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(jīng)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(guī)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***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(fā)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(fā)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(fā)溫度的廢液通過時，廢液中的水分在絕熱狀態(tài)下蒸發(fā)，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(fā)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(yōu)點是處理廢液量大，可連續(xù)生產七結晶水硫酸亞鐵(FeSO4 •7H2O)和再生酸(含H2SO4 10％～20％，含F(xiàn)eSO44％～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(fā)濃縮冷凍結晶法：廢液先在蒸發(fā)器內進行加熱，真空蒸發(fā)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(yōu)點是處理廢液量大，蒸發(fā)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F(xiàn)eSO4 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(fā)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(jīng)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F(xiàn)e2O3 為12．5％～13．5％，F(xiàn)e 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(yè)環(huán)境污染嚴重，勞動強度大，排出的殘液含H2SO4 0．15％左右，含F(xiàn)eSO421％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F(xiàn)eSO4 不大于10g／L。殘液含H2SO4 20～30g／L，含F(xiàn)eSO4110～120g／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(qū)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(fā)器。它是由1個蒸發(fā)器、3個結晶器、6個蒸汽噴射器、1個主冷凝器和1個雙聯(lián)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(fā)濃縮冷凍結晶法配有石墨蒸發(fā)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(fā)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(fā)器頭部。中間層設薄膜蒸發(fā)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。