專利名稱：從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種對酸洗廢液的處理裝置，特別是一種從鹽酸酸洗 廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，冶金和金屬加工行業(yè)為改善鋼材表面結(jié)構(gòu)或?qū)Ρ砻孢M(jìn)行加工處 理，常利用強(qiáng)酸(鹽酸或硫酸)的腐蝕作用對鋼材表面進(jìn)行化學(xué)清洗，以 去除鋼材表面的氧化銹蝕物，而當(dāng)清洗進(jìn)行到一定程度時，洗液中酸濃度 降低，造成酸洗速率減慢，必須更換新酸以維持合適的酸洗速度。酸洗中 產(chǎn)生的廢液外排即形成含有高濃度金屬離子及余酸的廢液，其排放量正隨 著鋼材產(chǎn)量的提高而增加。所述廢液由于有嚴(yán)重的腐蝕性，已被各國作為
危險廢物進(jìn)行管理，如美國將其列入《資源保護(hù)與再生法案》，我國將pH 《2的廢酸列入《國家危險廢物名錄》。鋼材酸洗工序每年都有大量酸洗廢 液排放， 一般的中小型企業(yè)沒有安裝廢液治理裝置，加之對廢液的治理費 用較高，往往將其直接排入江河湖海之中。該類廢液的直接排放不僅嚴(yán)重 污染了環(huán)境造成水源污染，而且造成極大的浪費。酸洗廢液是國內(nèi)產(chǎn)量較 大的危險廢物之一，其污染危害是相當(dāng)?shù)拿黠@。
鋼鐵企業(yè)在化學(xué)清除鋼材表面氧化鐵皮時通常采用鹽酸與硫酸，鹽酸 酸洗與硫酸酸洗相比，因其作用機(jī)理不同，鹽酸酸洗比硫酸酸洗速度快， 鋼材表面質(zhì)量好，因此，許多冷軋鋼帶廠都選用鹽酸進(jìn)行酸洗。在鹽酸酸 洗廢液中一般含游離鹽酸5 8% 、含鐵100 140g/L，如果直接排放將 對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
目前，鹽酸酸洗廢液的處理方法一是鹽酸再生法，二是石灰中和法。
目前國內(nèi)現(xiàn)在運行的鹽酸再生裝置都是引進(jìn)的焚燒回收再生工藝，其工藝 是對廢酸液通過煤氣或天然氣進(jìn)行直接燃燒熱分解和蒸發(fā)廢液以回收鹽酸 和氧化鐵。少數(shù)大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)采用魯奇法和魯特納法。該焚燒法處理 工藝設(shè)備一次性投資大，運行維護(hù)費用高， 一般中小型企業(yè)難以承受。
國內(nèi)的中小企業(yè)大都采用石灰中和沉淀法的處理工藝裝備，即利用堿
性物質(zhì)中和其中殘余的酸，并提高pH值到廢液中金屬離子可沉淀的pH范圍， 使廢酸液中和后pH達(dá)標(biāo)，但是其余各項指標(biāo)很難達(dá)標(biāo)。雖然該方法比較簡 單， 一次性投資較小，比較容易為排污企業(yè)所接受。但該法的缺點是僅僅 把含有大量本應(yīng)是寶貴資源的金屬離子和酸液當(dāng)成"廢物"直接處理后又 排入環(huán)境的做法，遠(yuǎn)未能達(dá)到保護(hù)環(huán)境和回收資源的目的，只適合于酸洗 最后工序含酸量很低的漂洗廢水處理。由于酸洗廢液含有高濃度的游離鹽 酸和二價鐵鹽，需要大量的堿性物質(zhì)去中和，不僅消耗了大量的石灰，并 且產(chǎn)生了大量的含水率接近99%的泥渣，這些泥渣大部分情況是堆積待干 化處理，占用了大量土地，而且上清液中殘余的亞鐵離子氧化后也使出水 變黃。該法處理成本較高，且廢酸液中的有用資源未能回收利用。不僅造 成資源的浪費，也不能徹底地解決污染問題，容易造成二次污染。
中小型鋼鐵企業(yè)的酸洗工序裝備迫切希望能有一種一次性投資適中， 運行成本低的酸洗廢液資源化綜合治理的處理系統(tǒng)問世。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種鹽酸酸洗廢酸液和鹽酸的處理系統(tǒng)，為 了保護(hù)環(huán)境、節(jié)約及合理利用資源，本著變廢為寶、化害為利、消除污染， 以利于解決目前中小型鋼鐵企業(yè)酸洗廢液處理難度大、運行費用高的難題。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是提供一種從鹽酸酸洗
廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括有 廢酸儲液罐，該罐通過管道經(jīng)輸送泵、流量控制裝置依次連通有預(yù)熱器、
換熱器、蒸發(fā)器、冷卻結(jié)晶釜、過濾離'lM^離器，在換熱器與蒸發(fā)器之間設(shè) 有往復(fù)連通管道，形成一個廢液循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)；與蒸發(fā)器連接的還有向蒸 發(fā)器提供蒸汽的蒸汽熱源，在蒸發(fā)器上設(shè)有與換熱器連通的余熱蒸汽管道， 蒸發(fā)器與預(yù)熱器之間設(shè)有連通管道，使蒸發(fā)出的氣體通過預(yù)熱器、冷凝器 冷凝成稀鹽酸進(jìn)入稀鹽酸儲罐；在過濾離'0^離器的底端與廢酸儲液罐之間 設(shè)有連通管道。
所述蒸發(fā)器為三相惰性球蒸發(fā)器。
所述換熱器和蒸發(fā)器的位置設(shè)置為換熱器在上，蒸發(fā)器在下的錯落位 置。在換熱器的上部設(shè)有連通管道的乏氣回收裝置。
本實用新型的效果是該處理系統(tǒng)經(jīng)驗證，廢酸與廢水分別處理可使廢 水處理設(shè)備運行負(fù)擔(dān)大大減輕，處理更加快捷，不僅所排廢水達(dá)到國家工 業(yè)排廢標(biāo)準(zhǔn)，而且使絕大部分廢酸得到了回收利用，同時產(chǎn)生的副產(chǎn)品四 水氯化亞鐵晶體(FeCl2*4H20)外銷也為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，可 補貼廢酸、廢水處理設(shè)備運行的能源消費和人工等費用。具有工藝設(shè)備數(shù) 量少，投資較低，操作簡單易行，能源消耗較少，運行成本低，很適合采 用鹽酸酸洗的中小型鋼鐵企業(yè)使用。

圖l為本實用新型的處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中
1、廢酸儲液罐 2、預(yù)熱器
4、蒸發(fā)器 5、冷卻結(jié)晶釜 7、氯化亞鐵結(jié)晶體8、蒸汽熱源
10、冷凝器 11、稀鹽酸儲罐具體實施方式
結(jié)合附圖及實施例對本實用新型的從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶
3、換熱器 6、鵬分離器 9、乏氣回收裝置 12、酸槽
體和鹽酸的處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)加以說明。
本實用新型的從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統(tǒng) 工作原理主要是根據(jù)氯化氫易于揮發(fā)和易溶于水的特性，以及氯化亞鐵在 鹽酸溶液中溶解度的規(guī)律，采用蒸汽加熱蒸發(fā)濃縮工藝，使酸洗廢液中的
鹽酸與鐵鹽分離。蒸發(fā)產(chǎn)生的含HC1的氣體經(jīng)適當(dāng)冷凝分離得到10 159&的 熱稀鹽酸，返回酸洗車間原酸洗工序中，經(jīng)配酸后再循環(huán)使用。含高濃度 鐵鹽的酸洗廢液濃縮到一定濃度后經(jīng)冷卻，使氯化亞鐵以結(jié)晶的形式析出， 再經(jīng)離心分離獲取氯化亞鐵的結(jié)晶體。
如圖l所示，本實用新型的從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽 酸的處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括有廢酸儲液罐l，該罐l通過管道經(jīng)輸送 泵、流量控制裝置依次連通有預(yù)熱器2、換熱器3、蒸發(fā)器4、冷卻結(jié)晶釜5、 過濾離^^離器6，在換熱器3與蒸發(fā)器4之間設(shè)有往復(fù)連通管道，形成一個循 環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)；與蒸發(fā)器4連接的還有向蒸發(fā)器4提供蒸汽的蒸汽熱源8，在蒸 發(fā)器4的上部設(shè)有與換熱器3連通的余熱蒸汽管道，蒸發(fā)器4與預(yù)熱器2之間 設(shè)有連通管道，使蒸發(fā)出的氣體通過預(yù)熱器2、冷凝器10被冷凝成稀鹽酸進(jìn) 入稀鹽酸儲罐ll，再進(jìn)入酸槽12。在過濾離'l^^離器6的一端與廢酸儲液罐l 之間設(shè)有連通管道。為防止結(jié)晶體附著在管道壁及罐壁上，所述蒸發(fā)器3為 三相惰性球蒸發(fā)器。所述換熱器3和蒸發(fā)器4的位置設(shè)置為換熱器3在上，蒸 發(fā)器4在下的錯落位置，采用非金屬材質(zhì)的換熱器3和蒸發(fā)器4，其設(shè)備的耐 腐蝕性強(qiáng)，使用壽命長。在換熱器3的上部設(shè)有連通管道的乏氣回收裝置9， 使余熱得到更充分的利用。
本實用新型的從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統(tǒng) 是這樣實現(xiàn)的。
來自酸洗槽的鹽酸廢酸液，首先進(jìn)入廢酸儲液罐1中，通過輸送泵和流 量控制裝置計量給預(yù)熱器2上料，上料流量通過流量計前后閥門的開口度
大小來調(diào)節(jié)，料液經(jīng)預(yù)熱器2預(yù)熱后，進(jìn)入由三相惰性球蒸發(fā)器4和換熱 器3組成的一個自然循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)，蒸汽熱源8的蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器4，料液 在該蒸發(fā)系統(tǒng)中被循環(huán)加熱。當(dāng)料液達(dá)到一定的蒸發(fā)溫度后，水和HC1的 共沸物會從蒸發(fā)器4上部的氣液分離裝置中蒸出，這些含有大量熱能的酸 汽進(jìn)入預(yù)熱器2，對進(jìn)入預(yù)熱器2的原料酸液進(jìn)行預(yù)熱的同時，其自身又被 冷卻成氣液混合物，然后再進(jìn)入冷凝器10中被冷卻成液體一稀鹽酸，最后 流到稀鹽酸儲罐ll中，再進(jìn)入酸槽12。由于在蒸發(fā)器4的上部設(shè)有與換熱 器3連通的余熱蒸汽管道，在換熱器3的上部設(shè)有連通管道的乏氣回收裝 置9，使多余蒸汽得到更充分的利用。
在蒸出水和HC1氣體的同時，來自預(yù)熱器2預(yù)熱后新的料液不斷補充進(jìn) 所述的循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)中，被蒸發(fā)器4濃縮的料液下沉經(jīng)管道進(jìn)入冷卻結(jié)晶 釜5之中，經(jīng)冷卻結(jié)晶釜5進(jìn)一步降溫冷卻以至產(chǎn)生氯化亞鐵結(jié)晶體 (FeCL2*4H20),降溫到設(shè)定溫度后，放至過濾離lM^離器6中實現(xiàn)氯化亞 鐵結(jié)晶體與母液的分離，經(jīng)離心甩干的氯化亞鐵結(jié)晶體7可直接包裝成商 品出售。離心分離出的少量母液通過管道被收集到廢酸儲液罐1中(也可 作為高濃度液體氯化亞鐵產(chǎn)品直接出售)，與酸洗廢液混合后再經(jīng)防腐輸 送泵打到預(yù)熱器2進(jìn)料口中，被加熱后進(jìn)入下一個循環(huán)處理流程，如此周 而復(fù)始。在回收FeCl2結(jié)晶體的同時回收了稀鹽酸，使廢酸得到處理，整個 系統(tǒng)可做到無外排放，基本上實現(xiàn)零污染。
鹽酸酸洗廢液在加熱蒸發(fā)濃縮過程中溫度較高，鹽酸腐蝕性很強(qiáng)，采 用耐高溫和換熱系數(shù)較高的非金屬材質(zhì)的換熱器3和蒸發(fā)器4，使設(shè)備腐蝕 程度大為降低，有效地延長了設(shè)備的使用壽命，降低了酸洗廢液處理過程 設(shè)備運行維修費用。
為防止鹽酸酸洗廢液在蒸發(fā)濃縮到一定程度后容易結(jié)晶堵塞換熱管、 影響傳熱效果、造成設(shè)備損壞、導(dǎo)致系統(tǒng)工藝不穩(wěn)定的事故發(fā)生，采用內(nèi)
加熱三相惰性球蒸發(fā)器，引入了惰性球介質(zhì)。由于惰性球的上下運動將剛 結(jié)晶到管壁、罐壁上的晶體被及時沖刷掉，不會形成結(jié)晶體附著在管壁、 罐壁的可能。此外在工藝布置上采取加熱器與蒸發(fā)器上高下低的錯落布置， 酸洗廢液在重度差和溫度差的雙重作用及惰性球運動沖刷帶動下，物料在 蒸發(fā)濃縮中得到強(qiáng)制循環(huán)，根本上杜絕了物料在加熱器管壁中結(jié)晶和堵塞 蒸發(fā)室設(shè)備的可能性，使工藝、設(shè)備運行穩(wěn)定。延長了蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)備壽命， 降低了設(shè)備維修費用。
回收的再生鹽酸純度高，經(jīng)配酸后可直接用于酸洗工序，再生鹽酸利 用的工藝由于氯化亞鐵不易揮發(fā)，蒸發(fā)系統(tǒng)蒸出的氯化氫和水蒸汽經(jīng)非金
屬材質(zhì)的換熱器、冷凝器冷凝而成的10 15%的稀鹽酸，基本不含氯化亞鐵， 因而純度較高，經(jīng)配酸后返回生產(chǎn)線使用不會對酸洗工藝產(chǎn)生任何不利影 響。
副產(chǎn)品氯化亞鐵晶體采用編織袋包裝，便于長距離運輸，可直接使用 作為電鍍的原料、印染的媒染劑、陶瓷的著色劑等，也可經(jīng)深加工生產(chǎn)三 氯化鐵、聚合氯化鐵等高效水處理藥劑以及鐵系顏料、鐵氧體等高附加值 化工產(chǎn)品。
回收的熱再生鹽酸經(jīng)適當(dāng)配酸后直接回到酸洗槽中，省卻了大量換酸 時的升溫加熱。蒸發(fā)系統(tǒng)蒸發(fā)出的氯化氫和水蒸汽，被引入預(yù)熱器中預(yù)熱 原料，節(jié)省了原料預(yù)熱的能耗，縮短了蒸發(fā)的時間，使熱能的利用率得到 提高。此外再生鹽酸的利用和副產(chǎn)氯化亞鐵出售的價值可折抵處理成本， 使該處理系統(tǒng)能保持較低的運行成本。
權(quán)利要求1、一種從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括有廢酸儲液罐(1)，該罐(1)通過管道經(jīng)輸送泵、流量控制裝置依次連通有預(yù)熱器(2)、換熱器(3)、蒸發(fā)器(4)、冷卻結(jié)晶釜(5)、過濾離心分離器(6)，在換熱器(3)與蒸發(fā)器(4)之間設(shè)有往復(fù)連通管道，形成一個廢液循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)；與蒸發(fā)器(4)連接的還有向蒸發(fā)器(4)提供蒸汽的蒸汽熱源(8)，在蒸發(fā)器(4)上設(shè)有與換熱器(3)連通的余熱蒸汽管道，蒸發(fā)器(4)與預(yù)熱器(2)之間設(shè)有連通管道，使蒸發(fā)出的氣體通過預(yù)熱器(2)、冷凝器(10)后被冷凝成稀鹽酸進(jìn)入稀鹽酸儲罐(11)；在過濾離心分離器(6)的底端與廢酸儲液罐(1)之間設(shè)有連通管道。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸 的處理系統(tǒng)，其特征是所述蒸發(fā)器(4)為三相惰性球蒸發(fā)器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸 的處理系統(tǒng)，其特征是所述換熱器(3)和蒸發(fā)器(4)的位置設(shè)置為換 熱器(3)在上，蒸發(fā)器(4)在下的錯落位置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸 的處理系統(tǒng)，其特征是在換熱器(3)的上部設(shè)有連通管道的乏氣回收 裝置(9)。
專利摘要本實用新型提供一種從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有廢酸儲液罐，該罐通過管道經(jīng)輸送泵、流量控制裝置依次連通有預(yù)熱器、換熱器、蒸發(fā)器、冷卻結(jié)晶釜、過濾離心分離器。在換熱器與蒸發(fā)器之間設(shè)有往復(fù)連通管道；與蒸發(fā)器連接的有向蒸發(fā)器提供熱源的蒸汽和經(jīng)換熱器連通的乏汽回收裝置，蒸發(fā)器與預(yù)熱器之間還設(shè)有連通管道，使蒸發(fā)出的氣體通過預(yù)熱器、冷凝器冷凝為稀鹽酸進(jìn)入儲罐。蒸發(fā)后的濃縮液經(jīng)冷卻結(jié)晶、分離得到氯化亞鐵晶體，可深加工生產(chǎn)三氯化鐵、聚合氯化鐵等高效水處理藥劑。該處理系統(tǒng)在回收氯化亞鐵晶體的同時也使廢酸中的鹽酸得到回收，具有工藝設(shè)備數(shù)量少、操作簡便、節(jié)能降耗、運行成本低的特點。
文檔編號C01B7/01GK201010528SQ200720095400
公開日2008年1月23日 申請日期2007年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月6日
發(fā)明者張秀媛, 王富芝, 王富鑫, 王柳洋, 王貴斌, 范培偉 申請人:天津市聚鑫源水處理技術(shù)開發(fā)有限公司