Способ получения сульфата железа (ш)

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 1966016

Союз Советсккн

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24. 03 ° 80 (21) 2928377/23-26 с присоелннениеем заявки етй (23) Приоритет

Опубликовано 15.10.82. Бюллетень М 38

Дата опубликования описания 15.10.82 (5I)M. Кд.

С 01 G 49/14

9кударатвснный комнтет

СССР но делам нэебретенкй и еткрытнй (53) УДК 661. 872.

532-12 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г. Л. Звягинцев, В. Г. Зайцева, В. А. Зотова, В. В. Стрельцов, Э. A. Карпович и И. П. Воробьева

Сумский Филиал Харьковского ордена Ленина политехнического института им. В. И. Лепнина

ЙА fPg;" 1,;. (71) Заявитель й! 15С! Е,;,: . ".,, БИ . 0;.-;.„ (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА ЖЕЛЕЗА!О) 1

Изобретение относится к способам получения железного коагулянта, предназначенного для очистки промышленных, сточных и поверхностных вод.

Известен способ получения железных коагулянтов на основе окисления сульфата железа (II!) азотсодержащими соединениями (1 J.

Недостатком указанного способа является необходимость использования азотной кислоты либо окислов азота, что не может найти широкого применения при получении железного коагулянта, так как зто привело бы к выбросув атмосферу около 7,5 тыс. т 1003 Н!!0 на 10 тыс. т сульфата железа (!1), а при использовании окислов азота коагулянт может иметь соединения азота, что нежелательно.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сульфата железа (III), основанный на 1 окислении сульфата железа (!I) кисло-

2 родом при высокой температуре - 650 С под давлением (0,6-1,0) -10 Па в аппарате кипящего слоя. Повышение температуры в слое более 500 С резко интенСифицирует процесс и позволяет достичь высокой степени окисления,, но приводит к частичному разложению сульфата железа (III), в результате чего в готовом продукте повышается содержание нерастворимого осадка до 203(2 3.

Недостатком данного способа является то, что процесс идет при высокой температуре без утилизации сернистого газа, в результате чего процесс усложняется.

Цель изобретения - упрощение процесса эа счет снижения температуры и исключения стадии очистки отходящих газов от сернистого ангидрида в производстве двуокиси титана.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения сульфата железа (I!I) путем окисления раствора сульфата железа (II), явля3 9660 ющегося отходом производства двуокиси титана кислородсодержащим газом с последующим выделением целевоro продукта, в качестве кислородсодержащего гаэа используют отходящие газы со ста- дии прокалки метатитановой кислоты производства двуокиси титана при поддержании в них объемного соотношения

О :SO =(100-200):1 и окисление ведут при 50-90вС, рН=,4,5-6,0 и начальной !о концентрации раствора 100-200 г/л.

Кроме того, с целью снижения содержания сульфата двухвалентного железа в целевом продукте процесс ведут до достижения соотношения Fe>(S04) . Is

FeSO4 =(6,0-6,5):1 и выпавший при этом осадок сульфата железа (I!) отделяют и направляют,на стадию приготовления исходного раствора.

Укаэанные режимы в сочетании с за- 2о данным соотношением 02.SO>-(100-200):

:1 по объему 100-200 г/л сульфата железа (!!) обеспечивают сдвиг реакции в сторону образования сульфата трехвалентного железа и максимальную аб- 2s сорбцию окислов серы, содержащихся в отходящих промышленных газах.

Способ осуществляют следующим образом.

Отходящие дымовые газы поступают в абсорбер с содержанием кислсурода воздуха 10,0-20,0 об. 3 и SO< 0,11 об. /. Абсорбер орошают поглотительным раствором сульфата железа (II)

100-200 г/л. Орошение осуществляется в замкнутом цикле.

В качестве абсорбента используют различные композиции, полученные методом растворения в воде FeS04 7 Н О, образующегося в качестве побочных продуктов на стадиях выщелачивания титаносодержащегося плава, сконцентрированных методом вакуум-кристаллизации.

Раствор FeS04(II) специально накапливается на начальной стадии предлагаемого процесса при контакте сернистого ангидрида и кислорода отходящих газов. Температуру обрабатываемого водного раствора железа отходящих о поддерживают в интервале 50-90 С.

В результате контактирования отходящих промышленных газов с водным раствором двухвалентного железа происхо.дят следующие физико-химические про55 цессы.

Водный раствор сульфата железа (!!) ок1сляется кислородом воздуха в присутствии сернистого ангидрида, содер16 жащегося в отходящих промышленных газах, до сульфата железа (Ill) по суммарной реакции

2FeSO4 Ы, О - Fe<(SO<)

Вследствие этого происходит улавливание сернистого ангидрида с одновременным образованием сульфата трехвалентного железа.

Попутно сульфат железа (!!!) абсорбирует серный ангидрид, очищая таким образом промышленные газы от указанного соединения серы. Операцию контактирования реагентов осуществляют при рН среды 4,5-6,0 и темпеоату" ре 50-90 С.

П о .достижении соотношения Fe(S04 ))Э:

:FeSO4=6,5:1 выпавший осадок сульфата железа (II) отделяют и направляют на стадию приготовления исходного раствора, а жидкий раствор сульфата железа (III) из сборника и технологичес кого процесса направляют на выпарную установку, Таким образом снижается температура до 50-90 С, утилизируются сернистые газы, что ведет к упрощению процесса в целом.

Пример " Отбирают 20000 м

3 дымовых газов после прокалочных печей с содержанием 3,2-8,1 г/мм, соотношеЭ ние SO .0 =1:100 по объему и направляют в бак продукционного раствора.

В последнем они охлаждаются до 5090 С. Охлажденные газы вводят снизу в абсорбер, а сверху путем распыливания подают 800 кг водного раствора сульфата железа (II) с температурой

50 С.

Указанный водный раствор предварительно готовят в отдельной емкости с концентрацией 100 г/л по сульфату железа (II). В результате контакта с отходящими газами водного раствора емпература реакционной смеси устанавливается равной 50-90 С, рН 4,56,0, отношение Fe2(SO„) .FeS0„=6,5:1.

Двухвалентное железо доокисляют отходящими прокалочными газами, содержащими кислород и сернистый ангидрид, которые укрепляют раствор, а сами в свою очередь охлаждаются до 90ОС. По окончании реакции окисления раствор направляют в продукционный бак, выпавший осадок двухвалентного железа отделяют и направляют на стадию приготовления поглотительного раствора, а в абсорбер подают свежую порцию сульфата железа (!!). Скорость газа в системе 10-12 м /с. Полученный про-, дукт представляет собой раствор же966016

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

368190. кл, С 01 G 49/12, 1973 °

2. Ткачев К. В. и др. Технология коагулянта. Л., "Химия", 1978, с. 152153 (прототип). . раж 509 .Подписное ород, ул. Проектная, 4 лезного коагулянта темно-коричневого цвета со следующим содержанием соединений железа, Fey(SO„)s 40-43(200 г/л)

Fe<+ 0,1 S

Н.О. 0,5-1,0

H@SO c8 1-3

Tj 0,3-0 5

Как следует из приведенных данных, полученный по предлагаемому способу железоокисный коагулянт не уступает по своему качеству выпускаемому промышленностью APg(SO )S ТУ 6-08-291-74.

Результаты физико-химической очистки вод с использованием A02(SO<)> рав-1 ноценны результатам при использовании трехвалентной соли железа Fc2(SO<)S .

В некоторых случаях процесс хлопьеобразования с Ге (SO )s происходит намного интенсивнее, чем c AP(SO )S . 20

Выход готового железного коагулянта составляет 100 кг/ч.

Пример 2. Отбирают 20000 м отходящих горячих газов с содержанием:

Сернистый ангидрид, r /нм 3,2-8, 1 25

Серный ан гидрид, r /нм 1, 2-3, 3

Кислород, об. 3, 20, 0

- пропускают через продукционный раствор, укрепляют его. Охлажденные до

9DоС газы поступают снизу в реакцион- зо ную камеру (концентрация 200 r /л) .

Абсорбент предварительно готовят в отдельной емкости путем растворения сульфата железа (!!) в воде. Температура реакционной смеси устанавливает- З ся 80-90 С, рН 4,5-6,0. Вследствие процесса окисления образуется жидкий сульфат железа (III) и двухвалентное железо в количестве 2,36 „ отношение

Fe (SO4)> .FeSO4= 6,4:1,О. При таком содержании Fe выпадает в осадок, его отделяют, растворяют и отправляют на рециркуляцию. Раствор Fe (SO<)> с концентрацией 400 г /л в дальнейшем можно кристаллизовать и подвергать сушке, либо в виде раствора поставлять потребителю для очистки вод.

Использование предлагаемого способа получения железного коагулянта окисного по сравнению с существующими существенно упрощает технологический процесс производства железо-окисного коагулянта вследствие исключения необходимости специальной подготовки сырья. Одновременно увеличивается сырьевая база получения коагулянта

ВНИИПИ Заказ 7764/33 Ти

Филиал ППП "Патент", г. Ужг нг основе отходов производства, суль" фатов двухвалентного железа и отходящих промышленных газов ° Осуществляет-, ся ведение безотходного производства двуокиси титана за счет полной утилизации вредных для окружающей среды компонентов отходящих промышленных газов и сульфата двухвалентного железа, используемых для получения сульфата трехвалентного железа, применяемого в качестве коагулянта, при очистке сточных и поверхностных вод. Производство желеэнокислого коагулянта на

40-45 дешевле по сравнению с промышленно выпускаемыми коагулянтами.

Формула изобретения

1. Способ получения сульфата железа (I!!) путем окисления раствора сульфата железа (ll, являющегося отходом производства двуокиси титана, кислородсодержащим газом с последующим выделением целевого продукта, о тл и ч а ю щ и. и с я тем, что, с целью упрощения процесса эа счет снижения температуры и исключения стадии очистки отходящих газов от сернистого ангидрида в производстве двуокиси титана, s качестве кислородсодержащего газа используют отходящие газы со стадии прокатки метатитановой кислоты производства двуокиси титана,при поддержании в них объемного соотношения 0 :SO = (100-200):1 и окисление ведут при 50-90 С, рН 4,5-о,0 и начальной концентрации раствора 100200 r /л.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения содержания сульфата двухвалентного железа в целевом продукте, процесс ведут до достижения соотношения

Fe2(5О,1)3 FeSO =(6,0-6,5):1 и выпавший при этом осадок сульфата железа (I!) отделяют и направляют на стадию приготовления исходного раствора.