探索酸洗废酸的除硅机理与条件

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[摘 要]采用氨水对废酸进行除硅，利用絮凝剂技术加快生产效率，通过实验对生产中的几个重要因素进行正交实验较得出较为合理的结果。结果表明：在PH值用压缩空气及氨水调节为10.5 时，加入絮凝剂，按50mg/l 加入，静置12h后过滤，其除硅效果可达到82 %。

[关键词]酸洗废酸；胶体吸附；硅含量

中图分类号：TQ138.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0112-01

1 前言

酸再生在冷轧中是回收酸的重要环节，在酸再生的过程中除了回收酸外还有副产品氧化铁红的产生，随着下游电子产业的发展，对氧化铁红的品质要求越来越高。在提高氧化铁红的品质中有个重要的环节就是对要处理的废酸进行除硅处理，但是固体在溶液中的吸附较为复杂，迄今尚无完满的理论1，因为吸附剂除了吸附溶质之外还可以吸附溶剂，使得整个工艺要达到较好的效果，较难实现。本文从五个方面进行探索，对废酸除硅工艺进行优化，以期达到较好的效果。

2 除硅工艺原理简介

将定量的吸附剂与一定量已知其浓度的溶液混合，在一定温度下振摇，使其平衡。澄清后，分析溶液的成分。从浓度的改变可以求出每克固体所吸附溶液的量a。a=X/ma=ms（wo-w）/ma （ma吸附剂的质量，m溶液的质量，wo和w分别为溶质起始和终了的质量分数。）

Fe（OH）32溶胶为针状，任何胶团与极性介质相接触的界面总是带电的（在cl-过量时，Fe（OH）3胶团极可能带正电。）

胶核粒子有相互聚结而降低其表面积的趋势，讨论胶体系统时应综合上述三方面特性：胶粒的分散程度，多相性，稳定性。忽略其中的任一特性，有可能得出错误的结论。由于胶体具有一定的稳定性，所以在溶液内根据不同的静置时间，所得到同一种胶体的特性（吸附离子的能力）也不相同。

对于溶胶在静置于溶液中一定时间必然会引起胶体老化沉淀，而在胶体老化沉淀的时间内要利用其吸附特定粒子的特性，还要考虑溶液中物质的饱和度。

由于制备Fe（OH）3胶体的溶液FeCl2溶液是由（FeCl2+FeCl3+HCl）即废酸经过废钢边后得来，即可看作废酸其本只含由FeCl2，固为FeCl3+FeFeCl2+HCl+FeFeCl2+H2（因废酸中HCl含量约为0.3%～0.4%左右）即可看作溶液中只含有FeCl2和H2O，只要确保FeCl2的饱和度达到160g/l以上，就可以有效研究通过前面所述方法所制备的Fe（OH）3胶体对于Si2-的吸附线。

3 实验系统因素分析及探讨

废酸取样来自冷轧厂酸洗工艺产生的废酸3，而废酸中的硅主要来源于酸洗钢板表面的氧化铁皮，所以经过酸洗产生的废酸中的硅的存在形态，应该是硅酸，硅酸盐。硅酸在废酸这种酸性条件下，会产生自聚，其自聚颗粒带正电荷，会吸引周围氯离子，氯离子围绕在硅酸颗粒界面，使其相互排斥达到一种平衡，在一般情况下不会自发沉淀，而是较为均匀的混在废酸内。而Fe（OH）3胶体带正电的性质使其与硅酸颗粒相互吸引，就就形成了Fe（OH）3吸附硅酸的基础。而Fe（OH）3在不同温度PH值下有不同的饱和度，也就发生不同程度的沉淀和水解，要很好的让Fe（OH）3尽量大的除硅，必须掌握好温度和PH值外，还要尽量少的产生铁损，即使废酸中总铁含量的下降。因此引入了絮凝剂4，絮凝剂为大分子量有机物，其自身带有电荷，与Fe（OH）3相互桥联后易于沉淀，由于絮凝剂的引入，又增加了除硅的两个因素：1、絮凝剂的用量。2、沉淀的静置时间。根据上面的四个因素设计一个正交试验来初步确定除硅的最佳条件。（见表1）

根据废酸在酸洗前的硅硅含量和经过试验之后的硅含量，算出除硅率，得出下面的四组曲线。

由此可见，四种因素对除去废酸中硅含量的影响程度，可得出最适合的除硅方案。

根据得出的最佳除硅条件，再次做试验，得出废酸的除硅率达到85 %。

结论：

1、废酸中除去硅的机理主要是利用Fe（OH）3的胶体性质，Fe（OH）3胶体对于硅的吸附，主要起作用的是物理吸附，而Fe（OH）3在不同PH值情况下的不同程度的水解对废酸中的硅吸附也有化学吸附，但根据废酸成分及除硅工艺条件，应主要考虑其Fe（OH）3胶体的物理吸附条件，并由此选定适合的絮凝剂。

2、冷轧酸洗废酸的最佳除硅条件为：在PH值用压缩空气及氨水调节为10.5时，加入絮凝剂，按50mg/l加入，静置12h后过滤，其除硅效果可达到使用该工艺82 %。

参考文献

[1] 傅献彩，沈文霞，姚天扬，侯文华编，物理化学，高等教育出版社

[2] 许韵华，尹承龙，朱红等。金属离子对硅酸聚合胶凝影响的研究。北方交通大学学报

[3] 阎东文，张江山，郝俊峰。高纯氧化铁的研究。无机盐工业，1998，30（5）：10-11

[4] R.艾克斯，絮凝技术（潘才元，译）北京：原子能出版社，1981