张作勇
徐州美利圆环保科技有限公司 221000
摘要：钛白粉行业在生产过程中都会产生大量的废硫酸，常规的用石灰中和处置方法不仅浪费了废酸中的铁元素，并且产生了大量的固体废物，增加社会环境压力。本文主要介绍利用该类废酸和含铝污泥制备新型絮凝剂—硫酸铝铁的工艺方法。
关键词：废硫酸、硫酸铝铁、印染污水处理
1.前言
钛白粉行业在生产过程中都会产生大量的废硫酸，一个工厂一般年产量为十多万吨，更有厂家达到数十万吨之多。给企业带来很大的经济负担和环保的压力。常规的用石灰中和的处置方法既浪费了资源（废酸中的铁元素白白浪费），并且产生了大量的固体废物，增加了社会固废处置负担，更有甚者造成了环境污染。为此，我司积极开发该废酸利用技术，近期针对印染行业开发的硫酸铝铁产品不仅生产成本极低，并且有着很好的处理效果。本文将针对生产工艺、注意事项及应用效果逐一介绍，希望对广大同行业能有一定的借鉴价值。
2.主要原料
（1）废硫酸：徐州钛白化工有限公司，酸度：23%左右，铁含量：4%左右；
（2）含铝污泥：徐州华昌铝材制品有限公司，氧化铝含量：38%左右；
（3）七水硫酸亚铁：徐州徐州钛白化工有限公司，亚铁含量：18.5%左右。
3.生产工艺
硫酸铝铁可以理解为硫酸铝和硫酸铁的混合物，如果先加入含铝污泥反应，反应半成品中肯定会被引入大量氯离子，而氯离子对不锈钢设备具有严重腐蚀性，阻碍了后续氧化亚铁工艺的进行，所以只能先将废硫酸中的亚铁氧化为三价铁，氧化结束后再加入铝泥消耗废酸酸度。
涉及主要化学反应：（1）4FeSO4 + O? +2H2SO4 → 2Fe2(SO4)3 + 2H?O；
（2）2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H?O.
（1）投废硫酸20吨、七水硫酸亚铁1吨至溶解池，溶解搅拌后10分钟后泵入聚合硫酸铁反应釜，投加少量催化剂、氧化剂开始反应；
（2）观察反应压力曲线变化，严格控制催化剂投加量，预计反应已完成约80%时停止投加催化剂，继续投加氧化剂，待釜内压力升高后没有明显降低迹象且曲线基本平稳后，再循环10分钟方可出料；
（3）将半成品转入下一道工序放应池，投加1.5吨含铝污泥，加热至80度左右，反应1个小时左右，反应结束；
（4）经过压滤机压滤去渣，检测，复配成标准产品后转入成品罐待发货；
4.产品特性
产品为黑褐色，由于所用原料均为废料，主要成分含量有一定波动，我司产品主要成分平均含量：铁含量约5.8-6.2%（其中二价铁含量0.5-1%），氧化铝含量约2-2.5%，硫酸酸度约1.5-2.0%。
5.注意事项
反应整个过程亚硝酸钠催化剂投加量不超过常规生产经验值的75%，我司每吨半产品催化剂单耗控制在1.35Kg以内。严格控制催化剂投加量以及第二步中要求反应结束后再循环10分钟的主要目的是为了确保催化剂全部被消耗以及生成的氮氧化物全部被消耗，以避免在后续生产中半成品中氮氧化物气体对操作人员造成伤害或是对环境造成污染。
6.主要应用
该絮凝剂主要针对印染污水研发，外采印染污水实验室混凝实验数据显示（同样有效成分投加量）明显优于我们本司的硫酸铝、聚合硫酸铁或是硫酸亚铁溶液任何一个产品。具体原因目前并无明确的理论支撑，很可能三价铁离子、二价铁离子与铝离子互相影响，产生了协同作用的结果。另，由于产品了含有一定的游离酸，污水厂在污水处理过程中不需要单独考虑加酸调节PH值环节，节约了运营成本。
7.经济价值及社会意义
废硫酸单价-80元/吨，单耗约0.85吨/吨产品，价值-68元；七水亚铁单价50元，单耗约0.05吨/吨产品，价值2.5元；含铝污泥单价-400元，单耗约0.065吨/吨产品，价值-26元；其他催化剂及氧化剂合计约12元，材料成本总计约-79元。以每吨产品50元出厂，由于印染污水对药剂需求量大，收益必定相当可观。
8.结论
该工艺为该类废硫酸提供了更好的利用渠道。我司投料比为废硫酸︰七水亚铁︰含铝污泥 = 20︰1︰1.5，产品主要指标如下：铁含量约5.8-6.2%（其中二价铁含量0.5-1%），氧化铝含量约2-2.5%，硫酸酸度约1.5-2.0%。生产过程简单，容易操作，风险小，但需要高度关注氮氧化物可能产生的危害，催化剂投加量控制是关键。
该工艺可大大降低产废企业处置成本，同时避免了常规中和处置过程中固体废物的产生，减轻了社会环境压力。真正实现了资源充分利用，变废为宝，值得推广。
参考文献
（1）严荷莲 《水处理药剂及配方手册》 中国石化出版社，2001.4