(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
含鉄硫酸溶液組成として、トータル鉄濃度４０ｇ／リットル〜１２０ｇ／リットル、トータル硫酸濃度１２０ｇ／リットル〜３００ｇ／リットルの溶液を用い、金属鉄とフレッシュ硫酸を副原料として硫酸第一鉄溶液を調製する第一工程と、
この溶液を酸化してポリ硫酸第二鉄溶液を製造する第二工程と
からなる含鉄硫酸溶液の処理方法。
【請求項２】
含鉄硫酸溶液組成として、トータル鉄濃度４０ｇ／リットル〜１２０ｇ／リットル、トータル硫酸濃度１２０ｇ／リットル〜３００ｇ／リットルの溶液を用い、これを濃縮し金属鉄を加えることで硫酸第一鉄溶液を調製する第一工程と、
この溶液を酸化してポリ硫酸第二鉄溶液を製造する第二工程と
からなる含鉄硫酸溶液の処理方法。
【請求項３】
上記第二工程における酸化を亜硝酸ソーダの添加と酸素の流通とにより行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の含鉄硫酸溶液の処理方法。
【請求項４】
上記第一工程の金属鉄を溶解する条件として、６０℃〜８０℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の含鉄硫酸溶液の処理方法。
【請求項５】
上記第一工程を攪拌しながら行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の含鉄硫酸溶液の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属の表面処理工程から排出される含鉄廃硫酸を処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような含鉄廃硫酸の処理方法としては、従来から、アルカリを用いて中和処理し、水酸化物として鉄を回収する方法が知られている。また金属鉄を溶解して硫酸第一鉄結晶として鉄を回収する方法や、濃縮して硫酸第一鉄結晶と硫酸溶液として回収する方法も知られている。更にはイオン交換膜を用いて硫酸と硫酸第一鉄結晶を分離する方法も公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来技術において、アルカリを用いた中和処理は、中和処理に必要な薬剤の処理コストが高いという欠点がある。また金属鉄を溶解して硫酸鉄結晶を得る方法は結晶の分離工程が必要であり、且つ飽和溶液を扱うので工程が煩雑となる。濃縮回収法は設備の維持費が高いという問題がある。更にイオン交換膜法においては回収される酸濃度が低く、硫酸鉄溶液の濃度としても低いという欠点がある。いずれの従来方法においても副産物として鉄化合物が排出される。
【０００４】
本発明は、以上の従来方法に鑑み、含鉄廃硫酸を安価に処理し、廃水処理等に極めて有効なポリ硫酸第二鉄の製造原料を得、これからポリ硫酸第二鉄を製造することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、含鉄廃硫酸溶液を主原料に、金属鉄とフレッシュ硫酸を副原料として硫酸第一鉄溶液を調製し、この調製溶液を酸化してポリ硫酸第二鉄溶液を製造することで上記含鉄廃硫酸溶液を処理できる。
【０００６】
また含鉄廃硫酸溶液を濃縮した上で金属鉄を加えて硫酸第一鉄溶液を調製し、この調製溶液を酸化してポリ硫酸第二鉄溶液を製造することでも、上記含鉄廃硫酸溶液を有効に処理することができる。
【０００７】
金属の表面処理工程から排出される含鉄廃硫酸の組成値は、トータル鉄濃度が４０ｇ／リットル〜１２０ｇ／リットル、トータル硫酸濃度が１２０ｇ／リットル〜３００ｇ／リットルであるものが一般的である。
【０００８】
廃硫酸からの硫酸第一鉄溶液の調製に際して、フレッシュ硫酸を添加するか、廃硫酸を濃縮するかの選択は、一つには経済的な観点からなされる。現状においては廃硫酸のＦｅ／ＳＯ４のモル比が１．０〜１．５で、且つ廃硫酸の入手価格がゼロかマイナス（廃硫酸入手に際して処理費用を得る場合）であれば、濃縮工程を選択する方が経済的にメリットがある。
【０００９】
上記調製溶液の酸化を亜硝酸ソーダの添加と酸素の流通とにより行うのが好適である。また含鉄廃硫酸溶液への金属鉄の添加に際して、６０℃〜８０℃の温度範囲の条件下で行えば一層好ましい。リンク・ザイデル則より８０℃を越えると結晶の析出量が増え、配管の閉塞、ポンプへの負荷が大きくなる等の問題が生じるようになる。また６０℃より低いと反応速度が遅くなり実用性に欠けるようになる。更に攪拌しながら硫酸第一鉄の調製を行うのがよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を以下に説明する。なお当然ながら、以下の例は、本発明を例示するものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】
（例 １）
鉄線材の表面処理工程から排出された含鉄廃硫酸（２価鉄イオン８５ｇ／リットル、硫酸イオン２４８ｇ／リットル、比重１．２）１リットルを溶解槽に入れ、これにフレッシュな７５％硫酸１６３ｇと金属鉄（線材）８１ｇを添加して、１４時間攪拌したところ、金属鉄がほぼ全量溶けて、鉄イオン１６５ｇ／リットル、硫酸イオン３７０ｇ／リットル、比重１．４５の液組成のもの（硫酸第一鉄溶液）が１．０リットル得られた（溶解液は反応中に一部水分が蒸発し最終液量が０．９５０リットルとなったので、水で液量調整を行った）。この溶解過程中の平均液温は６５℃であった。
【００１２】
得られた硫酸第一鉄溶液に亜硝酸ソーダ５ｇを加え酸素を４．２２リットル／時間で流通させたところ、４時間後にトータルの鉄濃度１６０ｇ／リットル、トータルの硫酸イオン３８３ｇ／リットルのポリ硫酸第二鉄溶液を得た。
【００１３】
（例 ２）
例１と同じく、鉄線材の表面処理工程から排出された含鉄廃硫酸（２価鉄イオン８５ｇ／リットル、硫酸イオン２４８ｇ／リットル、比重１．２）１リットルを溶解槽に入れ、先ず１．４９倍まで濃縮し、２価鉄イオン１２７ｇ／リットル、硫酸イオン３７０ｇ／リットルの廃硫酸０．６７１リットルを得た。これに金属鉄（線材）２６ｇを添加して、６時間攪拌したところ、金属鉄がほぼ全量溶けて、２価鉄イオン１６５ｇ／リットル、硫酸イオン３７０ｇ／リットルの硫酸第一鉄溶液０．６７１リットルが得られた。この溶解過程中の平均液温は６５℃であった。
【００１４】
得られた硫酸第一鉄溶液０．６７１リットルに亜硝酸ソーダ３．４ｇを加え酸素を２．８３リットル／時間で流通させたところ、４時間後にトータルの鉄濃度１６０ｇ／リットル、トータルの硫酸イオン３５９ｇ／リットルのポリ硫酸第二鉄溶液を得た。
【００１５】
（例 ３）
出発材料として結晶（硫酸第一鉄）を使用する場合（従来法）と、液体を使用する場合（本発明）の酸化時間について実験した。
【００１６】
硫酸第一鉄結晶（鉄１９．５％、硫酸根３４．１％）８４６ｇを水６００ミリリットルに溶解し、これに７５％硫酸１０９ｇを添加し、最終液量１．０リットルのスラリー溶液を調製した。液体としては、上記例１と同じく、鉄線材の表面処理工程から排出された含鉄廃硫酸（２価鉄イオン８５ｇ／リットル、硫酸イオン２４８ｇ／リットル）を用いる。夫々の出発材料をポリ硫酸第二鉄溶液製造原料とする。これら出発原料から硫酸第一鉄溶液を得て、酸化処理したところ、酸化率は表１のようになった。
【００１７】
【表１】
0004815082.tif 000002
【００１８】
（例 ４）
次に含鉄硫酸溶液に金属鉄を溶解する際の温度の影響について実験した。例１と同様に、例１の含鉄廃硫酸１リットルにフレッシュな７５％硫酸１６３ｇと金属鉄（線材）８１ｇを添加して、温度を変えて、所定時間経過後の各処理温度における溶解率を調べたところ、表２のようになった。
【００１９】
【表２】
0004815082.tif 000003
【００２０】
（例 ５）
更に含鉄硫酸溶液に金属鉄を溶解する際の攪拌の影響について実験した。例１と同じ含鉄廃硫酸を約１．５倍に濃縮した調製液をそれぞれ１リットルずつ別の溶解槽に入れ、これらに夫々鉄線材３８ｇを添加して、６０℃の温度に保ちながら、一方の溶解槽では１８０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌し、他方の溶解槽では攪拌せずに、鉄線材の溶解割合を調べたところ、表３のようになった。
【００２１】
【表３】
0004815082.tif 000004