清洗劑采用高溫水（或通入蒸汽）并加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%的NaOH和10%的NaNO3，重復(fù)多次進(jìn)行清洗，此過程要同時(shí)攪拌直至無絮狀物且水清亮為止。

1.3 絮凝劑PFS的制備

PFS制備反應(yīng)式：

取一定量煉鋼塵泥加入燒杯中，倒入少量水，邊攪拌邊緩慢滴入濃硫酸，在50～70℃時(shí)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)2 h左右，在反應(yīng)過程中補(bǔ)加適量的工業(yè)H2SO4，控制溶液中SO42、Fe的摩爾比為1:1，制成硫酸亞鐵溶液，過濾除去濾渣，測定硫酸亞鐵溶液全鐵含量。

往過濾得到的硫酸亞鐵溶液中緩慢滴加雙氧水，邊滴加邊攪拌，在50～60℃時(shí)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)30 min左右，保持50～60℃加熱溫度緩慢滴加硝酸，加入適量催化劑，溫度升至70℃反應(yīng)2 h左右，通空氣進(jìn)行氧化，過濾，收集濾液，得到液體PFS產(chǎn)品。

1.4 PFS絮凝處理廢水

用高嶺土與自來水配制質(zhì)量濃度10 g/L的高嶺土懸濁液。絮凝實(shí)驗(yàn)時(shí)將懸濁液用去離子水稀釋成質(zhì)量濃度100 mg/L的模擬廢水。

在燒杯中先加入高嶺土模擬廢水500 mL，再加入一定量的絮凝劑，用定時(shí)變速攪拌機(jī)，先以160 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌2 min，使絮凝劑充分分散在廢水中，隨后降低轉(zhuǎn)速至60 r/min，攪拌10 min，靜置，30 min后，取距液面10 mm處澄清液分析水質(zhì)的濁度。

2 結(jié)果與討論

2.1 PFS投加量對濁度去除的影響

PFS投加量對濁度去除的影響見圖1。

圖1 PFS投加量對濁度去除率的影響Fig 1 Effect of PFS dosage on the turbidity removal rate

由圖1可以看出，隨著液體PFS的投加量的增加，廢水的濁度去除率逐漸增大，當(dāng)PFS投加量在40～60 mg/L時(shí)，去除濁度效果明顯；繼續(xù)增大投加量時(shí)，濁度去除率反而會下降。當(dāng)絮凝劑增加過量時(shí)，PFS本身所帶電荷又使得水樣中的顆粒處于一種穩(wěn)定的狀態(tài)，使水樣的濁度增加，所以，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)污水的污染程度，選擇合適的絮凝劑投加量，以達(dá)到最佳的去除濁度的效果。

2.2 pH對高嶺土廢水濁度去除率的影響

pH對濁度去除率的影響見圖2。

由圖2可以看出，廢水pH增加，絮凝劑對濁度去除能力增加，但當(dāng)pH大于7以后絮凝效果下降，說明強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境都會對絮凝劑的使用效果產(chǎn)生影響。PFS使用的適宜pH為6～7。

2.3 PFS的投加量對COD的影響

PFS投加量對廢水COD的影響見圖3。

由圖3可以看出，隨著液體PFS的投加量的增加，廢水的COD逐漸降低，當(dāng)投加量達(dá)在40～60 mg/L時(shí)，COD降低效果顯著，繼續(xù)增大投加量時(shí)COD反而上升。這與絮凝劑投加量對濁度去除率的影響基本一致。

圖2 pH對濁度去除率的影響Fig 2 Effect of pH value on the turbidity removal rate

圖3 PFS投加量對廢水COD的影響Fig 3 Effect of PFS dosage on the COD of wasterwater

3 結(jié)論

綜上所述，利用含鐵塵泥可成功制備出絮凝劑PFS，并將合成的產(chǎn)品用于模擬高嶺土廢水的處理，當(dāng)投加量在40～60 mg/L時(shí)，去除濁度及COD效果明顯，PFS使用適宜的pH為6～7，在此pH范圍內(nèi)濁度去除效果最佳。

利用含鐵塵泥制備出PFS絮凝劑，這不僅達(dá)到了節(jié)能減排的目的，還可實(shí)現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。

[1]程再德,朱申紅.淺談鋼鐵工業(yè)固體廢棄物資源化[J].天津冶金,2010(2):45-60.

[2]吾塔,臧疆文,丁國東,等.煉鋼除塵泥（灰）資源化利用分析[J].新疆鋼鐵,2010(4):10-16.

TQ703.1

ADOI10.3969/j.issn.1006-6829.2016.05.013

2016-08-30