專利名稱：綜合利用廢棄資源聯(lián)產(chǎn)超細氧化鐵和中微量元素復合肥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的特點是利用廢棄資源聯(lián)產(chǎn)超細氧化鐵和高效中微量元素復合肥兩種產(chǎn)品。涉及環(huán)保、化工、肥料及其生產(chǎn)領域。
超細氧化鐵作為超細粉體材料在涂料和磁性材料行業(yè)，以其優(yōu)良的性能受到科技界的關注，市場需要量每年以15％的速度遞增。中微量元素肥料對農作物的增產(chǎn)增收以及提高農作物品質的作用，已被中外農業(yè)科技界證實，并受到廣泛重視。
超細氧化鐵的生產(chǎn)，在現(xiàn)有技術中一般采用傳統(tǒng)的干法和濕法。干法是將硫酸亞鐵經(jīng)焙燒、水洗、壓濾、烘干制得。該工藝不僅成本高、質量差，而且產(chǎn)生大量的SO2，嚴重污染空氣。濕法則是以硫酸亞鐵為原料，以NaOH為中和劑，制成晶核，在有鐵屑存在的氧化桶中通入空氣氧化，生成的廢液含大量Na2SO4和FeSO4，均未能利用而排放，嚴重污染環(huán)境。我國專利CN86106586A公開了以煉鐵煙道灰為原料，經(jīng)水洗、磁選、加成等七道工序，只能制出磁性氧化鐵黑，而且工藝復雜，成本高。專利CN87108286A公開的超細氧化鐵的制備，以Na2CO3與FeSO4起反應，使用干法焙燒而成。該工藝只能利用結晶硫酸亞鐵，廢硫酸無法利用，而且Na2CO3用量大，成本高，焙燒設備復雜，工藝難以掌握，產(chǎn)品質量不穩(wěn)定。德國拜耳公司在我國申請的專利CN97108790是以FeCl2為原料，加入有機烴和脂肪胺作為分散劑，使用氧化劑進行氧化。該工藝產(chǎn)品雖可獲得顆粒均勻的粉體，但氧化劑用量大，成本高，治理廢水費用大。我國專利CN94108555，以氯化鐵溶液制造氧化鐵產(chǎn)品的方法，介紹以石灰為中和劑，使用氧化劑進行氧化，生成的CaCl2難以處理。
本發(fā)明的目的在于利用鋼鐵廠的酸性廢水，取出硫酸亞鐵后的廢酸液用于水解蛋白質制取氨基酸螯合物，并用NH4OH、NH4HCO3作中和劑，使之生成(NH4)2SO4作為中微量元素復合肥的原料，消除了氧化鐵生產(chǎn)過程中的二次污染。
在肥料生產(chǎn)中，國內多數(shù)廠家直接將水淬渣和黃磷渣經(jīng)球磨后作為硅肥，因其渣中的主要成份CaSiO3不溶于水，肥效差。我國專利CN95110963介紹一種硅肥的生產(chǎn)方法，是在水淬渣中加入硫酸酸化，雖活化了硅肥。但活化后生成H2SiO3有效期短，易于失效。本工藝則采用超細氧化鐵生產(chǎn)中的副產(chǎn)稀硫酸作為原料，水解廢棄蛋白生成氨基酸螯合液，再將其活化處理水淬渣，并與造紙度液中的木質素反應生成復鹽，取得“一舉兩得”的效果，使生產(chǎn)成本大大降低。本項目同時以活性硅肥為截體。根據(jù)不同的農作物和土壤配以Zn、Fe、Cu、Mn、B、Mo等微量元素配制成高效的中微量元素復合肥。
本發(fā)明利用水淬渣廢硫酸廢棄蛋白為原料已分別申請五項專利
1、氨基酸螯合肥及其生產(chǎn)工藝，申請?zhí)?9114537.22、一種顆粒復合肥及其生產(chǎn)工藝，申請?zhí)?0112302.53、一種氨基酸螯合鐵的生產(chǎn)方法，申請?zhí)?0134366.14、一種氨基酸微量元素螯合硅肥及其生產(chǎn)方法，申請?zhí)?0113974.45、一種復合型中微量元素螯合肥及其生產(chǎn)方法，申請?zhí)?1103975.2以上專利僅部分涉及本發(fā)明的內容。
本項目的優(yōu)點是利用鋼鐵廠的廢酸，水淬渣，度鋅渣，造紙廠的廢堿液等污染嚴重難以治理的“三廢”為原料，充分利用“三廢”中的有效成份，以廢治廢，使有效成份通過化學反應消除其害，最終達到零排放。本發(fā)明采用“以廢治廢”的方法達到“化害為利，變廢為寶”的目的，使產(chǎn)品成本大大降低。利稅高達100％，增強了產(chǎn)品的競爭能力。具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。
本發(fā)明是由以下技術方案實現(xiàn)的。
鋼鐵廠的酸洗廢液含硫酸10-15％，硫酸亞鐵20-25％，在廢液中加入濃硫酸使硫酸亞鐵達到過飽和而結晶，分離出結晶后的稀硫酸濃度達35-40％，硫酸亞鐵達5-8％，用作廢棄蛋白水解成為氨基酸螯合鐵。硫酸亞鐵結晶溶解后用聚丙烯酰胺作絮凝劑沉淀雜質，經(jīng)凈化后的硫酸亞鐵飽和溶液稀釋至20-25％的濃度，攪拌下加入氨水調節(jié)PH4-4.5，常溫下通入空氣反應5-10小時，生成晶核，將其加入4倍量裝有濃度為15-25％的硫酸亞鐵氧化桶中，升溫至50-75℃，通入空氣進行氧化，產(chǎn)生的H+用碳酸氫銨或氨水中和至PH2.5-3.5，當反應液中的硫酸亞鐵濃度＜1％時，則停止氧化，生成的鐵黃漿經(jīng)壓濾、水洗、烘干、粉碎即為超細氧化鐵黃，焙燒后即為氧化鐵紅。
將亞鐵結晶分離出的稀硫酸和電鍍廠的含鋅廢渣加入搪瓷反應釜，加入廢棄蛋白在90-110℃下進行水解、螯合，生成氨基酸螯合鐵、鋅。 將酸性螯合液噴入水淬渣混合均勻后放置陳化，使螯合液中的H2SO4與CaSiO3反應生成H2SiO3。
在上述物料中再加入造紙廢液，使造紙廢液中的殘余NaOH與H2SiO3反應，同時與木質素反應生成穩(wěn)定的復合物。
將超細氧化鐵生產(chǎn)中排放的(NH4)2SO4廢液與物料混和后送入烘干機，烘干后經(jīng)球磨、造粒、過篩、即為中微量元素復合肥。工藝流程見附

圖1。
實施例(一)超細氧化鐵例11.亞鐵的精制在10噸酸洗廢液中加入2.5噸左右95％的濃硫酸，調節(jié)硫酸的濃度達到35％，靜置8-10小時，結晶出硫酸亞鐵，用離心機甩干，廢酸用于水解蛋白制取氨基酸螯合鐵，亞鐵結晶用純水溶解后加入聚丙烯酰胺絮凝劑50PPM，沉淀去雜，上層清液用于制備晶核和氧化反應，制取超細氧化鐵黃。
2.晶核的制備將精制的硫酸亞鐵抽入10M3晶核桶中，使?jié)舛冗_到15％，體積達到6M3。通入空氣的同時加入烷基苯磺酸鈉3.5Kg，常溫下反應4-5小時，反應為
3.氧化反應在30M3反應桶中加入18M3濃度為20％的硫酸亞鐵溶液和6M3的晶核和10Kg烷基苯磺酸鈉，升溫至75℃，通入空氣氧化并用機械攪拌。反應8小時測定PH并用氨水調節(jié)PH使之保持在3-3.5，測定硫酸亞鐵含量，保持在15-20％，不足則加入飽和溶液補充。當溶液體積達到28M3時，停止加入硫酸亞鐵溶液，繼續(xù)氧化至硫酸亞鐵濃度小于1％時則為反應結束。
4、過濾、烘干、粉碎將以生成的鐵黃漿液經(jīng)壓濾機壓濾，濾液(NH)2SO4用作肥料，濾餅經(jīng)水洗后烘干至游離水份含量＜5％，加入表面處理劑脂肪酸鈉0.5％，攪勻后粉碎，即為氧化鐵黃成品。
5、超細氧化鐵紅的生成將氧化鐵黃送入帶有攪拌的焙燒爐中，加熱至250-300℃脫水，生成超細氧化鐵紅。
例2在30m3的反應桶中加入20％的硫酸亞鐵20m3，將碳酸氫銨用清水溶解使之成為飽和溶液，在空氣和機械攪拌下加入，使之生成FeCO3，硫酸亞鐵與碳酸氫氨的摩爾比為1∶2-2.2，繼續(xù)通入空氣氧化5-8小時后壓濾，濾液(NH4)2SO4作為復合肥的原料，濾餅經(jīng)煅燒、粉碎即為超細磁性材料。
(二)高效中微量元素復合肥1、廢棄蛋白質的水解、螯合在3000升的搪瓷反應釜中加入800Kg廢棄蛋白質，加入2000升30-35％的含有硫酸亞鐵的廢硫酸液，加熱水解2小時后，加入含鋅廢渣100Kg，繼續(xù)水解螯合6小時，生成氨基酸螯合鐵、鋅。
2、將酸性氨基酸螯合液3000Kg加入水淬渣20噸中混合均勻，使其H2SO4與Ca2SiO3反應生成H2SiO3
3、活化處理的硅肥經(jīng)陳化后，加入造紙廢液使PH達到8，造紙廢液中的余堿與H2SiO3反應生成Na2SiO3，同時與木質素生成復合物。
4、在活性中微量元素肥料中加入超細氧化鐵生產(chǎn)中產(chǎn)生的二次廢液(NH4)2SO4混均后，進入滾筒干燥機烘干，經(jīng)球磨，再加入粘合-崩解劑造粒，則為顆粒中微量元素肥料。
權利要求
1.一種綜合利用廢棄資源聯(lián)產(chǎn)超細氧化鐵和高效中微量元素肥料的方法，是利用鋼鐵廠的酸洗廢液、水淬渣、鍍鋅廢渣和造紙廠的廢堿液為主要原料，生產(chǎn)超細氧化鐵和高效中微量元素復合肥。
2.根據(jù)權利要求1所述的超細氧化鐵的生產(chǎn)方法是將酸洗廢液加入濃硫酸，使之達到飽和，結晶出硫酸亞鐵后稀硫酸用于生產(chǎn)氨基酸螯合鐵，結晶精制后用于生產(chǎn)晶核，氧化反應后生成超細氧化鐵黃。生產(chǎn)中以氨水或碳酸氫銨作中和劑，生成酸酸銨用作中微量元素的原料，超細氧化鐵加熱焙燒，即為超細氧化鐵紅。
3.根據(jù)權利要求1所述的高效中微量元素復合肥的生產(chǎn)方法是，將廢棄蛋白加入超細氧化鐵生產(chǎn)中副產(chǎn)的稀硫酸內進行水解、螯合，生成氨基酸螯合鐵、鋅，將其噴入煉鐵廠排出的水淬渣中混合均勻，去除其酸性成分，并使水淬渣中的硅酸鈣生成硅酸，PH達5-6，經(jīng)陳化后加入造紙廢液使硅酸轉化為硅酸鈉并與木質素生成復合物。
4.根據(jù)權利要求2所述晶核制備時，氨水的加入量是控制PH4-4.5，氧化反應時碳酸氫銨或氨水的加入量是控制PH2.5-3.5，反應溫度50-75℃，超細氧化鐵黃焙燒成為超細氧化鐵紅，焙燒溫度為250-300℃。
5.根據(jù)權利要求3所述的水解蛋白質生成氨基酸螯合鐵、鋅，其廢棄蛋白與稀硫酸的質量比為1∶1.8-2.5，反應溫度90-120℃，反應時間5-10小時。生成的氨基酸液與水淬渣反應，其質量比為1∶5-20，造紙廢液的加入量為15-30％，超細氧化鐵廢液硫酸銨的加入量為20-50％。
全文摘要
本發(fā)明以鋼鐵廠的酸洗廢液為原料,提取的硫酸亞鐵精制后生產(chǎn)超細氧化鐵。廢硫酸加入廢棄蛋白經(jīng)水解、螯合反應后生成氨基酸微量元素螯合物,并以煉鐵廠廢棄的水淬渣作中和劑,以造紙廠的廢液作為穩(wěn)定劑。生產(chǎn)高效活性硅肥,再吸附超細氧化鐵生產(chǎn)中排放的二次廢液硫酸銨則成為品質優(yōu)良的有機、無機復合型高效中微量元素肥料。本發(fā)明充分利用不同“三廢”中的有效成分,采用“以廢治廢”的方法“變廢為寶,化害為利”。不但消除了污染,而且大大降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號B09B3/00GK1386709SQ0111362
公開日2002年12月25日 申請日期2001年5月21日 優(yōu)先權日2001年5月21日
發(fā)明者邵建華 申請人:邵建華