【论文集】利用氧化铁皮制备污水处理剂的试验研究

王晓晖

（河钢集团邯钢公司河北邯郸056015）

摘要：本文以氧化铁皮为原料，通过加入盐酸得到氯化亚铁溶液，采用氯酸钠氧化法制备污水处理剂聚

合氯化铁絮凝剂，通过对聚合氯化铁絮凝剂理化指标测定表明自制絮凝剂产品符合标准，对低浊度河水进

行处理，合成的聚合氯化铁的处理效果明显优于聚合硫酸铁。

关键词：氧化铁皮；聚合氯化铁；絮凝剂；试验研究

1 前言

氧化铁皮是轧钢厂在轧制过程中轧件遇水急剧冷却后钢材表面产生的含铁氧化物。它占所处理钢材的3 %~ 5 % 之间，其w( Fe) 高达80%～90%[1]。铁在570℃以上的高温产生的氧化铁皮从外层开始，形成三个层次，最外层为Fe2O3，约占整个氧化铁皮厚度的10% ，其性质细腻有光泽、松脆、易脱落，并且有阻止内部继续剧烈氧化的作用； 第二层是Fe2O3和FeO 的混合体，通常写成Fe3O4，约占全部厚度的50 %；与金属本体相连的第三层是FeO，约占氧化铁皮厚度的40 %[2]。目前我国钢铁企业氧化铁皮得到了全部利用，主要用作烧结原料和炼钢冷却剂，但附加值的研究还有待提高。因此研究利用氧化铁皮制备水处理剂聚合氯化铁不仅提高其高产品的附加值，同时为含铁废弃物的综合利用提供新的思路，推动循环经济的发展。

2 实验部分

2.1 试验仪器及试剂

主要试剂：盐酸，氧化铁皮，氯酸钠、磷酸钠、碳酸钠、去离子水

主要仪器：电子恒温水浴锅，烧杯，自动升降搅拌机，酸度计，电子天平，过滤器，浊度计。

2.2 制备聚合氯化铁的反应机理的研究

FeCl2在强氧化剂作用下，迅速氧化成FeCl3； 水解反应是在氧化反应的基础上进行的， 氧化过程中产生的Fe3+与溶液中的OH-发生水解反应，产生溶解态的聚合铁离子，聚合反应是整个反应的最终反应，Fe2+在强氧化剂的作用下被完全氧化成Fe3+， 同时，引发剧烈的聚合反应。氧化剂以NaClO3为例，其反应过程为：

2.3 聚合氯化铁溶液的制备

（1）氧化铁皮前期处理：

首先取适量氧化铁皮，加10%的盐酸溶液，升至(60～80)℃，浸泡30min 后过滤，再重复浸泡一次，过滤后用水洗净，以除去废铁屑表面的铁锈；再把用水洗净的铁屑加入15%的碳酸钠溶液，升至(60～80)℃，浸泡30min 后过滤，过滤后用水洗净,将氧化铁皮放入放入烘箱中干燥，控制干燥温度在150～200℃左右，保温120 分钟。

（2）氯化亚铁溶液制备：采用研磨机将氧化铁皮研磨成80-100 的细粉，放入烧杯中，加入盐酸浸泡，电子恒温水浴锅40-60℃恒温加热2-3 小时，冷却至室温，得到的浸出液为氯化亚铁溶液。

（3）氧化、聚合反应：

将得到的氯化亚铁溶液静置沉淀，取上清液，加入氧化剂氯酸钠、稳定剂磷酸钠，氧化剂及稳定剂用少许水溶解配成溶液在搅拌的条件下缓慢加入氯化亚铁溶液中，在常温常压下进行氧化、水解、聚合反应，制备出聚合氯化铁絮凝剂。

2.4 聚合氯化铁溶液絮凝剂理化指标测定

密度、全铁含量、盐基度、pH 值的测定，均参照聚合硫酸铁国家标准GB14591-2006 的方法进行。

2.5 絮凝效果评价

取用低浊度河水进行混凝实验，试验温度设定为室温。分别将适宜盐基度、聚合温度和陈化时间下制取的聚合氯化铁等剂量加入到水中，用浊度计测量浊度，观察自制聚合氯化铁絮凝剂对低浊度水处理的效果。浊度由浊度计直接读出，浊度去除率以百分比计，计算方法如下：

η ＝（处理前的浊度－ 处理后的浊度）/处理前的浊度×100%

3 结果与讨论

3.1 聚合氯化铁（PFC）的性能指标

通过试验发现，取氯化亚铁溶液上清液，添加氧化剂氯酸钠、稳定剂磷酸钠，氧化剂及稳定剂用少许水溶解配成溶液在搅拌的条件下缓慢加入氯化亚铁溶液中， 经过氧化、水解、聚合一步反应制得聚合氯化铁。通过对聚合氯化铁（PFC）的性能指标进行测定，产品符合标准要求，具体结果如表所示：

3.2 低浊度水处理检测结果

低浊度水一般是指浊度在30 度以下的江河、水库水。低浊度水的耗氧量、酸度、pH 值等较低，水中的颗粒少，且颗粒粒径小，水中胶体粒子的ζ电位高。试验采用低浊度河水为试验对象，分别投加聚合硫酸铁絮凝剂（PFS）和自制聚合氯化铁絮凝剂（PFC）进行浊度去除率的对比分析，检测结果如下：

由表2 可以看出：通过聚合氯化铁与聚合硫酸铁的对比性试验，在相同剂量时，使用聚合氯化铁，形成矾花密实沉降速度快，絮凝效果更好，聚合硫酸铁产生的矾花碎且不沉淀絮凝效果差。

4 结论

1.以氧化铁皮为原料，通过加入盐酸得到氯化亚铁溶液，采用氯酸钠为氧化剂、磷酸钠为稳定剂制备污水处理剂聚合氯化铁絮凝剂。

2.制备的絮凝剂产品为棕褐色粘稠液体，盐基度通过对聚合氯化铁絮凝剂理化指标测定表明自制絮凝剂产品符合标准。

3.分别采用聚合氯化铁与聚合硫酸铁对低浊度河水除浊效果进行了对比试验，结果表明在相同剂量时，使用自制的聚合氯化铁除浊效果要优于聚合硫酸铁。

参考文献

[1] 邓玉珍，朱俊.热轧氧化铁渣的综合利用[J].金属矿山.1996， (12) ： 45.

[2] 张朝晖，刘安民，赵福才等.氧化铁皮综合利用技术的发展[J].钢铁研究.2008，36（1）：59-61.