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硫酸酸洗廢液回收處理裝置

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酸洗廢液處理設計        

    從硫酸酸洗鋼材的廢液中回收可利用物質的處理設施的設計。硫酸酸洗廢液經過處理後可回收再生酸和硫酸亞鐵或製取聚合硫酸鐵。再生酸回用於鋼材酸洗,硫酸亞鐵可用作淨水劑和製取聚合硫酸鐵和氧化鐵紅的原料。

廢液來源與特性

    硫酸酸洗廢液來源於鋼材的酸洗,主要含有硫酸(H2SO4)5%~10%,硫酸亞鐵(FeSO4)17%~23%,水70%~73%。其比熱容一般為3.224kJ/(kg • ℃),密度一般為1.26g/cm3 ,溫度一般為60~80℃。硫酸亞鐵在硫酸溶液中的溶解度變化規律是,當溫度不變時其溶解度隨酸度的增大而降低;當酸度不變時其溶解度隨溫度的升高而增大,在55℃左右時為最大,當大於或小於此溫度時,其溶解度均急劇下降,都將有硫酸亞鐵結晶析出。

處理工藝 

     冶金廠常用的處理工藝主要有蒸噴真空結晶法、蒸發濃縮冷凍結晶法、聚合硫酸鐵法、鐵屑法和擴散滲析法等。尚有氧化鐵紅一氨再生法,因其設備多、能耗高,采用較少。處理裝置的能力通常按每年酸洗鋼材消耗的硫酸量(濃度98%)來表示,一般小型裝置為500t/a左右,大型的為1000~3000t/a。

    蒸噴真空結晶法:通過蒸汽噴射器和冷凝器使蒸發器和結晶器保持一定真空度的方法。當溫度大於該真空度下蒸發溫度的廢液通過時,廢液中的水分在絕熱狀態下蒸發,從而廢液溫度降低,濃度提高,並相應降低了硫酸亞鐵的溶解度。同時在蒸發器中加入新酸,提高溶液酸度,使過飽和部分硫酸亞鐵結晶析出,其工藝流程見圖1。這種方法的優點是處理廢液量大,可連續生產七結晶水硫酸亞鐵(FeSO4 •7H2O)和再生酸(含H2SO4 10%~20%,含FeSO44%~8%)。FeSO4 •7H2O純度大於95%,含H2SO4小於1%。無二次汙染。缺點是在處理過程中需加新酸,酸洗全部使用再生酸。蒸汽噴射器噴嘴易磨損。

   蒸發濃縮冷凍結晶法:廢液先在蒸發器內進行加熱,真空蒸發除去水分,提高酸度和硫酸亞鐵的濃度,然後送入結晶罐用冷凍鹽水將廢液溫度降至0~3℃,使硫酸亞鐵結晶析出,其冷凍結晶時間一般為2h,這種方法的優點是處理廢液量大,蒸發效率高,產出七結晶水硫酸亞鐵,處理過程中不需投加新酸,新酸直接用於鋼材酸洗。再生酸含H2SO4 16%~20%,含FeSO4 5.5%~7%。FeSO4 •7H2O純度大於95%,含H2SO4 小於1%。缺點是需要冷凍機等成套設備,投資較大,成本較高,操作較複雜。石墨蒸發器易被硫酸亞鐵結晶堵塞。結晶罐中的紫銅管受酸腐蝕,使用壽命短,需經常更換。

   聚合硫酸鐵法:先將廢液預處理,然後用氧氣氧化,同時用NaNO2 作催化劑,生成堿式硫酸鐵聚合物即聚合硫酸鐵,用作淨水劑。其工藝流程見圖3。該法能處理各種情況下所產生的廢液,間斷操作,生產周期為2h。聚合硫酸鐵含Fe2O3 為12.5%~13.5%,Fe 2+ 微量,密度為1.45~1.50g/cm3 ,堿化度為10%~13%,pH值為0.5~1.0。其工藝設備簡單,投資少,無二次汙染。

   鐵屑法:使廢液中的遊離酸與鐵屑作用生成硫酸亞鐵,通過加熱濃縮、自然冷卻使硫酸亞鐵結晶析出。這種方法作業環境汙染嚴重,勞動強度大,排出的殘液含H2SO4 0.15%左右,含FeSO421%左右,需中和處理。僅適用於廢液量少的處理。

擴散滲析法:利用離子交換膜、擴散滲析、分離廢液中遊離酸與硫酸亞鐵。其能耗低、操作簡便。再生酸含H2SO4 140~180g/L,含FeSO4 不大於10g/L。殘液含H2SO4 20~30g/L,含FeSO4110~120g/L,需中和處理。適用於廢液量少和矽鋼片酸洗廢液的處理。

主要設備       

    包括酸、鹽液貯槽,廢液處理裝置和輔助設備等。

酸鹽液貯槽         包括廢液貯槽(池),再生酸、新酸、氧化劑、催化劑等貯槽,其型式有立式、臥式、地下式等多種,其容量按設計計算確定,材質需采用耐酸、鹽溶液腐蝕的材料。槽罐庫區需防腐、通風,並考慮緊急事故處理措施。

    廢液處理裝置及輔助設備           隨處理方法而異:(1)蒸噴真空結晶法的設備有真空結晶機組,包括四效蒸發器。它是由1個蒸發器、3個結晶器、6個蒸汽噴射器、1個主冷凝器和1個雙聯冷凝器所組成。並配備硫酸亞鐵離心分離機、酸泵和真空泵等輔助設備。(2)蒸發濃縮冷凍結晶法配有石墨蒸發器和分離器、真空泵、結晶罐(內設有攪拌和冷凍鹽水盤管)、氨冷凍機組、真空抽濾器或離心機等。(3)聚合硫酸鐵法配有酸泵、廢液過濾器、中間貯槽、計量槽、催化劑溶解罐、無油空壓機、空氣貯罐、氧氣瓶、氧氣緩衝罐、聚合反應釜、產品輸送泵和尾氣吸收塔等。

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