日处理10吨废酸设计方案

情未鸟

日处理10吨酸洗废盐酸项目设计方案

钢铁酸洗所产生的酸洗废液一般含有0.05～5g/L的 H+和60～250 g/L的 Fe2+，由于严重的腐蚀性，已被列在《国家危险废物名录》HW34中。该类废液的直接排放不仅严重污染环境，而且造成极大的浪费。

为避免酸洗液的酸污染，传统方法一般采用石灰、电石渣或石灰消化反应的产物Ca（OH）2进行中和，中和后虽然pH值可以达到要求，但是其余各项指标很难达标，而且产生的泥渣脱水困难、不易干燥、后处理难度大，大部分情况是堆积待处理，占用了大量土地，造成二次污染，同时该方法浪费了大量的酸和铁资源。

为了保护环境，节约及合理利用资源，国内外学者长期以来进行了大量的研究和探索，提出了不同类型的处理和回收方法及技术，取得了较好的应用效果。

一、钢铁酸洗废液的资源化处理技术  

（一）直接焙烧法

直接焙浇法是利用FeCl2 在高温、有充足水蒸气和适量氧气的条件下能定量水解的特性，在焙烧炉中直接将FeCl2转化为盐酸和Fe2O3，其反应如下：

4FeCl2+4H2O+O2＝8HCI↑+2Fe2O3

反应生成的和从酸里蒸发出来的HCl气体被水吸收后得到再生酸。这是一种最彻底、最直接处理酸洗废液的方法。由于盐酸具有挥发性，所以该方法更适合于盐酸酸洗废液的处理。实践证明该方法可以处理任何含铁量的盐酸酸洗废液。

流化床焙烧法与喷雾焙烧法是直接焙烧法中两种应用最早、最成熟的工艺形式。虽然采用的具体设备和工作过程不完全相同，但工作原理相同，它们将废液的加热、脱水、亚铁盐的氧化和水解、氯化氢气体的收集及吸收成盐酸有机地结合在一个系统内一并完成。具有处理能力大、设施紧凑、资源回收率高（可达98%～99%）、再生酸浓度高、酸中含Fe2+少、氧化铁品位高（可达98%左右）及应用广等特点。

这两种工艺形式的设备组成系统，都有主体设备、酸贮罐区和氧化铁输送贮存设备三部分。主体设备都有焙烧炉、旋风除尘器、预浓缩器、吸收塔和清洗设备，但主体设备的结构却有很大区别。

世界上流化床法盐酸再生装置已建成50多套，我国武钢 1700 mm冷连轧的盐酸再生工艺就是从西德陶瓷化学公司（KCH）引进的流化床焙烧工艺机组。美国SHARON厂、VALLYCITY等钢铁厂的冷轧工序及我国鞍钢、宝钢、上海益昌和攀钢冷轧薄板厂都采用逆流喷雾焙烧盐酸再生装置。

除了上述两种方法以外，还有日本的开米拉依托法、奥托（OTTO）法、PORI法及滑动床法等方法。开米拉依托法在直接焙烧法的基础之上，加入了氧化铁的提纯工艺，可以生产出高纯度氧化铁，是钢铁工业与电气磁性材料的结合。

直接焙烧法原理简单，而且一般自动化程度都较高，解决了钢铁企业不熟悉化工生产操作的难题，但是由于其要求系统内各个程序的控制相互协调，而且要求酸洗工序与之密切配合，需要具有较高的设计、管理和控制水平，同时由于在高温下盐酸有强烈的腐蚀性，因此接触废液的设备均需要采用优质的耐腐蚀材料，造成设备成本、零部件消耗、维修费用及运行费用都很高，因此该法更适合于大型企业采用。

目前已经建立了许多无废液排放的带钢酸洗厂，即将直接焙烧处理工艺与钢材的酸洗工艺有效地结合起来。

（二）回收铁盐

1、浓缩工艺

酸洗废液中含有较高浓度的Fe2+，如果加入铁屑使之与酸反应，可以进一步充分利用其中的酸来提高Fe2+含量。

盐酸酸洗废液浓缩处理后可以得到FeCl2 溶液或FeCl2·2H2O晶体，由于亚铁盐不稳定，一般需要再进行氧化处理：即再用氯气将FeCl2溶液或FeCl2·2H2O晶体的饱和溶液氧化，得FeCl3溶液，可以作为产品出售。

由于盐酸具有挥发性，容易再生，所以在对盐酸酸洗废液进行浓缩处理的同时，可以回收得到稀盐酸，与浓酸混合后可循环用于酸洗工艺。

2、膜法分离

通过膜分离技术也可以对废液进行分离再回收，即利用膜的离子选择性将盐和酸分离开，同时回收酸和铁盐。

渗析法的投资仅为焙烧法的1/5左右，正日益引起人们的重视，该技术的关键是确定离子交换膜的面积，采用阴离子交换膜对盐酸酸洗废液进行了分离，酸的回收率达到90%，回收酸中亚铁盐的质量浓度小于10g/L。

近年来发展起来的纳米过滤技术是介于反渗透和超滤技术之间的一种新型分离技术，其具有腴体耐热。耐酸碱性能好、操作压力低、集浓缩与透析为一体等特点。万金保[4]利用该技术，以聚砜、聚醚砜为膜材质，成功地从硫酸酸洗废液中回收了FeSO4·7H2O和20%的H2SO4。

膜的性能、操作技术以及酸洗废液的特点是膜分离技术中的关键，对膜材料及应用技术进行深入研究是该技术广泛应用于实践的前提条件和主要发展方向。

3、制备无机高分子絮凝剂

聚合氯化铁是典型的铁系无机高分子絮凝剂，广泛应用于给水和污水处理。聚合氯化铁的组成[Fe2（OH）nCl6-n]m，为红褐色透明液体。它是羟基部分取代Cl-而形成的聚合物，可以从以盐酸做酸洗用酸所得到的酸洗废液制得，其合成方法可以概述为：控制溶液中的酸度、m（Cl-）和Fe2+浓度，在一定温度下，用氧化剂将Fe2+ 氧化成Fe3+ 的同时使之聚合。反应的关键要素之一是调节三者的浓度及其比例关系，调节的方法依产品及其要求（如浓度、聚合度等）、所用氧化剂等条件而定。氧化剂可以用氧气、空气、氯气、硝酸、亚硝酸盐或过氧化氢等。反应温度一般不高于90℃。

　　其他诸如制备铁磁流体、制备颜料等。

二、铁系水处理剂的市场分析

（一）国内生产状况

目前国内已有数家生产氯化亚铁及氯化铁的厂家，但形成规模的厂家很少，产品质量良莠不齐，价格差距大。主要的生产厂家分布在河北天津，江苏昆山，上海以及广东东莞等地区，生产方法有废铁屑和盐酸反应生产氯化亚铁液体，酸洗带钢的废液回收利用生产氯化亚铁固体。多数厂家因受原料供应的影响，规模不大，仅能满足周边地区污水处理厂的需求。由于近几年国家对环保的要求越来越高，各地区鼓励以合资形式投资兴建了许多污水处理厂，造成了当前国内铁系絮凝剂一直处于供不应求的状况。

（二）国内市场需求状况

随着工农业生产的迅速发展和人民生活水平的不断提高，对水的需求量也越来越大，与此同时，水资源的污染也日趋严重，人类可取的水资源正在逐渐减少。我国是水资源贫乏的国家之一，人均水量仅为世界人均水量的四分之一，目前国内已有300多个城市缺水，日缺水量约1000万立方米以上，严重地影响了国内的工业生产和人民生活。工业用水一般占城市用水的70％，节约用水、合理用水的处理受到各行各业的普遍关注，各种水处理剂的需求量也日益增加。

业内人士分析，由于铁系絮凝剂的净水效果比传统药剂提高数倍，具有絮凝体形成速度快、矾花密实、沉降速度快、对低温高浊度原水处理效果好、适用水体PH值范围广等特性，且价格便宜，与其他净水剂相比，有着很强的市场竞争力，其经济效益也十分明显，值得大力推广应用。因此它将成为水处理领域的主流药剂，特别是在生活饮用水的处理使用上，市场需求量呈逐年上升的趋势。

（三）市场需求量分析

2006年，中国废水排放总量达到536.8亿吨，其中工业废水排放量240.2亿吨，占排放总量的44.7%。废水排放居于前四位的行业依次为造纸、化工、电力和纺织。这四个行业排放的废水占重点统计企业废水排放量的53.9%。氯化亚铁作为净水剂国内每年需求量大概是2000万吨。

氯化亚铁作为三氯化铁、聚合氯化铝铁、精制级氯化亚铁等原料，将进一步扩大氯化亚铁市场需求量。

（四）国内原材料市场分析（略）

三、产品方案（略）

四、工厂技术方案

（一）生产工艺

项目采用催化共沸多效蒸馏废盐酸液综合回收工艺技术。即以带钢酸洗盐酸废液为原料，在催化剂存在的条件下通过热交换器夹套加热和分离塔三级蒸发分离后，气相经冷凝收集后即为盐酸；液相经冷却结晶分离即得氯化亚铁成品，氯化亚铁在催化剂和氧化工艺条件下，经氧化即得三氯化铁。

1、氧化反应

作用使氯化亚铁氧化成氯化铁。该环节在氧化反应釜中进行，具体操作为三级蒸发分离后的液相进入氧化反应釜，加入正品盐酸，并滴加催化剂和通入氧气，在均速搅拌过程中，使氯化亚铁氧化成氯化铁，过量的氧气在氧化结束后通过氧化反应釜放空管进入尾气净化塔。氧化反应方程式如下：

file:///C:/Users/ADMINI~1.USE/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif4FeCI2 + 4HCI  +  02       　　4FeCl3·2H20

2、结晶反应

利用氯化铁在不同温度下溶解度差异，使氯化铁从母液中结晶析出。结晶具体操作为在氧化反应釜中，采用夹套冷却水使母液冷却至20℃，氯化铁因过饱和而从母液中析出。由于结晶氯化铁易吸收水分，在水溶液中结晶则形成水合物(FeC13)·XH20，一般x为6、3．5、2．5、2，结晶水数目根据水溶液情况而定。氯化铁结晶反应方程式如下：

file:///C:/Users/ADMINI~1.USE/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gifFeCl3  + xH20        FeCl3 ·xH20

3、生产工艺流程(略)

4、工艺流程简述

本项目主要产品为盐酸（浓度20%）、氯化亚铁及三氯化铁，具体生产过程是对各类钢厂废酸进行蒸发处理，以回收盐酸及氯化亚铁，并对部分氯化亚铁进行深加工，进而得到三氯化铁。工艺简介叙述如下：（略）

五、工程方案设计

（一）治理工艺参数：

1、物料名称：酸洗废盐酸

2、进料：氯化亚铁含量大于20%，盐酸含量小于2.26%（样品数据）

3、出料：氯化亚铁结晶

4、处理量：0.625t/h

5、蒸汽耗量：0.6-0.8t/h（蒸汽压力0.4～0.6MPa）

6、循环水量：30m³/h（温差5℃）

（二）工艺流程说明：

本工艺采用石墨设备负压连续蒸发结晶工艺。含氯化亚铁20%的废酸，先经预热器利用二次蒸汽预热到85-90℃左右，接着进入蒸发器蒸发，将溶液浓缩到氯化亚铁溶解度≥100%后，进入搪瓷反应釜，再流到结晶室自然冷却结晶，待结晶完全，将氯化亚铁晶体装袋﹑密封。

蒸发出来的稀盐酸经冷凝器冷凝冷却后，可与新浓盐酸配比成正常使用浓度，返回车间再次使用；本工程可用来浓缩稀盐酸到20%，前期酸性水进入污水处理，中和排放，再生酸回用。

整个系统真空密闭操作，尾端再加酸雾吸收塔以保证达标排放。

（三）动力消耗：（电和蒸汽消耗以处理1吨废酸计）

1	电	kw	10
2	蒸汽	t	0.8	≥0.6MPa
3	循环水	m³/h	30

（四）主要设备：（供货清单）

序号	名  称	材  料	数量	备注
1	蒸发器	石墨	1	带蒸发室
2	预热器	石墨	1	双程石墨，双向防腐
3	再生稀酸冷凝器	石墨	1
4	搪瓷反应釜	搪瓷	2	全套，带搅拌
5	真空计量罐	PP	2
6	真空机组	PP	1
7	进料泵	FRPP	2	开一备一
8	再生稀酸输送泵	FRPP	1
9	电气、仪表
10	工艺管道﹑阀门	PP
11	安装、调试
以上合计总价：76万元

用户自备：1﹑钢结构平台（乙方提供图纸）

2﹑蒸汽接到设备

3﹑冷却水接到设备

4﹑结晶分离室

5﹑原料﹑再生稀盐酸储罐/池

（五）生产车间定员：

本工艺为连续工艺，自动化程度高，操作人员每班1-2人即可。

（六）建设周期：45天

（七）主要建筑物：

序号	名    称	层数	占地面积	结构形式	耐火等级	类 别
1	设备平台	1	32 m²	钢结构	三级	戊
2	循环水池	-	30m³	混凝土	三级	戊
3	结晶分离室	1	12 -20m²	砖、大理石	三级	戊

公用工程：

（1）供汽系统：提供0.6Mpa饱和蒸汽；

（2）供水系统：循环水：30m³/h

（3）供电系统：380V/220V

（4）仓库、化验室、办公室等基础设施。