一種無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理系統和方法
【專利摘要】本發明提出了一種無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理系統和方法，系統包括：用于存儲廢鹽水的廢鹽水池、用于存儲廢酸液的廢酸池、用于在真空下對廢鹽水和廢酸進行處理的氯氣合成塔、用于對氯氣合成塔處理后的廢液進行過濾的過濾組件、用于對氯氣合成塔處理后的氯氣進行凈化的活性炭吸附氯氣塔；其中氯氣合成塔的入口連接廢鹽水池出口和廢酸管路，且氯氣合成塔的廢液出口連接過濾組件、氯氣出口連接活性炭吸附氯氣塔。本發明的系統同時采用無機合成技術和活性炭吸附技術結合，從根本上解決了海綿鈦項目的廢水處理難題。
【專利說明】一種無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及廢液處理【技術領域】，尤其是涉及一種無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理系統和方法。
【背景技術】
[0002]在鎂熱法生產海綿鈦過程中，會在鎂電解工序尾氣洗滌系統產生廢鹽水，并在氯化精制系統產生廢鹽酸。這些廢液必須要得到妥善處理，以確保不會對環境造成污染。同時在回收這些廢液時，還可以回收一些化工原料(如鹽酸、NaCl)，并將廢酸和廢鹽水由酸性廢水及帶有氧化性的廢鹽水變成工業用水，產生明顯的經濟、環境和社會效益。
[0003]現有海綿鈦生產工藝可分為三大步驟兩大循環。其中三大步驟包括:富鈦料的生產、四氯化鈦制備、還原蒸餾；兩大循環包括:鎂循環、氯循環。現有的海綿鈦生產工藝主要包括原料準備、氯化、TiCl4精制、還原蒸餾、鎂電解等工序。工藝流程為:首先將鈦原料氯化生成粗TiCl4,然后精制得到精TiCl4,精TiCl4在還蒸工序經Mg還原和真空蒸餾后生成海綿鈦，還原過程產生的Mg Cl2送鎂電解工序電解得到金屬Mg和Cl2, Mg精煉后返還蒸系統，Cl2過濾壓縮后送氯化系統。
[0004]海綿鈦氯化精制工序生產過程中產生的氯化氫尾氣廢氣，進入氯化精制尾氣處理系統，通過三級水洗和兩級堿洗，尾洗達標后排放，三級水洗產生的鹽酸經陶瓷膜過濾器過濾后得到懸浮物小于5mg/L，濃度為20% (國內海綿鈦廠實際可達28%)的副產品鹽酸約15000噸/a。鎂電解工序會產生含有氯氣的尾氣，含有氯氣的尾氣送鎂電解尾氣洗滌系統用氫氧化鈉溶液進行 三級洗滌，尾氣達標后排放，同時產生約18000噸/a 10%左右的次氯酸鈉溶液。由此可見，現有的海綿鈦生產工藝在生產過程中氯化精制和鎂電解工序將產生廢酸和廢鹽水。這些鹽酸和廢鹽水均不能直接外排，必須經處理達標后才能外排或綜合利用。因此迫切需要能夠達到或接近零排放的廢液處理系統，以降低對環境的污染。

【發明內容】

[0005]針對現有技術中存在的缺陷和不足，本發明的目的是提出一種無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理系統和方法，能夠對海綿鈦生產工藝中產生的廢液進行處理以降低對環境的污染。
[0006]為了達到上述目的，本發明提出了一種無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理系統，括:用于存儲廢鹽水的廢鹽水池、用于存儲廢酸液的廢酸池、用于在真空下對廢鹽水和廢酸進行處理的氯氣合成塔、用于對氯氣合成塔處理后的廢液進行過濾的過濾組件、用于對氯氣合成塔處理后的廢氣進行凈化的活性炭吸附氯氣塔；其中氯氣合成塔的入口連接廢鹽水池出口和廢酸管路，且氯氣合成塔的廢液出口連接過濾組件、廢氣出口連接活性炭吸附氯氣塔。
[0007]作為上述技術方案的優選，所述活性炭吸附氯氣塔的入口還連接廢酸池出口，且該活性炭吸附氯氣塔的出口分別連接純酸池和用于吸收二氧化碳的氫氧化鈉吸收池。[0008]作為上述技術方案的優選，所述過濾組件包括過濾器和斜管沉淀池；過濾器的出口連接斜管沉淀池的入口，且所述斜管沉淀池的入口還連接堿罐；其中所述斜管沉淀池設有污泥出口，和連接中間水池的水出口。
[0009]作為上述技術方案的優選，所述過濾組件還包括保安過濾器和反滲透裝置；所述中間水池通過保安過濾器和反滲透裝置連接清水池；所述反滲透裝置設有反滲透水出口以輸出含有氯化鈉的液體；所述清水池通過設有回用水泵的回用水管路連接純水回用裝置。
[0010]作為上述技術方案的優選，氯氣合成塔的入口通過自吸泵連接廢鹽水池出口和廢酸管路；氯氣合成塔的廢氣出口通過真空泵連接活性炭吸附氯氣塔。
[0011]同時，本發明實施例還提出了一種無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理方法，包括:
[0012]將廢鹽酸和廢鹽水按比例混合后輸送到真空的氯氣合成塔，以使酸性氯水在真空環境下沸騰后，獲得含氯溶液和氯氣；
[0013]將氯氣輸送到活性炭吸附氯氣塔，使氯氣與鹽酸一起通過活性炭吸附層，以凈化廢鹽酸并提高鹽酸濃度；
[0014]該含氯溶液凈化提取氯化鈉和中水。
[0015]作為上述技術方案的優選，將廢鹽酸和廢鹽水按比例混合后輸送到真空的氯氣合成塔具體包括:
[0016]廢鹽酸和廢鹽水混合后控制pH值≤1.5 ;并將該混合液體以VNaera: Vhci = I: 0.6的流量比輸入到氯氣合成塔，其中該氯氣合成塔的真空壓為0.06~0.08Mpa。
[0017]作為上述技術方案的優選，所述該含氯溶液凈化具體包括:
[0018]過濾器和斜管沉淀池來濾除鹽水中的懸浮物雜質；
[0019]中和水中過量的酸，沉淀水中的鐵、鈦離子；
[0020]加入亞硫酸鈉來去除溶液中殘存的有效氯；
[0021]將該溶液經過反滲透裝置進行脫鹽后輸出濃鹽水和中水。
[0022]本發明實施例提供的技術方案的有益效果是:本發明集成了無機合成設備和碳吸附設備，能夠對廢酸、廢鹽水等廢水進行回收再利用并過濾，防止了對環境的污染的同時又能產生一定經濟效益。本發明利用氯元素所具有的同化反應的特性，設計一個化學合成反應的工藝流程使其全部轉化為有價產品，做到次氯酸鈉無排放，鹽酸又能充分利用。轉化成的氯氣又被含鹽酸的活性炭所吸附制備成高濃度的純鹽酸及食鹽，將其回收利用，采用了這種新技術新工藝既回收了有價產品又確保了出水的達標，實現了環保項目的綜合利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發明實施例的無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明優選實施例一做進一步說明。
[0025]本發明提出了一種無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理系統，其結構如圖1所示的，包括:用于存儲廢鹽水的廢鹽水池1、用于存儲廢酸液的廢酸池2、用于在真空下對廢鹽水和廢酸進行處理的氯氣合成塔3、用于對氯氣合成塔處理后的廢液進行雜質過濾的過濾組件、用于對氯氣合成塔處理后的廢氣進行凈化的活性炭吸附氯氣塔5。如圖1所示的，其中該氯氣合成塔3的入口通過自吸泵11連接廢鹽水池I出口和廢酸管路6，且氯氣合成塔3的廢液出口連接過濾組件、廢氣出口通過真空泵12連接活性炭吸附氯氣塔5。如圖1所示的，所述活性炭吸附氯氣塔5的入口還通過自吸泵13連接廢酸池2出口，且該活性炭吸附氯氣塔5的出口分別連接純酸池9和用于吸收二氧化碳的氫氧化鈉吸收池10。如圖1所示的，過濾組件包括過濾器4和斜管沉淀池15。該過濾器4的出口連接斜管沉淀池15的入口，且所述斜管沉淀池15的入口還連接堿罐16。所述斜管沉淀池15的底部設有污泥出口以將產生的污泥送回選鈦廠，且斜管沉淀池15還設有連接中間水池17的水出口。，過濾組件還包括保安過濾器19、反滲透裝置20 ;該中間水池17通過高壓水泵18依次連接保安過濾器19、反滲透裝置20、清水池14。其中，該反滲透裝置20設有反滲透水出口以輸出含有氯化鈉的液體，可以通過加工收回氯化鈉。該清水池14通過設有回用水泵7的回用水管路連接純水回用裝置8。
[0026]本發明的系統是采用無機合成技術和活性炭吸附技術結合的處理系統，從根本上解決了海綿鈦項目的廢水處理難題。本發明的系統的具體合成工藝流程說明如下:
[0027]首先通過無機化學合成的方法，將廢鹽酸和廢鹽水按比例混合并通過流量計按計量并調節好PH值后，進入氯氣合成塔。氯氣合成塔保持在真空狀態下，酸性氯水進入氯氣合成塔后會劇烈沸騰產生大量的水蒸氣，水蒸氣與氯水在氯氣合成塔的填充料表面上充分接觸以使氯水表面上的氯氣分壓降低，從而使得氯氣逸出到活性炭吸附氯氣塔。
[0028]反應后的氣液混合物分別進入氣相系統和液相系統，即:含水汽的氯氣進入氯氣干燥凈化系統，含氯離子的鹽水進入水處理系統，然后分別對兩個系統進行處理。
[0029]其中，從氯氣合成塔頂部逸出的濕氯氣與廢鹽酸一起通過活性炭吸附層，從而使廢鹽酸得以凈化，鹽酸濃度也得以提高。具體的，廢酸池中濃度為20%的廢鹽酸噴淋在活性炭吸附層上，以與輸送來的濕氯氣進行反應，制備出純度超過30%的濃鹽酸。
[0030]其中，含氯離子的鹽水則進入到水處理系統。首先經過過濾器和斜管沉淀池來濾除鹽水中的懸浮物雜質，并通過調節PH值使溶液中的其他金屬離子沉淀去除。然后加入亞硫酸鈉來去除溶液中殘存的有效氯。然后經過反滲透裝置來回收濃鹽水，以制備工業食鹽。然后進入清水池的中水可以通過回用水管路連接純水回用裝置。
[0031]本發明實施例還提出了一種無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理方法，包括:
[0032]步驟1、將廢鹽酸和廢鹽水按比例混合后輸送到真空的氯氣合成塔，以使酸性氯水在真空環境下沸騰后，獲得含氯溶液和氯氣。其中，廢鹽酸和廢鹽水混合后控制pH值(1.5 ;并將該混合液 體以VNaera: VHa = 1: 0.6的流量比輸入到氯氣合成塔，其中該氯氣合成塔的真空壓為0.06~0.08Mpa。
[0033]步驟2、將氯氣輸送到活性炭吸附氯氣塔，使氯氣與鹽酸一起通過活性炭吸附層，以凈化廢鹽酸并提高鹽酸濃度；
[0034]步驟3、該含氯溶液凈化提取氯化鈉和中水。具體的，通過過濾器和斜管沉淀池來濾除鹽水中的懸浮物雜質；然后中和水中過量的酸，沉淀水中的鐵鈦離子，加入亞硫酸鈉來去除溶液中殘存的有效氯；最后將該溶液經過反滲透裝置進行脫鹽后輸出濃鹽水和中水。[0035]本發明的原理為:根據無機合成氯氣的原理，充分利用氯元素的電勢圖，即:
[0036]I)在酸性溶液的條件下，其電極電位ε ° (V):
[0037]
【權利要求】
1.一種無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理系統，其特征在于，包括:用于存儲廢鹽水的廢鹽水池、用于存儲廢酸液的廢酸池、用于在真空下對廢鹽水和廢酸進行處理的氯氣合成塔、用于對氯氣合成塔處理后的廢液進行過濾的過濾組件、用于對氯氣合成塔處理后的氯氣進行凈化的活性炭吸附氯氣塔；其中氯氣合成塔的入口連接廢鹽水池出口和廢酸管路，且氯氣合成塔的廢液出口連接過濾過濾組件、氯氣出口連接活性炭吸附氯氣塔。
2.根據權利要求1所述的無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理系統，其特征在于，所述活性炭吸附氯氣塔的入口還連接廢酸池出口，且該活性炭吸附氯氣塔的出口分別連接純酸池和用于吸收二氧化碳的氫氧化鈉吸收池。
3.根據權利要求1所述的無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理系統，其特征在于，所述過濾組件包括過濾器和斜管沉淀池；過濾器的出口連接斜管沉淀池的入口，且所述斜管沉淀池的入口還連接堿罐；其中所述斜管沉淀池設有污泥出口，和連接中間水池的水出口。
4.根據權利要求3所述的無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理系統，其特征在于，所述過濾組件還包括保安過濾器和反滲透裝置；所述中間水池通過保安過濾器和反滲透裝置連接清水池；所述反滲透裝置設有反滲透水出口以輸出含有氯化鈉的液體；所述清水池通過設有回用水泵的回用水管路連接純水回用裝置。
5.根據權利要求1所述的無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理系統，其特征在于，氯氣合成塔的入口通過自吸泵連接廢鹽水池出口和廢酸管路；氯氣合成塔的氯氣出口通過真空泵連接活性炭吸附氯氣塔。
6.一種無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理方法，其特征在于，包括: 將廢鹽酸和廢鹽水按比例混合后輸送到真空的氯氣合成塔，以使酸性氯水在真空環境下沸騰后，獲得含氯溶液和氯氣； 將氯氣輸送到活性炭吸附氯氣塔，使氯氣與鹽酸一起通過活性炭吸附層，以凈化廢鹽酸并提高鹽酸濃度； 該含氯溶液凈化提取氯化鈉和中水。
7.根據權利要求6所述的無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理方法，其特征在于，包括: 將廢鹽酸和廢鹽水按比例混合后輸送到真空的氯氣合成塔具體包括: 廢鹽酸和廢鹽水混合后控制PH值≤1.5 ;并將該混合液體以VNaera: VHa = 1: 0.6的流量比氯氣合成塔，其中該氯氣合成塔的真空壓為0.06~0.08Mpa。
8.根據權利要求6所述的無機合成與碳吸附結合的廢酸廢鹽水處理方法，其特征在于，所述該含氯溶液凈化具體包括: 過濾器和斜管沉淀池來濾除鹽水中的懸浮物雜質； 中和水中過量的酸，沉淀水中的鐵、鈦離子； 加入亞硫酸鈉來去除溶液中殘存的有效氯； 將該溶液經過反滲透裝置進行脫鹽后輸出濃鹽水和中水。
【文檔編號】C01B7/04GK103896424SQ201210585586
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月31日 優先權日:2012年12月31日
【發明者】徐斌, 王慶生, 徐轉麗, 孫維孟, 吳婷, 呂炎奇, 王廣, 王亞偉 申請人:北京英諾格林科技有限公司