專利名稱：硫酸置換再生酸法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)廢物綜合利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我院(原冶金工業(yè)部建筑研究總院)早在七十年代就專題研究酸洗廢液的回收利用。在太鋼、西安特鋼、上鋼五廠及大冶鋼廠建有工業(yè)性試驗線，取得了一批階段性成果。在硫酸置換再生酸和減壓蒸發(fā)分離再生酸方面獲得成功。但對蒸發(fā)殘液(FeSO4·nH2O溶液)的處理束手無策，造成蒸發(fā)器內(nèi)FeSO4·nH2O結(jié)晶嚴重堵塞殘液出口，排出的FeSO4·nH2O液體結(jié)晶不理想，最終造成該系統(tǒng)無法操作，導(dǎo)致該成果不能被推廣應(yīng)用。研究工作于80年代初中斷。
分析原因主要是1、將硫酸(濃)全部加到蒸發(fā)器內(nèi)，控制蒸發(fā)器的酸濃度在30％(重量百分比)左右。
2、原法結(jié)晶池的酸濃度與蒸發(fā)器一致。
這種做法，導(dǎo)致1、蒸發(fā)器酸度過高，F(xiàn)eSO4·nH2O的溶解度極低，且FeSO4·nH2O極容易結(jié)晶析出而堵塞殘液出口。
2、到達結(jié)晶池的FeSO4·nH2O殘液的FeSO4·nH2O含量低，結(jié)晶氣氛同蒸發(fā)器，F(xiàn)eSO4·nH2O的結(jié)晶析出幾乎是不可能的。只好將殘液擱置冷卻幾天后，方能有少量的FeSO4·nH2O再析出，造成工藝上無法操作。
另外，此法僅在處理回收硝酸-氫氟酸中試用，沒有涉及鹽酸酸洗廢液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要技術(shù)特征為1、控制蒸發(fā)器的酸濃度在1～5％(重量百分比)，硫酸(濃)盡量不直接加入蒸發(fā)器。
2、控制結(jié)晶池的酸濃度在25-40％(重量百分比)，將硫酸(濃)盡量直接加入結(jié)晶池。
此法的結(jié)果是1、旨在滿足蒸發(fā)器再生酸所需的硫酸(濃)量的前提下，造成低酸濃度，讓蒸發(fā)殘液中的FeSO4·nH2O含量由原來的百分之幾提高到40％(重量百分比)以上，且不結(jié)晶析出。
2、高濃度的FeSO4·nH2O蒸發(fā)殘液被排入結(jié)晶池后，再加入硫酸(濃)，使結(jié)晶池的酸度達到25-40％左右。由于提高酸度，F(xiàn)eSO4·nH2O迅速結(jié)晶析出，在數(shù)秒鐘內(nèi)形成固液分離。
3、然后再將高酸度的結(jié)晶殘液泵入蒸發(fā)器，補充置換反應(yīng)的酸用量。


圖1為硫酸置換再生酸法工藝流程圖。
具體實施例方式
本法適應(yīng)各種鋼材(特鋼、普鋼等)各種酸(鹽酸、硝酸-氫氟酸等)酸洗廢液的處理回收。
工藝路線1、由酸洗車間輸入的酸洗廢液，經(jīng)過過濾后存放于廢液調(diào)節(jié)池，廢液調(diào)節(jié)池一般設(shè)計為7～15天的存放量。
A、調(diào)節(jié)廢酸濃度；B、調(diào)節(jié)輸入輸出量(兩端工藝設(shè)備檢修造成停產(chǎn))。
2、蒸發(fā)器是本工藝的主要設(shè)備之一由調(diào)節(jié)池泵入的廢液，首先在蒸發(fā)器內(nèi)加H2SO4產(chǎn)生置換反應(yīng)，F(xiàn)eCL2或者Fe(NO3)2、FeF2被H2SO4置換，再生HCL和硝酸-氫氟酸，形成新的鐵(或者是其它金屬)的硫酸鹽。其次是根據(jù)再生酸與硫酸鹽溶液的沸點的差異，加熱蒸發(fā)再生酸，在650mmHg的負壓下，再生鹽酸的蒸發(fā)溫度為104～107℃；再生硝酸-氫氟酸的蒸發(fā)溫度為68℃左右。
3、加熱系統(tǒng)目前一般采用蒸汽加熱。
4、再生酸冷凝器從蒸發(fā)器形成的再生酸汽被送到冷凝器中進行冷卻凝結(jié)形成再生酸溶液，冷凝器一般用水冷卻，回收的再生酸被回送到酸洗車間配酸池，循環(huán)使用。
5、負壓系統(tǒng)負壓系統(tǒng)一般使用水力噴射真空泵，它的作用是為A、加快蒸發(fā)過程B、適當降低蒸發(fā)溫度，這一點，特別在70～80年代，由于耐腐材料的限制，顯得十分必要。現(xiàn)在，耐腐材料已完全可以抵抗150℃以下甚至更高的工作溫度，有無負壓系統(tǒng)，就變的不重要了。
6、硫酸此法一般使用工業(yè)濃硫酸，采用鐵罐儲存，一般儲量為15天的使用量即可。在啟動試驗線過程中，硫酸直接加入蒸發(fā)器，待系統(tǒng)達到平衡后，硫酸加入點被切到結(jié)晶池。
7、結(jié)晶系統(tǒng)蒸發(fā)殘液從蒸發(fā)器輸送到結(jié)晶池，先進行冷卻，將溫度降低到30～40℃范圍，冷卻可以是強制的，也可以做一般冷卻。然后將硫酸加入，提高酸度，促使FeSO4·nH2O結(jié)晶析出。
8、析出的固體FeSO4·nH2O經(jīng)離心式過濾機過濾，固體FeSO4·nH2O裝袋后外銷，高濃度(30％)結(jié)晶殘液被盛積于殘液池，根據(jù)需要泵送至蒸發(fā)器，作為蒸發(fā)器置換反應(yīng)所需硫酸的來源。
本法已在重慶鋼鐵股份有限公司所建冷軋薄板鹽酸酸洗廢液處理中試用。本發(fā)明是通過以下方法實現(xiàn)的初始時，將廢液過濾，按比例將廢液與濃硫酸(98％)連續(xù)加入蒸發(fā)器，發(fā)生置換反應(yīng)，生成新的酸和新的硫酸(鐵)鹽，裝置內(nèi)酸重量百分比濃度控制在1％～5％，然后加熱蒸發(fā)，使再生酸與硫酸鹽溶液分離，蒸發(fā)溫度104℃～107℃；蒸發(fā)出來的氣體經(jīng)冷卻形成一定濃度的再生酸；剩余物質(zhì)進入結(jié)晶池的同時，加入一定比例的98％的濃硫酸，經(jīng)冷卻使其快速結(jié)晶，經(jīng)過濾產(chǎn)生含水硫酸亞鐵晶體，濾液進入殘液池后重新加入蒸發(fā)器循環(huán)使用。
實踐證明1、此法工藝路線正確，具有很強的可操作性。
2、經(jīng)濟效益十分明顯，酸的回收率高達98％，酸洗用酸只須添加少量新酸即可。
3、環(huán)境效益十分明顯，由于酸的回收率極高，廢酸不再對環(huán)境產(chǎn)生污染，不存在二次環(huán)境污染源。
目前，世界上公認比較先進的焙燒法回收酸的有效回收率也只能達到70％左右，那么，剩下的30％勢必進入環(huán)境。
4、操作簡便，建立的重鋼再生酸試驗線每班一名普通工人即可方便操作。
5、投資省，投資為焙燒法的1/2左右。
權(quán)利要求
1.一種硫酸置換再生酸法，其特征為初始時，將廢液過濾，按比例將廢液與98％的濃硫酸連續(xù)加入蒸發(fā)器，發(fā)生置換反應(yīng)，生成新的酸和新的硫酸鹽，裝置內(nèi)酸重量百分比濃度控制在1％～5％，然后加熱蒸發(fā)，使再生酸與硫酸鹽溶液分離，蒸發(fā)溫度104℃～107℃；蒸發(fā)出來的氣體經(jīng)冷卻形成一定濃度的再生酸；剩余物質(zhì)進入結(jié)晶池的同時，加入一定比例的98％的濃硫酸，經(jīng)冷卻使其快速結(jié)晶，經(jīng)過濾產(chǎn)生含水硫酸亞鐵晶體，濾液進入殘液池后重新加入蒸發(fā)器循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的硫酸置換再生酸法，其特征為蒸發(fā)器的溫度為104℃～107℃，壓力為-0.009～-0.015MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的硫酸置換再生酸法，其特征為系統(tǒng)達到平衡時，蒸發(fā)器中酸濃度為1％～5％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的硫酸置換再生酸法，其特征為結(jié)晶池內(nèi)加入一定量的濃硫酸，提高酸度，促使FeSO4·nH2O快速結(jié)晶析出，酸重量百分比濃度控制在25％～40％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的硫酸置換再生酸法，其特征為冷卻結(jié)晶池內(nèi)的混合液，使結(jié)晶池內(nèi)溫度為25℃～40℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的硫酸置換再生酸法，其特征為殘液代替一定濃度的硫酸重新進入蒸發(fā)器循環(huán)使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的硫酸置換再生酸法，其特征是本發(fā)明適合下列酸性廢液鹽酸、硝酸-氫氟酸。
全文摘要
本發(fā)明屬于工業(yè)廢物綜合利用領(lǐng)域。本工藝采用硫酸置換再生酸法解決了酸洗廢液的回收問題。處理采用工業(yè)酸洗廢液的回收利用技術(shù)。首先，廢酸過濾，按一定比例與硫酸同時加入蒸發(fā)器，加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)出來的氣體通過冷卻得到再生酸；結(jié)晶液經(jīng)冷卻和加入硫酸(濃)提高酸度快速結(jié)晶過濾，得到含水硫酸亞鐵，過濾液再按比例加入蒸發(fā)器循環(huán)處理。本發(fā)明工藝路線簡單，操作性強，投資少，回收率極高，無二次污染，處理量大，應(yīng)用范圍廣，可適合所有酸洗工藝的廢酸處理。
文檔編號C01B17/90GK1857992SQ20061008127
公開日2006年11月8日 申請日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者何篤政, 董榮華, 段興國, 袁思勝, 馮成偉, 何衡生, 余沛, 王亞峰, 廖軍, 張秦嶺 申請人:冶金部建筑研究總院上海分院, 重慶鋼鐵股份有限公司, 中國京冶建設(shè)工程承包公司