專利名稱：防止循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢的方法
專利說明 本發(fā)明涉及一種防止循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢的方法，特別適用于含氟、二氧化硫廢氣凈化地循環(huán)水系統(tǒng)防止結(jié)垢的新方法，屬于工業(yè)三廢治理技術(shù)。
隨著現(xiàn)代冶金、化工、電力等工業(yè)的發(fā)展，特別是在高溫燒結(jié)處理含有氟、硫等成分的礦物時，礦物中的氟化物、硫化物等，分解產(chǎn)生大量的含有氟(F)和二氧化硫(SO2)等有害廢氣。若直接排入大氣，將會對周圍環(huán)境造成嚴重的污染。
對于含氟、二氧化硫廢氣的凈化處理，六十年代初期，蘇聯(lián)曾設(shè)計使用過洗滌塔式濕法凈化工藝，即含氟、二氧化硫廢氣從洗滌塔下部進入塔內(nèi)，循環(huán)水從洗滌塔上部向下噴淋，廢氣中的氟和二氧化硫等有害成份被水吸收，生成氫氟酸(HF)、亞硫酸(H2SO3)和硫酸(H2SO4)溶液，經(jīng)與石灰石(CaCO3)懸浮液中和反應(yīng)、以生成氟化鈣(CaF2)和硫酸鈣-石膏(CaSO4.2H2O)等沉淀物除去，從而使含氟、二氧化硫廢氣得到凈化。
但因硫酸鈣在水中的溶解度很小(40℃時為0.211%)，含氟二氧化硫廢氣凈化用的循環(huán)水中，硫酸鈣經(jīng)常處于飽和或過飽和狀態(tài)，致使循環(huán)水所接觸的設(shè)備和管道中，均有不同程度的硫酸鈣結(jié)晶析出，產(chǎn)生的大量結(jié)垢物堵塞設(shè)備和管道，以至影響整個凈化系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，故不得不暫時被迫停止使用，須對洗滌和所有循環(huán)水管道進行機械清除污垢。這樣，在這套凈化系統(tǒng)停止使用、清理污垢期間，連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)所產(chǎn)生的含氟、二氧化硫廢氣只好排入大氣，仍對周圍環(huán)境造成污染。因此，解決含氟、二氧化硫廢氣凈化循環(huán)水系統(tǒng)中硫酸鈣的結(jié)垢問題，已成為環(huán)保工作者的一大難題。
在“低濃度二氧化硫煙氣脫硫”(南京化學工業(yè)公司研究院硫酸工業(yè)編輯部編輯，上?？茖W技術(shù)出版社1981年5月出版)一書中日本七十年代燒結(jié)廢氣的脫硫技術(shù)，大都是采用石灰或石灰石中和法，回收石膏(CaSO4.2H2O)，但存在設(shè)備、管道堵塞問題。為防止結(jié)垢生成而在石灰石中加入部分氯化鈣(CaCl2)，又因耗資太大而未被采用。
本發(fā)明的目的是采用含鎂中和劑，在與含氟、二氧化硫等酸性廢水中和反應(yīng)時，能防止硫酸鈣、氟化鈣等結(jié)垢物的生成或減少結(jié)晶析出量，從而避免設(shè)備、管道的堵塞。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的含氟、硫等成分的礦物經(jīng)高溫燒結(jié)，產(chǎn)生大量的含氟(F)和二氧化硫(SO2)等有害廢氣，從洗滌塔下部進入塔內(nèi)，從洗滌塔上部噴淋下來的循環(huán)水，逆向充分接觸，水吸收氟和二氧化硫后形成含氫氟酸(HF)、亞硫酸(H2SO3)和硫酸(H2SO4)等酸性廢水。該廢水流入中和器內(nèi)與含堿性中和劑，如輕燒白云石或菱苦土等中和液，進行中和反應(yīng)，生成的硫酸鎂(MgSO4.7H2O)、氟化鎂(MgF2)為主的復(fù)鹽水溶液。由于二價鎂離子(Mg++)代替部分二價鈣離子(Ca++)，生成溶度積很大的硫酸鎂(MgSO4在40℃時溶解度為31.8%)，為相同條件下硫酸鈣溶解度的148倍。中和反應(yīng)后的懸浮液在澄清器內(nèi)澄清，少量含鈣泥渣貯存待回收，含有鎂鹽的上清液再補充一定量新水，返回洗滌塔循環(huán)使用。循環(huán)水的循環(huán)率可達90～92%，凈化后的廢氣排入大氣。
本發(fā)明主要內(nèi)容包括三部分組成即含氟、二氧化硫廢氣的凈化水吸收，含鎂中和劑溶液的制備和含酸廢水中和、澄清及其循環(huán)使用。
1.含氟、二氧化硫等有害氣體的凈化 本發(fā)明系采用高溫燒結(jié)設(shè)備燒結(jié)含氟、硫等成分的礦物所產(chǎn)生的氟(F)和二氧化硫(SO2)等廢氣，其廢氣量大約為100～150萬m3/h，濃度含量氟(F)50～500mg/NM3;二氧化硫(SO2)600～4000mg/NM3。該含氟、二氧化硫廢氣，由抽風機從洗滌塔下部進入塔內(nèi)，循環(huán)水從洗滌塔上部噴淋向下，氣水逆向充分接觸，廢氣中的氟(F)和二氧化硫(SO2))被水吸收，生成氫氟酸(HF)、硫酸(H2SO4)和亞硫酸(H2SO3)等酸性廢水;凈化后的廢氣排入大氣。
2.含鎂中和劑溶液的制備 本發(fā)明采用的含鎂中和劑為輕燒白云石或菱苦土等，其主要成份是氧化鎂(MgO)和氧化鈣(CaO)。將粒度為0～5mm的輕燒白云石或菱苦土等，首先加水消化成氫氧化鎂〔Mg(OH)2〕和氫氧化鈣〔Ca(OH)2〕，然后進行濕式球磨至-200目達95%以上，再配制成濃度為60～80g/l的中和劑溶液。
3.含酸廢水中和、澄清和循環(huán)使用 含酸廢水從洗滌塔下部流入中和器，再將配制好的含鎂中和劑溶液加入中和器內(nèi)，進行如下中和反應(yīng) 中和劑溶液加入量多少是決定于中和反應(yīng)終止懸浮液PH值，穩(wěn)定保持在5～6之間。中和反應(yīng)時間5～10分鐘，反應(yīng)生成物為硫酸鎂(MgSO4.7H2O)、氟化鎂(MgF2)和硫酸鈣-石膏(CaSO4.2H2O)、氟化鈣(CaF2)等復(fù)鹽懸浮液，送入澄清器中澄清30～50分鐘，澄清器下部的泥渣排入泥渣壩堆存待回收，上清液進入循環(huán)水貯槽，補充部分新水返回洗滌塔循環(huán)使用。
本發(fā)明的優(yōu)點是采用了資源充足、廉價易得的含鎂中和劑如輕燒白云石、菱苦土等，與含氟、二氧化硫廢氣凈化的循環(huán)含酸廢水進行中和反應(yīng)，生成溶度積很大的硫酸鎂等復(fù)鹽類，由于復(fù)鹽效應(yīng)，大大緩解了循環(huán)水系統(tǒng)中硫酸鈣的結(jié)垢速度，僅為原石灰石中和劑的2.7%且結(jié)構(gòu)物酥脆易脫落，不會形成較厚的垢塊物，循環(huán)水的循環(huán)率達90～92%，保證了廢氣凈化和循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備和管道暢通無阻，從而達到了廢氣凈化循環(huán)水系統(tǒng)和燒結(jié)生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備同步生產(chǎn)、同步計劃檢修的目的。
下面結(jié)合附圖
對本發(fā)明作進一步描述 附圖是廢氣凈化循環(huán)水系統(tǒng)防垢工藝流程示意圖。
如附圖所示，將粒度為0～5mm的輕燒白云石或菱苦土等含鎂中和劑，在原料場〔1〕加水消化后送到貯槽〔2〕，從貯槽〔2〕底部定量放入濕式球磨分級機〔3〕中，加水球磨至-200目達95%以上，自流入配料槽〔4〕，配制成中和液，控制其濃度在60～80g/l，再由膠泵〔5〕抽送到中和液高位槽〔6〕貯備待用。
含氟50～500mg/NM3，二氧化硫600～4000Mg/NM3的燒結(jié)廢氣，廢氣量為100～150萬M3/h由抽風機〔8〕送入直徑為4m的洗滌塔〔7〕下部，與水泵〔9〕返回的循環(huán)水以850～900m3/h從洗滌塔〔7〕上部向下噴淋，氣、水在塔內(nèi)逆向充分接觸，進行化學和物理吸附。凈化后的廢氣由洗滌塔〔7〕頂部排入大氣，吸附含有氟、二氧化硫等氣體的廢水，從洗滌塔〔7〕底部流入中和器〔13〕，與中和液高位槽〔6〕流出濃度為60～80g/l的中和液，在中和器〔13〕內(nèi)進行中和反應(yīng)，控制其PH值在5～6之間，反應(yīng)生成物硫酸鈣、鎂復(fù)鹽懸浮液，送入澄清器〔11〕中，自然澄清30～50分鐘，澄清器〔11〕下部的泥渣，由泥漿泵〔12〕送往泥渣壩〔14〕貯存待回收;澄清器〔11〕上部的上清液自流入循環(huán)水貯槽〔10〕，補充新水后由水泵〔9〕泵回洗滌塔〔7〕循環(huán)使用，循環(huán)水的循環(huán)率達90～92%。通過實際連續(xù)生產(chǎn)使用一年以上，洗滌塔和循環(huán)水管道基本無結(jié)垢物堆存和堵塞現(xiàn)象。將其一年多的實施結(jié)果與原采用石灰石為中和劑主要生產(chǎn)技術(shù)指標和澄清液主要性質(zhì)對比，列于附表1或2。

從表1不難看出。用兩種不同中和劑生產(chǎn)時，在循環(huán)水循環(huán)率相同的條件下，結(jié)垢物的組份基本一致，當用含鎂中和劑輕燒白云石時，結(jié)垢速度僅為石灰石的2～4%，且結(jié)垢物酥脆易脫落。
從表2可知，用輕燒白云石為中和劑，控制PH值為5.72，懸浮物平均濃度243mg/l，僅為石灰石(1468mg/l)的16.6%。在鈣硬度為94德國度，總硬度為252德國度時，含鹽量為6800mg/l，較石灰石(4252mg/l)高，即澄清液中MgSO4.7H2O含量高，故不致結(jié)垢。
權(quán)利要求
1、一種防止循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢的方法，特別適用于含氟、二氧化硫等廢氣凈化的循環(huán)水系統(tǒng)防止結(jié)垢的方法，它包括廢氣水吸收，廢水中和、澄清、循環(huán)使用等，本發(fā)明的特征在于采用含鎂中和劑與含氟、二氧化硫等廢氣凈化的酸性廢水進行中和反應(yīng)，生成溶度積大的硫酸鎂復(fù)鹽溶液，少量反應(yīng)物泥渣堆存待回收，澄清液循環(huán)使用，凈化后的廢氣排入大氣。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說的含鎂中和劑，可以是輕燒白云石、菱苦土等，其含氧化鎂(MgO)為25～80%。
3、根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的方法，其特征在于所說的含鎂中和劑，粒度為0～5mm，加水消化成氫氧化鎂〔Mg(OH)2〕和氫氧化鈣〔Ca(OH)2〕，經(jīng)濕式球磨至-200目占95%以上，配制成中和液濃度為60～80g/l。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所凈化的廢氣中含氟(F)為50～500Mg/M3，含二氧化硫(SO2)為600～4000Mg/M3廢氣量為100～150萬M3/h
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于含酸性廢水中和反應(yīng)，其反應(yīng)時間為5～10分鐘，中和液的加入量由反應(yīng)終止懸浮液的PH值為5～6來控制。
全文摘要
一種適用于含氟、二氧化硫等廢氣凈化循環(huán)水系統(tǒng)防止結(jié)垢的方法，屬于工業(yè)三廢治理技術(shù)。其特征在于本發(fā)明采用含鎂中和劑，與含氟、二氧化硫等廢氣凈化的酸性廢水進行中和反應(yīng)，生成溶度積大的硫酸鎂復(fù)鹽溶液，少量反應(yīng)物泥渣堆存待回收，澄清液反回使用。循環(huán)水的循環(huán)率達90～92％，可防止因廢氣凈化和循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)垢而發(fā)生設(shè)備和管道的堵塞問題，凈化后的廢氣排入大氣，減少環(huán)境污染。
文檔編號A63B22/00GK1038221SQ8810690
公開日1989年12月27日 申請日期1988年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月7日
發(fā)明者易延寶, 李炯 申請人:包鋼燒結(jié)廠