硫酸酸洗廢液處理設(shè)計        

    從硫酸酸洗鋼材的廢液中回收可利用物質(zhì)的處理設(shè)施的設(shè)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(dāng)溫度不變時其溶解度隨酸度的增大而降低；當(dāng)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(dāng)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(jié)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(jié)晶法、蒸發(fā)濃縮冷凍結(jié)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(shè)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(jié)晶法：通過蒸汽噴射器和冷凝器使蒸發(fā)器和結(jié)晶器保持一定真空度的方法。當(dāng)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(yīng)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(jié)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(chǎn)七結(jié)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(jié)晶法：廢液先在蒸發(fā)器內(nèi)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(jié)晶罐用冷凍鹽水將廢液溫度降至0～3℃，使硫酸亞鐵結(jié)晶析出，其冷凍結(jié)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(chǎn)出七結(jié)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(shè)備，投資較大，成本較高，操作較復(fù)雜。石墨蒸發(fā)器易被硫酸亞鐵結(jié)晶堵塞。結(jié)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(yù)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(chǎn)生的廢液，間斷操作，生產(chǎn)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(shè)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(jié)晶析出。這種方法作業(yè)環(huán)境污染嚴(yán)重，勞動強度大，排出的殘液含H₂SO₄ 0．15％左右，含F(xiàn)eSO₄ 21％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)eSO₄ 110～120g／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(shè)備        包括酸、鹽液貯槽，廢液處理裝置和輔助設(shè)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(shè)計計算確定，材質(zhì)需采用耐酸、鹽溶液腐蝕的材料。槽罐庫區(qū)需防腐、通風(fēng)，并考慮緊急事故處理措施。

廢液處理裝置及輔助設(shè)備           隨處理方法而異：(1)蒸噴真空結(jié)晶法的設(shè)備有真空結(jié)晶機組，包括四效蒸發(fā)器。它是由1個蒸發(fā)器、3個結(jié)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(shè)備。(2)蒸發(fā)濃縮冷凍結(jié)晶法配有石墨蒸發(fā)器和分離器、真空泵、結(jié)晶罐(內(nèi)設(shè)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(yīng)釜、產(chǎn)品輸送泵和尾氣吸收塔等。