王汉栋
阳泉市环境监测站，山西 阳泉 045000 摘要：氧化铁生产产生的含铁硫酸铵废液和洗涤废水中含有铁、硫酸根、铵等离子。采用化学沉淀、过滤、蒸发等方法处理该废水可回收废水中的硫酸铵、氧化铁、处理后的废水可回用于生产。
关键词：氧化铁；硫酸铵；废水处理；过滤；蒸发
中图分类号：X781
文献标识码：A
文章编号：1009-2455（2000）06-0031-03 Treatment and Utilization of Liquid Wastes from Production of lron Oxide
WANG Han-dong Abstract：The iron-containing liquid waste and waste wash water with ammonium sulphate from the production ofiron oxide contain ions of iron，sulphate，ammonium，etc.Treatment of the said wastewater by chemical precipitation，filtration，evapora tion，etc.，may recover the ammonium sulphate and iron oxide in the wastewater，and the wastewater after the treatment can be reused in the production.
Key words：iron oxide；ammonium sulphate；wastewater treatment；filtration；evaporation 概述 氧化铁是一种重要的无机材料，广泛应用于磁性材料、涂料、电子、建材等行业。氧化铁生产过程主要是原料净化、合成、过滤、洗涤、干燥、培烧等，产生的废液主要有含铁硫酸铵废液和洗涤废水。通过实验，提出了治理废液和回收有用产品的方法，可将废液中的氧化铁、硫铵全部回收；将洗涤废水中的固体物、氨氮、硫酸根等分离、回收，处理后的清水循环利用。 1 废水组成 1.1 含铁硫酸铵废液的组成
氧化铁生产过程中产生的含铁硫酸铵废液的组成见表1。该废液可作为工艺用水重复利用，同时还可提高硫酸铵溶液的浓度，以利于回收硫铵。 表1 含铁硫酸铵废液的组成| 废液成份 | （NH4）2SO4 | 固体物 | Fe2+ | Fe3+ | | 废液浓度/（g.L-1) | 286 | 0.20 | 8.74 | 0.60 | 1.2 洗涤废水组成
由于洗涤水使用的是去离子水，所以，洗涤废水中除了固体物和硫酸铵外，其它溶质很少。洗涤废水的组成见表2。 表2 洗涤废水的组成| 废液成份 | 固体物 | NH3-N | SO42- | | 废液浓度/（g.L-1) | 0.8 | 2.2 | 4.6 | 2 废水处理工艺 2.1 含铁硫酸铵废液的处理方法
将含铁硫酸铵废液置于反应釜中，控制一定的温度，并在搅拌条件下，通入净化空气，加入适量的处理剂，进行反应。至反应结束后，加入絮凝剂(PAM)，使固体物絮凝沉淀，过滤，滤饼经洗涤、干燥、培烧，可得氧化铁(Ⅰ)；滤液经蒸发、干燥，回收硫酸铵，从而使含铁硫酸铵废液全部回收利用。
2.2 洗涤废水处理方法
由于洗涤水使用的是去离子水，所以，洗涤废水中除了固体物和硫酸铵外，其它溶质很少，因此，洗涤废水可作为工艺补充水回用于氧化铁生产过程中，而不会影响氧化铁产品的质量。
剩余的洗涤废水通过精滤、干燥、培烧回收氧化铁(Ⅱ)。滤液经石灰乳中和、沉淀，除去硫酸根，产生的硫酸钙可用作水泥生产的原料或用于建材行业。除去硫酸根的废水，经汽提、吸收可获得质量分数为15％左右的氨水，它既可作为产品销售，又可作为原料用于氧化铁生产中。汽提塔底出水送往水处理站，生产洗涤水或蒸汽。经此过程处理的废水水质情况见表3。 表3 洗涤废水处理后的水质情况 | 成份 | 固体物 | NH3-N | SO42- | | 浓度/（g.L-1) | ＜2.0 | 88.0 | 186.0 | 2.3 废液处理工艺流程
氧化铁产生的含铁硫酸铵废液和洗涤废水处理工艺流程，如图1所示。
3 讨论 3.1 含铁硫酸铵废液处理反应机理探讨
根据生产实践并借鉴有关文献报道[1]，控制一定的反应条件，亚铁溶液与碱在空气氧化条件下，可反应生成铁黄（FeOOH），其反应式为： 4Fe2+ + 8OH- + O2 → 4FeOOH + 2H2O
在这里，为了与氧化铁生产相一致，并考虑到回收氧化铁产品的质量，工艺用碱采用回收的氨水(NH4OH)或洁净的碳铵(NH4HCO3)，具体反应式如下： 4Fe2+ + 8NH4OH + O2 → 4FeOOH + 8NH4+ + 2H2O
4Fe2+ + 8HCO3- + O2 → 4FeOOH + 8CO2 + 2H2O 在上述氧化沉淀反应过程中，由于Fe2＋浓度较低，约为0.15～0.20 mol/L，生成的铁黄颗粒较小，过滤比较困难。因此，采用絮凝沉降法，加入絮凝剂(PAM)，使细小颗粒凝聚成团，以利于过滤分离。生成的铁黄本身可用作涂料，也可经培烧，得到氧化铁。
3.2 洗涤废水处理探讨
洗涤水使用的是去离子水，所以，洗涤废水中除含有SS、SO42-和NH3-N外，其它溶质很少。洗涤废水中所含的SS、SO42-、NH3-N，其处理方法很多，根据污染物的性质和本地水资源短缺、污染严重等实际情况，选择如下处理方法。
洗涤废水中的SS，基本上是碳酸亚铁，浓度约为0.8 g/L，且颗粒较小，过滤较难，通过实验，选用精滤塔过滤，可有效地去除废水中的SS。滤饼经干燥、培烧，可回收得到氧化铁(Ⅱ)。其反应式为：
4FeCO3 ＋ O2 → 2Fe2O3 ＋ 4CO2
洗涤废水除去碳酸亚铁后，于中和沉淀池中，加入石灰乳，以除去SO42-，沉淀池上层清液经精滤塔过滤，以除去残留的CaSO4。
对于NH3-N的处理技术，已有很多报道[2～4]，处理方法也多种多样，如汽提法、吹脱法、离子交换法、生化法等。在此，由于少量的NH3-N存在，不影响废水处理后循环利用，因此，通过实验，调节pH＝11左右，采用汽提、吸收法，可得到质量分数为15％左右的氨水，并使NH3-N的去除率大于95％，也就是使NH3-N降到100mg/L以下。具体处理效果见表3。 4 废液回收所得产品质量及经济效益 4.1 回收所得产品质量
采用上述方法回收的Fe2O3产品质量见表4。回收所得(NH4)2SO4产品质量见表5。 表4 回收氧化铁产品质量| 指标 | 氧化铁（Ⅰ） | 氧化铁（Ⅱ） | | Fe2O3 | ＞99.0 | ＞99.0 | ＞99. | | SiO2 | 0.03 | 0.02 | 0.02 | | Al2O3 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | | MnO | 0.16 | 0.14 | 0.14 | | CaO | 0.09 | 0.08 | 0.04 | | MgO | 0.03 | 0.02 | 0.02 | | 水溶盐 | 0.16 | 0.11 | 0.12 | 表5 回收硫酸铵产品质量 % | 指标 | 1 | 2 | | N含量 | ＞20.0 | ＞20.0 | | 水分 | 0.20 | 0.14 | | 游离酸 | 0.04 | 0.03 | | 水不溶物 | 0.03 | 0.02 | | 铁含量 | ＜0.005 | ＜0.005 | 4.2 经济效益分析
氧化铁生产废液处理工艺的经济效益，以年处理废液10×104m3（其中含铁硫酸铵废液约 2×104m3，洗涤废水约8×104m3）计算。年可回收氧化铁约310 t，硫铵约5780 t。其年综合处理成本约为146万元，回收产品收入约为342万元，则年可创利196万元，因此，具有较好的经济效益。 5 结语 （1）?从氧化铁生产过程的含铁硫酸铵废液中，回收硫铵和氧化铁，工艺简单可行，操作方便，产品质量合格，废液全部回收利用。
（2）?氧化铁生产过程中的洗涤废水经治理后，可循环利用，这对水资源短缺的地区是非常有益的。
（3）?采用本文所述工艺，不仅可回收氧化铁、硫酸铵和氨水，而且可有效去除污染物，实现废物资源化，保护生态环境，同时，还能创造利润，节省生产成本，具有良好的环境效益和经济效益。 参考文献 [1]?都有为.铁氧体[M]?江苏：科学技术出版社，1996?
[2]?唐受印，等.?废水处理工程[M]?北京：化学工业出版社，1998，175～179?
[3]?国家环境保护局.石油石化工业废水治理（废水卷）[M]?北京：中国环境科学出版社，1992?
[4]?沈耀良，等.?吹脱法去除渗滤液中氨的动力学及机理[J]?污染防治技术，1999，12 （2）：67～70?
作者简介：
王汉栋（1968-），男，工程师。 | 
