硫酸酸洗廢液回收處理裝置




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后可回收再生酸和硫酸亞鐵或制取聚合硫酸鐵。再生酸回用于鋼材酸洗,硫酸亞鐵可用作凈水劑和制取聚合硫酸鐵和氧化鐵紅的原料。

廢液來源與特性

??? 硫酸酸洗廢液來源于鋼材的酸洗,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,當大于或小于此溫度時,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。當溫度大于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,并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純度大于95%,含H2SO4小于1%。無二次污染。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,然后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,新酸直接用于鋼材酸洗。再生酸含H2SO4?16%~20%,含FeSO4?5.5%~7%。FeSO4??7H2O純度大于95%,含H2SO4?小于1%。缺點是需要冷凍機等成套設備,投資較大,成本較高,操作較復雜。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,然后用氧氣氧化,同時用NaNO2?作催化劑,生成堿式硫酸鐵聚合物即聚合硫酸鐵,用作凈水劑。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,無二次污染。

鐵屑法:使廢液中的游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。這種方法作業環境污染嚴重,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。僅適用于廢液量少的處理。

擴散滲析法:利用離子交換膜、擴散滲析、分離廢液中游離酸與硫酸亞鐵。其能耗低、操作簡便。再生酸含H2SO4?140~180g/L,含FeSO4?不大于10g/L。殘液含H2SO4?20~30g/L,含FeSO4110~120g/L,需中和處理。適用于廢液量少和硅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,并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。并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、氧氣緩沖罐、聚合反應釜、產品輸送泵和尾氣吸收塔等。

廠房布置?????????

??? 隨處理方法而異:(1)蒸噴真空結晶法的主廠房為三層,頂層設置真空結晶機組,二層設中間罐和離心機,底層設各種貯罐和泵。電氣和自動化控制室及化檢驗室要隔離封閉設置。成品庫按存放一個月的產量設計。廠房內設安裝生產檢修吊車,并采取防腐、通風、緊急事故處理、勞動安全保護措施。(2)蒸發濃縮冷凍結晶法的主廠房為三層,頂層設噴射冷凝器、氣水分離器、旋風分離器和薄膜蒸發器頭部。中間層設薄膜蒸發器中底部、冷凍結晶罐、翻斗抽濾機等。底層設各種貯罐和泵。氨冷凍機組一般另設單獨廠房,亦可放在二層隔離封閉。(3)聚合硫酸鐵法的主廠房為兩層,上層高處平臺上設酸液、氧化劑、催化劑計量槽或緩沖罐,上層二層平臺設聚合反應釜。底層設各種貯罐和泵。電氣和儀表室及化檢驗室要隔離封閉設置。尾氣吸收塔放在主廠房偏跨中。產品用泵輸送,產品貯罐須耐腐蝕,且按月貯量設計。廠房內設安裝生產檢修吊車,并采取防腐、通風、緊急事故處理和勞動安全保護等措施。

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