利用含铁尘泥制备聚合硫酸铁实验

王晓晖

（河北钢铁集团邯钢公司，河北 邯郸 056015）

利用含铁尘泥制备聚合硫酸铁实验

王晓晖

（河北钢铁集团邯钢公司，河北 邯郸 056015）

采用钢铁企业含铁尘泥为原料制备了聚合硫酸铁（PFS），并将制得的PFS用于高岭土模拟废水的处理中，考察了PFS投加量、废水pH对废水处理的影响。结果表明，当PFS投加量在40～60 mg/L时，去除浊度及COD效果明显；pH为6～7时浊度去除效果最佳。

含铁尘泥聚合硫酸铁制备絮凝剂

转炉污泥是转炉炼钢过程中湿法除尘系统产生的含铁尘泥，每吨钢可产生约12 kg干污泥。尘泥中全铁的质量分数60%左右。转炉除尘泥的利用途径是加入烧结混合料，烧结后进入高炉进行循环，是目前国内多数钢厂的做法[1]。这些固体废弃物从清洁生产的角度来看都是资源，可以作为原料的产品[2]。我国钢铁行业经过多年的努力，虽然综合利用取得相当大的成效，但附加值还有待提高。因此研究利用含铁废弃物制备水处理絮凝剂聚合硫酸铁（PFS），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。

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

仪器：电子恒温水浴锅，烧杯，自动升降搅拌机，便携式浊度仪，空压机，过滤器，320-S型pH计。

试剂：浓硫酸，双氧水，硝酸，高岭土(化学纯)。

原料：含铁尘泥。

1.2 试样的前处理

1）将尘泥放在加热槽中，分层放入烘箱中，控制干燥温度在150～200℃。保温120 min，使试样表面干燥松散，为下一步洗涤除油创造条件。

2）试样加热后立即进行洗涤除油，否则放置时间长了尘泥会重新结块影响洗涤效果。将低温加热后的尘泥和高效清洗剂按一定比例放入装满水的清洗槽中充分渗泡、搅拌。尘泥表面的油污与清洗剂化合而产生皂化。然后用大量的清水反复漂洗，直到将油污洗净。

3）清洗剂采用高温水（或通入蒸汽）并加入质量分数分别为5%的NaOH和10%的NaNO3，重复多次进行清洗，此过程要同时搅拌直至无絮状物且水清亮为止。

1.3 絮凝剂PFS的制备

PFS制备反应式：

取一定量炼钢尘泥加入烧杯中，倒入少量水，边搅拌边缓慢滴入浓硫酸，在50～70℃时恒温搅拌反应2 h左右，在反应过程中补加适量的工业H2SO4，控制溶液中SO42、Fe的摩尔比为1:1，制成硫酸亚铁溶液，过滤除去滤渣，测定硫酸亚铁溶液全铁含量。

往过滤得到的硫酸亚铁溶液中缓慢滴加双氧水，边滴加边搅拌，在50～60℃时恒温搅拌反应30 min左右，保持50～60℃加热温度缓慢滴加硝酸，加入适量催化剂，温度升至70℃反应2 h左右，通空气进行氧化，过滤，收集滤液，得到液体PFS产品。

1.4 PFS絮凝处理废水

用高岭土与自来水配制质量浓度10 g/L的高岭土悬浊液。絮凝实验时将悬浊液用去离子水稀释成质量浓度100 mg/L的模拟废水。

在烧杯中先加入高岭土模拟废水500 mL，再加入一定量的絮凝剂，用定时变速搅拌机，先以160 r/min的转速搅拌2 min，使絮凝剂充分分散在废水中，随后降低转速至60 r/min，搅拌10 min，静置，30 min后，取距液面10 mm处澄清液分析水质的浊度。

2 结果与讨论

2.1 PFS投加量对浊度去除的影响

PFS投加量对浊度去除的影响见图1。

图1 PFS投加量对浊度去除率的影响Fig 1 Effect of PFS dosage on the turbidity removal rate

由图1可以看出，随着液体PFS的投加量的增加，废水的浊度去除率逐渐增大，当PFS投加量在40～60 mg/L时，去除浊度效果明显；继续增大投加量时，浊度去除率反而会下降。当絮凝剂增加过量时，PFS本身所带电荷又使得水样中的颗粒处于一种稳定的状态，使水样的浊度增加，所以，在实际应用中，可以根据污水的污染程度，选择合适的絮凝剂投加量，以达到最佳的去除浊度的效果。

2.2 pH对高岭土废水浊度去除率的影响

pH对浊度去除率的影响见图2。

由图2可以看出，废水pH增加，絮凝剂对浊度去除能力增加，但当pH大于7以后絮凝效果下降，说明强酸强碱环境都会对絮凝剂的使用效果产生影响。PFS使用的适宜pH为6～7。

2.3 PFS的投加量对COD的影响

PFS投加量对废水COD的影响见图3。

由图3可以看出，随着液体PFS的投加量的增加，废水的COD逐渐降低，当投加量达在40～60 mg/L时，COD降低效果显著，继续增大投加量时COD反而上升。这与絮凝剂投加量对浊度去除率的影响基本一致。

图2 pH对浊度去除率的影响Fig 2 Effect of pH value on the turbidity removal rate

图3 PFS投加量对废水COD的影响Fig 3 Effect of PFS dosage on the COD of wasterwater

3 结论

综上所述，利用含铁尘泥可成功制备出絮凝剂PFS，并将合成的产品用于模拟高岭土废水的处理，当投加量在40～60 mg/L时，去除浊度及COD效果明显，PFS使用适宜的pH为6～7，在此pH范围内浊度去除效果最佳。

利用含铁尘泥制备出PFS絮凝剂，这不仅达到了节能减排的目的，还可实现社会效益和经济效益的统一。

[1]程再德,朱申红.浅谈钢铁工业固体废弃物资源化[J].天津冶金,2010(2):45-60.

[2]吾塔,臧疆文,丁国东,等.炼钢除尘泥（灰）资源化利用分析[J].新疆钢铁,2010(4):10-16.

TQ703.1

ADOI10.3969/j.issn.1006-6829.2016.05.013

2016-08-30