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摘要：当前，国内许多聚铁生产厂家都是用硫酸亚铁或者硫酸渣作为原料合成聚合硫酸铁，在合成过程中使用了氧化剂和催化剂。本工艺用氧化铁红直接与硫酸反应一步法合成聚铁，无需氧化剂和催化剂，无需增加设备，铁红可以从鄂钢薄板厂购买，硫酸使用经济硫酸，两者都价格低廉，因此该工艺成本低廉。
关键词：氧化铁红；聚合硫酸铁；合成；
Abstract: At present, many domestic poly iron manufacturers are using ferrous sulfate and sulfuric acid slag as raw material for the synthesis of polymeric ferric sulfate, oxidant and catalyst used in the synthesis process. Red iron oxide for the process of direct synthesis of poly ferric sulfate reaction in one step, without the need of oxidant and catalyst, without adding equipment, iron oxide red could be purchased from Hubei steel sheet plant, sulfuric acid using sulfuric acid, both low price, so the process has the advantages of low cost.
Key words: iron oxide red; polymeric ferric sulfate; synthesis
在焦化生产过程中会产生大量的酚氰污水，污水中含有大量有害物质，如不充分处理将造成严重环境污染、资源浪费。本方法是利用薄板厂酸洗产生的铁红与经济硫酸反应直接合成聚合硫酸铁的工艺。将聚铁用于酚氰污水处理，将处理后的污水用于炼钢循环水再利用，这样可以达到减少环境污染，充分利用再生水源的目的。
1、理论依据
以中钢协《冶金标准化与质量》、《工业水处理技术》为依据。
2、反应原理
反应式：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O
mFe2(SO4)3+mnH2O=[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m+mn/2H2SO4
利用聚铁破坏酚氰污水中悬浮物的稳定性达到絮凝作用、与酚氰污水中有害物质反应达到去除有害物质作用。
3、实验过程
本实验从以下三个主要影响因素进行实验：
硫酸浓度
硫酸与铁红的质量比
反应时间
3.1 硫酸浓度：
将硫酸浓度以30%、40%、50%、60%、70%，分别与一定质量的氧化铁红（实验室定在30克）反应，反应时间暂时定在3.5小时，浓硫酸与铁红质量比暂时定在1.7倍，实验平均数据如下：所得产品密度（ρ）分别是：1.25、1.47、1.34、1.28；全铁含量(%)分别是：9.86、12.9、10.8、10.51；成本(元/吨)分别是：511.85、433.06、604.93、639.68，当硫酸浓度达到70%时由于反应液太少无法反应。则产品品质及吨成本在40%时最好。
理论分析：硫酸与氧化铁红的反应主要是硫酸与氧化铁红中的三氧化铁生成硫酸铁，再进一步聚合成聚铁。当硫酸浓度过低时，产品全铁浓度过低；当硫酸浓度过高时，浓硫酸与材料表面的铁迅速反应，形成一层致密的膜，不能进一步反应，即所谓的钝化效应；当浓度为40%时可以平衡以上问题，效果最佳
结论：硫酸浓度40%时生产成本最低、产品品质最好。
3.2 硫酸与氧化铁红的质量比：
根据硫酸与氧化铁的反应式：硫酸与铁红反应的摩尔比为3:1，硫酸与铁红理论质量比为1.7，实验室将质量比例按1.5、1.7、1.9、2.1做一组重复实验，硫酸浓度40%，氧化铁红30克，反应时间3.5小时，实验平均数据如下：产品密度分别是：1.36、1.50、1.32、0.97；全铁含量(%)分别是：8.8、12.4、9.35、7.3；产品吨成本分别是：609.5、435.8、579.1、699.8。所以产品吨成本随原材料质量比变化而变化，当质量比从1.5增加到1.7时吨成本呈递减趋势；当质量比从1.7增加到2.1时吨成本有升高趋势；而1.7时产品吨成本最小，并且产生产品品质也最好。
理论分析：根据硫酸与氧化铁的化学反应式，两者的质量比大约1.7，当硫酸量少时，与铁离子反应的硫酸根量不足，所以难于将氧化铁完全溶解，因此产品浓度过低、全铁含量也低；当两者质量比大于1.7，产品里面含有过量的硫酸，导致产品浓度过低，进而全铁含量过低，同样达不到国家标准，并且多余的硫酸增加了原料成本。当两者的质量比为1.7时正与实验室的结果与反应方程式的理论正好一致。
结论：硫酸与氧化铁红质量比为1.7时，生产成本最低、产品品质最好。
3.3反应时间：
此反应的关键是尽可能与铁红中的氧化铁反应，资料显示：反应时间一般为3.5小时，根据这一线索，我们将反应时间定从2.5、3、3.5、4小时进行一系列重复实验，硫酸与铁红反应的质量比为1.7，硫酸浓度用40%，氧化铁红30克，实验平均数据如下：产品密度分别是：1.26、1.35、1.49、1.45；全铁含量(%)分别是：9.12、10.87、12.3、11.16；吨成本分别是：561.5、507.4、420.2、517.3。因此，产品吨成本随反应时间的变化而变化，反應时间由2.5至3.5生产成本呈递减趋势；反应时间由3.5至4小时生产成本呈递增趋势， 3.5小时成本最低。所以最佳反应时间为3.5小时，产生产品品质最好。
理论分析：聚合硫酸铁的合成是一种聚合反应，需要一定的时间。当反应还没达到时间，硫酸与氧化铁没有反应、聚合完全，致使产品全铁浓度不够，并且原材料没有充分利用，造成原材料浪费，成本增加；当时间超过3.5小时时，虽然产品密度和全铁含量都达标，但由于时间过长，产品水分过度蒸发，使得产品体积过少，并且部分产品由于结晶而产生沉淀，造成损失，使得成本过高，再由于时间继续增加，破坏了原有的聚合平衡，还增加了生产时间、浪费了人力，水、电、蒸汽；当时间在3.5小时时反应刚好完成，此时产品品质最佳、生产成本最低。
结论：反应时间为3.5小时，生产成本最低。
3.4 总结论：
本工艺最佳配方是：硫酸浓度为40%；硫酸与铁红的质量比为1.7：1；反应时间为3.5小时。
4、成本核算
由上述可知：本工艺吨成本为420.2元，而公司外购价格是730元/吨，则本工艺吨成本可节约730-420.2=309.8元。目前我公司每年大约外购2000元/吨聚铁，本工艺需要两人操作，按每人每年5万元工资计算，人工成本为每年10万元，则本工艺每年可节约成本2000×309.8-10万≈62万元。
参考文献
[1]周本省工艺水处理技术化学工业出版社 2011年4月
[2]赵斌冶金企业质量标准化管理冶金标准化与质量 2008年05期
[3]龙腾锐环境污染治理技术与设备2010年10月
关键词：氧化铁红；聚合硫酸铁；合成；
Abstract: At present, many domestic poly iron manufacturers are using ferrous sulfate and sulfuric acid slag as raw material for the synthesis of polymeric ferric sulfate, oxidant and catalyst used in the synthesis process. Red iron oxide for the process of direct synthesis of poly ferric sulfate reaction in one step, without the need of oxidant and catalyst, without adding equipment, iron oxide red could be purchased from Hubei steel sheet plant, sulfuric acid using sulfuric acid, both low price, so the process has the advantages of low cost.
Key words: iron oxide red; polymeric ferric sulfate; synthesis
在焦化生产过程中会产生大量的酚氰污水，污水中含有大量有害物质，如不充分处理将造成严重环境污染、资源浪费。本方法是利用薄板厂酸洗产生的铁红与经济硫酸反应直接合成聚合硫酸铁的工艺。将聚铁用于酚氰污水处理，将处理后的污水用于炼钢循环水再利用，这样可以达到减少环境污染，充分利用再生水源的目的。
1、理论依据
以中钢协《冶金标准化与质量》、《工业水处理技术》为依据。
2、反应原理
反应式：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O
mFe2(SO4)3+mnH2O=[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m+mn/2H2SO4
利用聚铁破坏酚氰污水中悬浮物的稳定性达到絮凝作用、与酚氰污水中有害物质反应达到去除有害物质作用。
3、实验过程
本实验从以下三个主要影响因素进行实验：
硫酸浓度
硫酸与铁红的质量比
反应时间
3.1 硫酸浓度：
将硫酸浓度以30%、40%、50%、60%、70%，分别与一定质量的氧化铁红（实验室定在30克）反应，反应时间暂时定在3.5小时，浓硫酸与铁红质量比暂时定在1.7倍，实验平均数据如下：所得产品密度（ρ）分别是：1.25、1.47、1.34、1.28；全铁含量(%)分别是：9.86、12.9、10.8、10.51；成本(元/吨)分别是：511.85、433.06、604.93、639.68，当硫酸浓度达到70%时由于反应液太少无法反应。则产品品质及吨成本在40%时最好。
理论分析：硫酸与氧化铁红的反应主要是硫酸与氧化铁红中的三氧化铁生成硫酸铁，再进一步聚合成聚铁。当硫酸浓度过低时，产品全铁浓度过低；当硫酸浓度过高时，浓硫酸与材料表面的铁迅速反应，形成一层致密的膜，不能进一步反应，即所谓的钝化效应；当浓度为40%时可以平衡以上问题，效果最佳
结论：硫酸浓度40%时生产成本最低、产品品质最好。
3.2 硫酸与氧化铁红的质量比：
根据硫酸与氧化铁的反应式：硫酸与铁红反应的摩尔比为3:1，硫酸与铁红理论质量比为1.7，实验室将质量比例按1.5、1.7、1.9、2.1做一组重复实验，硫酸浓度40%，氧化铁红30克，反应时间3.5小时，实验平均数据如下：产品密度分别是：1.36、1.50、1.32、0.97；全铁含量(%)分别是：8.8、12.4、9.35、7.3；产品吨成本分别是：609.5、435.8、579.1、699.8。所以产品吨成本随原材料质量比变化而变化，当质量比从1.5增加到1.7时吨成本呈递减趋势；当质量比从1.7增加到2.1时吨成本有升高趋势；而1.7时产品吨成本最小，并且产生产品品质也最好。
理论分析：根据硫酸与氧化铁的化学反应式，两者的质量比大约1.7，当硫酸量少时，与铁离子反应的硫酸根量不足，所以难于将氧化铁完全溶解，因此产品浓度过低、全铁含量也低；当两者质量比大于1.7，产品里面含有过量的硫酸，导致产品浓度过低，进而全铁含量过低，同样达不到国家标准，并且多余的硫酸增加了原料成本。当两者的质量比为1.7时正与实验室的结果与反应方程式的理论正好一致。
结论：硫酸与氧化铁红质量比为1.7时，生产成本最低、产品品质最好。
3.3反应时间：
此反应的关键是尽可能与铁红中的氧化铁反应，资料显示：反应时间一般为3.5小时，根据这一线索，我们将反应时间定从2.5、3、3.5、4小时进行一系列重复实验，硫酸与铁红反应的质量比为1.7，硫酸浓度用40%，氧化铁红30克，实验平均数据如下：产品密度分别是：1.26、1.35、1.49、1.45；全铁含量(%)分别是：9.12、10.87、12.3、11.16；吨成本分别是：561.5、507.4、420.2、517.3。因此，产品吨成本随反应时间的变化而变化，反應时间由2.5至3.5生产成本呈递减趋势；反应时间由3.5至4小时生产成本呈递增趋势， 3.5小时成本最低。所以最佳反应时间为3.5小时，产生产品品质最好。
理论分析：聚合硫酸铁的合成是一种聚合反应，需要一定的时间。当反应还没达到时间，硫酸与氧化铁没有反应、聚合完全，致使产品全铁浓度不够，并且原材料没有充分利用，造成原材料浪费，成本增加；当时间超过3.5小时时，虽然产品密度和全铁含量都达标，但由于时间过长，产品水分过度蒸发，使得产品体积过少，并且部分产品由于结晶而产生沉淀，造成损失，使得成本过高，再由于时间继续增加，破坏了原有的聚合平衡，还增加了生产时间、浪费了人力，水、电、蒸汽；当时间在3.5小时时反应刚好完成，此时产品品质最佳、生产成本最低。
结论：反应时间为3.5小时，生产成本最低。
3.4 总结论：
本工艺最佳配方是：硫酸浓度为40%；硫酸与铁红的质量比为1.7：1；反应时间为3.5小时。
4、成本核算
由上述可知：本工艺吨成本为420.2元，而公司外购价格是730元/吨，则本工艺吨成本可节约730-420.2=309.8元。目前我公司每年大约外购2000元/吨聚铁，本工艺需要两人操作，按每人每年5万元工资计算，人工成本为每年10万元，则本工艺每年可节约成本2000×309.8-10万≈62万元。
参考文献
[1]周本省工艺水处理技术化学工业出版社 2011年4月
[2]赵斌冶金企业质量标准化管理冶金标准化与质量 2008年05期
[3]龙腾锐环境污染治理技术与设备2010年10月