一種含鐵廢硫酸處理方法及處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含鐵廢硫酸處理方法及處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼絲廠、鋼材廠及五金電鍍廠等有道酸洗工序，其廣泛采用的是硫酸，目的是將附著在鋼材表面的氧化鐵皮等雜質(zhì)除去，以利于下一工序加工成合格產(chǎn)品。我國(guó)國(guó)內(nèi)就鋼鐵工業(yè)每生成It鋼材約產(chǎn)生60kg酸洗廢液，每年酸洗廢液排放量近100萬(wàn)m3。酸洗時(shí)將鋼材浸在15wt%左右濃度的稀硫酸中，反復(fù)清洗，使氧化鐵皮和鋼材的表面與硫酸反應(yīng)溶解。硫酸經(jīng)過(guò)這樣多次的反復(fù)使用，酸度降低，水分增加，同時(shí)，由于氧化鐵皮和鋼鐵與硫酸作用而生成大量的硫酸亞鐵，因而使酸洗作用降低，這就形成了廢酸。廢酸中主要成分為5wt%左右硫酸和250— 300g/L的硫酸亞鐵，這些廢水如不經(jīng)過(guò)處理而排放到環(huán)境中，不僅會(huì)使水土或土壤酸化，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害，而且浪費(fèi)大量資源。
[0003]以往方法一般采用熱濃縮法或冷卻晶析法對(duì)廢硫酸中的硫酸亞鐵結(jié)晶析出去除處理。參照相關(guān)資料獲得硫酸中鐵的溶解平衡曲線(xiàn)，對(duì)加熱濃縮法和冷卻晶析法進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。加熱濃縮法是將水分蒸發(fā)濃縮使得硫酸濃度升高從而導(dǎo)致鐵的溶解度降低，析出硫酸亞鐵。另外，冷卻晶析法是降低硫酸溫度促使硫酸中溶解的鐵以硫酸亞鐵形式析出而使得鐵濃度下降。
[0004]本發(fā)明針對(duì)上述廢硫酸處理方法發(fā)現(xiàn)了以下問(wèn)題:
[0005]I)加熱濃縮法設(shè)備的防腐材料比較難解決。這一方面是由于溫度升高，酸的腐蝕性增加，另一方面是由于防腐蝕材料在溫差較大時(shí)，容易變形開(kāi)裂。
[0006]2)冷卻晶析法是因?yàn)榱蛩釢舛葹閺U硫酸冷卻至O攝氏度時(shí)，鐵分的溶解度僅為10wt%，從而削減廢硫酸中溶解的鐵成分。缺點(diǎn)是針對(duì)一般工廠酸洗廢硫酸酸度< 5wt%以下的情況，直接采用冷卻晶析法去除廢硫酸中80wt%以上的鐵顯得困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的是提供一種含鐵廢硫酸處理方法和處理裝置，在常溫下即可實(shí)現(xiàn)對(duì)含鐵廢硫酸的處理，處理效果好，成本低。
[0008]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種含鐵廢硫酸處理方法，包括如下步驟:
[0010]步驟一、向含鐵廢硫酸中加入濃硫酸，使得混合液的硫酸濃度為45wt %以上；室溫下，混合液中溶解鐵基本以硫酸亞鐵結(jié)晶的形式析出；
[0011]步驟二、將步驟一得到的固液混合物分離，硫酸亞鐵結(jié)晶排出；對(duì)于液體，全部或一部分用水稀釋得到再生稀硫酸用于鋼材的表面處理，另一部分進(jìn)行冷凍，將其中的水分冷凍成冰，之后進(jìn)行固液分離，冰排出，液體儲(chǔ)存起來(lái)作為再生濃硫酸用于步驟一的結(jié)晶；或者將步驟一得到的固液混合物直接進(jìn)行冷凍，將其中的水分冷凍成冰，之后進(jìn)行固液分離，冰和硫酸亞鐵結(jié)晶排出，液體一部分用水稀釋得到再生稀硫酸用于鋼材的表面處理，另一部分儲(chǔ)存起來(lái)作為再生濃硫酸用于步驟一的結(jié)晶。
[0012]步驟一所述濃硫酸來(lái)自步驟二回收的再生濃硫酸和/或98wt%&硫酸。
[0013]步驟二所述冷凍是在-10°C?-20°C下進(jìn)行冷凍。
[0014]一種含鐵廢硫酸處理裝置，包括酸洗裝置、混合裝置、分離裝置、稀釋裝置，酸洗裝置出口和混合裝置連接，混合裝置出口和分離裝置連接，分離裝置出口和稀釋裝置連接，稀釋裝置出口和酸洗裝置連接；
[0015]或者包括酸洗裝置、混合裝置、第一分離裝置、稀釋裝置、冷凍裝置、第二分離裝置、存儲(chǔ)裝置，酸洗裝置出口和混合裝置連接，混合裝置出口和第一分離裝置連接，第一分離裝置出口分別連接稀釋裝置和冷凍裝置，稀釋裝置出口和酸洗裝置連接，冷凍裝置出口和第二分離裝置連接，第二分離裝置出口和存儲(chǔ)裝置連接，存儲(chǔ)裝置出口和混合裝置連接。
[0016]或者包括酸洗裝置、混合裝置、冷凍裝置、分離裝置、稀釋裝置、存儲(chǔ)裝置，酸洗裝置出口和混合裝置連接，混合裝置出口和冷凍裝置連接，冷凍裝置出口和分離裝置連接，分離裝置出口分別連接稀釋裝置和存儲(chǔ)裝置，稀釋裝置出口和酸洗裝置連接，存儲(chǔ)裝置出口和混合裝置連接。
[0017]所述稀釋裝置和酸洗裝置之間還設(shè)有一個(gè)緩沖裝置。
[0018]所述混合裝置的材質(zhì)為不銹鋼或聚乙烯。
[0019]所述分離裝置、第一分離裝置和第二分離裝置為離心機(jī)、旋流裝置或潷水裝置；分離裝置、第一分離裝置和第二分離裝置和其上一個(gè)連接裝置在同一裝置或不同裝置中。
[0020]所述冷凍裝置為氨吸收式冷凍機(jī)。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
[0022]1、本方法不需要加熱濃縮能耗，并且不需考慮因溫度上升而必須選擇高耐腐蝕性能的設(shè)備材料，在廢硫酸腐蝕性的低溫領(lǐng)域進(jìn)行高效、經(jīng)濟(jì)廢硫酸的再生處理。且不需要設(shè)計(jì)特定的設(shè)備即可把鐵成分分出。因此，相比常規(guī)的處理技術(shù)具有更大的實(shí)用性。
[0023]2、本發(fā)明處理后的硫酸幾乎不含鐵成分，與新硫酸質(zhì)量差不多，可以有效再利用，硫酸濃度高，可作為混合濃硫酸使用或稀釋后可繼續(xù)用于酸洗，實(shí)現(xiàn)廢硫酸經(jīng)濟(jì)高效處理。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為實(shí)現(xiàn)處理方案一的含鐵廢硫酸處理裝置。
[0025]圖2為實(shí)現(xiàn)處理方案二的含鐵廢硫酸處理裝置。
[0026]圖3為實(shí)現(xiàn)處理方案三的含鐵廢硫酸處理裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0027]一種含鐵廢硫酸處理方法，處理方案一如圖1所示，包括如下步驟:
[0028]步驟一、向含鐵廢硫酸a中加入98wt %濃硫酸b，使得混合液的硫酸濃度上升至45wt%以上，鐵的溶解度降低，在室溫下，依據(jù)硫酸中鐵的溶解曲線(xiàn)，混合液中溶解鐵基本以硫酸亞鐵結(jié)晶的形式析出；此法相對(duì)原來(lái)的熱濃縮法和冷卻晶析法不需要加熱或冷卻能耗即可析出硫酸亞鐵結(jié)晶。
[0029]步驟二、將步驟一得到的固液混合物c分離，硫酸亞鐵結(jié)晶d排出；對(duì)于液體e，幾乎不含鐵成分，與新硫酸質(zhì)量差不多，可以有效再利用，全部用水稀釋得到再生稀硫酸f用于鋼材的表面處理。
[0030]實(shí)現(xiàn)上述含鐵廢硫酸處理的裝置，包括酸洗裝置1、混合裝置2、分離裝置3、稀釋裝置4，酸洗裝置I出口和混合裝置2連接，混合裝置2出口和分離裝置3連接，分離裝置3出口和稀釋裝置4連接，稀釋裝置4出口和酸洗裝置I連接。所述混合裝置2的材質(zhì)為不銹鋼或聚乙烯。所述分離裝置3為離心機(jī)、旋流裝置或潷水裝置。所述混合裝置2和分離裝置3可以為同一裝置，也可為不同裝置，只要不影響效果的前提下怎么設(shè)計(jì)都可以。稀釋裝置4和酸洗裝置I之間還可設(shè)有一個(gè)緩沖裝置用于存放再生稀硫酸f。
[0031]一種含鐵廢硫酸處理方法，處理方案二如圖2所示，包括如下步驟:
[0032]步驟一、向含鐵廢硫酸a中加入98wt%濃硫酸b和來(lái)自步驟二回收的再生濃硫酸g，使得混合液的硫酸濃度上升至45wt%以上，鐵的溶解度降低，在室溫下，依據(jù)硫酸中鐵的溶解曲線(xiàn)，混合液中溶解鐵基本以硫酸亞鐵結(jié)晶的形式析出；此法相對(duì)原來(lái)的熱濃縮法和冷卻晶析法不需要加熱或冷卻能耗即可析出硫酸亞鐵結(jié)晶。
[0033]步驟二、將步驟一得到的固液混合物c分離，硫酸亞鐵結(jié)晶d排出；對(duì)于液體e-1，幾乎不含鐵成分，與新硫酸質(zhì)量差不多，可以有效再利用，一部分用水稀釋得到再生稀硫酸f用于鋼材的表面處理，另一部分在-10°c?-20°c下進(jìn)行冷凍，將其中的水分冷凍成冰，之后進(jìn)行固液分離以進(jìn)一步提高硫酸濃度，這樣下來(lái)基本上殘余液中的濃硫酸濃度在50wt%以上，溶解的鐵含量低于i排出，液體e-2儲(chǔ)存起來(lái)，硫酸濃度高可作為再生濃硫酸g用于步驟一的結(jié)晶，實(shí)現(xiàn)廢硫酸經(jīng)濟(jì)高效處理。
[0034]實(shí)現(xiàn)上述含鐵廢硫酸處理的裝置，包括酸洗裝置1、混