盐酸酸洗废液处理 工业酸洗含铁废盐酸的资源化处理工艺.doc

盐酸酸洗废液处理 工业酸洗含铁废盐酸的资源化处理工艺 工业酸洗含铁废盐酸的资源化处理工艺 张孟民工业酸洗含铁废盐酸的资源化处理工艺StudyonTreatmentTechnologyofWasteHydrochloricAcidContainsIronforResource张孟民 韩小龙 胡登伟 何柱生(宝鸡文理学院化学化工系应用化学研究所 宝鸡 721007)摘要 工业上广泛使用盐酸作为钢材酸洗介质,会产生相当多的含铁废盐酸,废液如果直接排放会严重污染环境,而且造成资源浪费本文介绍的技术将所得的废酸通过浓缩精馏、酸化制得HCl气体、再吸收成盐酸以及酸化制备母液的再处理,不产生二次污染且零排放,从而实现了工业酸洗含铁废盐酸的资源化处理废酸中Cl-的回收率达到85%,得到的工业精制盐酸浓度达34%,同时副产氧化铁红和磷肥目前该技术已通过中试并经过了有关技术鉴定实践证明,该技术用于含铁废盐酸的处理,可带来明显的经济效益,且环境友好,是目前代替中和法处理含铁废盐酸较为理想的方法,是一项实用的资源化综合利用绿色技术关键词 含铁废盐酸 处理技术 资源化 综合利用Abstract Thepicklingprocessinwhichhydrochloricacidisusedassteelpicklingmediumcanproducealargequantityofwasteliquor.Ifthewasteliquorisdirectlydischarged.It’snotonlytheenvironmentwerepollutedseriously,butalsotheresourceiswasted.It’sexploredinthepaperthattheprocessproduceshydrochloricacidthroughdistillation、acidification、absorptionandreprocessingofacidificationliquor,whichdoesnotproducesecondpollutionandnoemissions.34%hydro-chloricacidismadefinally,simultaneouslyironoxideandphosphatefertilizeraremadeasby-product,and85%ofwasteacidisrecovered;Theresultprovesthattheprocesscannotonlybringbettereconomicefficiency,butalsoisanenvironmen-talfriendlytechnology,andisamoredesirablegreentechnologythanformerneutralizationtechnique.Keywords WasteHydrochloricAcidContainsIron TreatmentTechnology Resource ComprehensiveUtilization许多工厂都有钢材酸洗工段,特别是电力工业的发展,需大量镀锌钢结构,如铁塔;目前我国的镀锌钢结构生产厂有200多家,镀锌钢结构在镀前,必须用酸清洗表面的Fe2O3及FeO等杂质,这样这些厂家就产生了大量的酸洗废液,目前酸洗工艺中,大多采用盐酸作为酸洗介质,1个年产6万t的铁塔厂,每天可产生酸洗废液近20t,1年约6000t,过去这些废液经中和后排入江河,这是水域较为严重的污染源之一,并且是资源的浪费,随着人们环保意识的提高,循环经济的发展,这些废酸绝不能再排入江河。

如能将这些废酸有效回收再生利用,生产有用的化工产品,不但可以减少环境污染,同时可以减少资源的浪费,是一件有利于国计民生的收稿日期:2006-12-11基金项目:宝鸡市2005年科技攻关项目(2005BKG306H09)作者简介:张孟民(1958-),男,陕西富平人,副教授国内外对废酸的处理方法有多种,不同的处理方法适合于不同的废酸,具体使用何种方法,得视废酸的特点具体情况而定例如:含无机杂质的废酸可采用冷冻结晶法,含大量有机物质的废酸可采用萃取法,含低沸点易挥发组分的废酸可采用吹煮法等有的废酸组份复杂,不能用单一方法处理,需几种方法配合使用,因此,各种废酸处理方法的[1~4]开发和研究也就成为一个热门课题本项目的对象为盐酸或盐、硫混酸酸洗钢材所产生的酸洗废液,其目的就在于使废酸资源化,再生盐酸,同时副产氧化铁红,减少环境污染,减少资源浪费,实现循环经济环境保护科学 第33卷 第5期 2007年10月本工艺的特点是使废液中的主要成分资源化,1 工艺过程1.1 工艺流程经分析钢材盐酸酸洗废液的平均成分见表1表1 酸洗废液平均成份成份含量Cl-总浓度g#L-1制成有用的化工产品,且不产生二次污染,是对环境有好的绿色工艺路线。

1.2 基本原理盐酸为挥发性酸;盐HCl-H2O体系的气液平衡相图;氯化氢吸收制盐酸FeCl2+H2SO4(浓)焙烧$游离HClg#L-1铁离子总浓度g#L-1SiO2浓度mg#L-1Mn2+总浓度mg#L-1130~16050~7060~80[80[80Cl+FeSO43[Ca由表1可见,废酸液的主要成分为游离盐酸,氯离子和铁离子,要使废酸液中各主要成分均得到回收利用选择资源化处理的实际工艺流程见图12FeSO4Fe2O3+SO2+SO3Ca5(PO4)3F+7H2SO4+3H2O(H2PO4)2#H2O]+7CaSO4+2HF↑1 与6连接 2 加浓硫酸 3 硫酸加完后鼓空气 4 过滤槽过滤后的渣5 滤液制磷肥 7 成品盐酸 8 来自过滤渣 9 氧化铁红10 硫酸 11 成品硫酸 12 氢氧化钙乳液 13 亚硫酸钙(去钙塑厂)图1 含铁废盐酸资源化处理工艺温并减压蒸馏,蒸馏一定时间后停止加热,冷却后2 实验部分2.1 仪器和药品主要仪器:PHS-3C数字酸度计(上海精密科学仪器有限公司),BA210型数显式微量电子秤(天津华北实验仪器有限公司),SHB-Ⅲ型水环式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司),RE-25A型旋转蒸发器(油浴)(上海亚荣生化仪器厂),SPJX型高温电炉(马福炉)(上海浦东荣丰科学仪器有限公司),废酸:宝鸡瑞星化工机械厂、宝鸡铁塔厂提供;浓硫酸H2SO4(98%的工业酸),分析试剂等。

2.2 蒸馏浓缩实验每次将100g废酸液加入蒸馏烧瓶中,加热升分别称量烧瓶内残留液、馏出液的质量并分析相关成分,实验结果见表2(国标GB622-89的分析方法)表2中7~8号实验已浓缩至浓缩过程中有白色粉末晶体出现,其中8号中的固体在热的浓缩液停止搅拌时已占体积的2/32.3 浓缩液硫酸酸化制备HCl气体的实验浓缩液用浓硫酸酸化制备HCl气体的实验,由学生做过学位论文/用硫酸酸化FeCl2液-固体制备HCl气体的最佳工艺条件研究0[6],其实验方法可简述为每次取一定量的废酸浓缩,分别测定废酸浓缩程度,浓缩液温度,浓硫酸加入量对制备工业酸洗含铁废盐酸的资源化处理工艺 张孟民表2 100g废酸的浓缩和分析结果残余液的成分序号12345678残余量g10090108117721966156421034142010蒸出量gH+1010181327113315581065168010116021168118111952125312131684121Cl-31824132419561288102141371517815198Fe2+11111135115621152198418551686106质量g0916171324182918491356106813H+00100365010175801244601499601795301953311215馏出液mol#L-1HCl气体的影响。

实验数据表明:废酸液浓缩至有白色晶体析出且占浓缩液总体积的一半时,100e以上加入浓硫酸的加入量为理论量(将浓缩液中的Cl全部转化为HCl时硫酸的计算用量)的113倍时,并气提30min,浓缩夜中的Cl基本全部转化为HCl气体并逸出,母液主要为FeSO4和H2SO4的混合液,其中残存Cl-量可降至母液的015%(mass)以下器中,由于边浓缩边析出结晶固体易黏附在换热器管壁上,造成石墨加热管的堵塞解决方案为:①二级浓缩石墨换热器采用了强制循环,并使浓缩气-液-固混合物由上向下循环操作;②在与换热器连接的气液分离器下面加一个2m的石墨冷却器,使降温5e的液固浓缩液同时进入结晶器,使结晶存于结晶器底部,上清液进入强制循环泵再次浓缩3.3 中试结果与讨论使用411的主要设备,整条生产线在供热蒸气为013MPa的情况下,已达到了日处理20t废酸的生产能力,通过调整精馏回流比第一级浓缩和第二级浓缩时冷凝器馏出冷凝水可控制在pH\210,即含HCl在0104%以下第一级浓缩系统精馏塔下流出液含HCl为5%,第二级浓缩系统精馏塔下馏出液含HCl可达15%,但为了使两个精馏塔下流出的稀盐酸合并后能满足后序吸收操作时吸收剂的用量,故调整第二级的精馏塔下流出液含HCl控制在7~8%,后序吸收塔生产成品盐酸含HCl可达34%按国标GB622-89方法分析,所得到产品盐酸达到了化学纯标准。

可广泛应用于精细化工、电子、制药等高技术领域本项目经济效益和环境效益显著,处理量为6000t/a,中试线经济效益分析见表323 中试在实验室工作的基础上设计了一条年处理废酸6000t的生产线,已在宝鸡瑞星化工机械厂生产运行3.1 中试主要设备蒸发浓缩设备和HCl吸收塔分别采用2台225m石墨换热器和8m2的石墨降膜吸收塔,均为武进市龙城石墨设备有限公司生产;精馏塔顶冷凝器采用2台10m玻璃冷凝器,为北京玻璃仪器厂生产;水喷射式真空机组、各种储槽和受槽、按非标设计的精馏塔等主要采用聚丙烯材料,均由太仓市众新环保设备有限公司按设计图纸制造;反应釜,由宝鸡化工机械厂生产,加热蒸气来自原厂的锅炉3.2 中试中遇到的主要问题及解决方法中试中遇到的主要问题为二级浓缩石墨换热2表3 经济效益分析项目数量t#a-1单价元#t-1合计 万元回收盐酸2200600132副产氧化铁红4502400108实耗H2SO475040030耗磷矿粉5502601413副产磷肥8004203316由表3可见回收生产31%的高标准精制盐酸(达至GB622-89化学纯标准)2200t/a;可生产氧化铁红450t/a,为处理母液可副产磷肥800t/a,系统的消耗主要是蒸气、电、煤,蒸气消耗7000t/a,按40元/t计算年耗28万元;实耗浓硫酸(98%)750t/a,按400元/t计算年消耗30万元;磷矿粉500t/a,按260元/t计算年消耗1413万元;煤耗(下转第57页)关于提高城市环境基础设施综合效益的思考 张 鹏同层次参与城市环境基础设施建设经营的规模不断扩大,城市环境基础设施投资运营主体的多元化趋势将进一步增强。

同时,城市环境基础设施的规模经济性使得投资、建设与经营管理等主要环节的关联度显著提高,在此背景和趋势下,作为投资运营主体必须考虑对原有的分散经营的格局加以改变,并向集中经营的方向转化由此形成的多元化、集团化趋向,对于城市环境基础设施运营管理模式的改变以及城市环境基础设施综合效益的提高都将产生积极的影响3.4 运营方式契约化通过政企分开、政事分开和/。