一種含重金屬鉛和鐵的廢鹽酸資源化利用方法
【專利說明】一種含重金屬鉛和鐵的廢鹽酸資源化利用方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于化學廢液無害處理領(lǐng)域，涉及一種含重金屬鉛和鐵的廢鹽酸資源化利用方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在金屬材料加工去除表面金屬氧化物的過程中普遍采用鹽酸洗滌的方法，產(chǎn)生大量含有重金屬的低濃度廢酸(鹽酸的質(zhì)量濃度為3~12%)，尤其是含鉛的廢酸，處理起來非常困難。目前國內(nèi)的處理方法基本可以分成兩大類。
[0004]第一類是當成廢水進行處理。采用石灰、碳酸鈉或者氫氧化鈉等堿性物料進行中和后，再進行廢水處理。這種方式會產(chǎn)生大量含有重金屬鉛的廢渣，屬于危險廢物，需要進行固化穩(wěn)定化后再安全填埋，易產(chǎn)生二次污染，且成本較高。
[0005]第二類是回收鹽酸和鐵。主要回收技術(shù)包括:(1)氧化焙燒法。將廢鹽酸噴入600° C的爐窯內(nèi)，F(xiàn)e2O3從爐底排除，氯化氫氣體經(jīng)水吸收后回用于酸洗工序。該技術(shù)的投資大，運行成本高，而且得到的Fe2O3質(zhì)量較差，市場銷售存在問題。(2)負壓蒸餾結(jié)晶法。將廢酸栗入循環(huán)蒸發(fā)器，廢酸在102°C開始蒸發(fā)，進入精餾器中分離水和鹽酸，蒸發(fā)后濃縮液低溫結(jié)晶，離心脫水，產(chǎn)物為FeCl2的結(jié)晶水合物。該技術(shù)的投資大，運行成本高，而且FeCl 2還需要進一步用氯氣氧化為FeCl3。(3)硫酸置換法。采用濃硫酸作為脫水劑，在蒸餾釜中將稀鹽酸置換出來，硫酸亞鐵在硫酸催化下通入氧氣高溫氧化為硫酸鐵。該技術(shù)的主要問題是濃硫酸的用量大，在硫酸鐵結(jié)晶后的母液中硫酸質(zhì)量濃度只有50%左右，需要進一步蒸發(fā)濃縮后再回用于稀鹽酸的置換過程，能耗較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有的工業(yè)含鉛廢酸處理技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種將含有重金屬鉛和鐵的廢鹽酸進行資源化利用的方法，既可以實現(xiàn)廢鹽酸的無害化處理，還可以實現(xiàn)其資源化利用的目的。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
通過硫化物沉淀法去除廢鹽酸中的鉛離子，得到聚合氯化鐵絮凝劑；產(chǎn)生的硫化氫氣體經(jīng)過降膜吸收、填料塔吸收和活性炭吸附處理后，滿足國家關(guān)于惡臭污染物排放標準的要求，同時回收硫化物，實現(xiàn)全過程硫元素的循環(huán)利用；產(chǎn)生的硫化鉛純度與工業(yè)硫化鉛純度相當，可用作工業(yè)原料。
[0008]具體步驟為:
(I)硫化物溶液除鉛:按照硫化物溶液:廢鹽酸:保護劑=1:5~8:0.02的體積比，在廢鹽酸溶液中逐漸滴加質(zhì)量濃度為10~20%的硫化物溶液和質(zhì)量濃度為5%的三價鐵保護劑溶液，持續(xù)攪拌反應30~60分鐘后，出料至靜置沉淀罐，靜置1~3小時，然后將上清液栗入氯化鐵溶液儲罐，濃縮液經(jīng)板框壓濾，去除泥餅，濾液栗入靜置沉淀罐；
(2)聚合氯化鐵絮凝劑制備；將氯化鐵溶液經(jīng)袋式過濾器去除細微懸浮物，然后根據(jù)溶液中鐵離子的質(zhì)量濃度，決定是否加入三氯化鐵，使得溶液中鐵離子的質(zhì)量濃度不低于11% ;再用質(zhì)量濃度為10~30%的堿性溶液調(diào)節(jié)氯化鐵溶液的pH值至2.5-3.5，熟化72~96小時，得到聚合氯化鐵絮凝劑；
(3)硫化氫氣體凈化；將硫化物溶液與廢鹽酸反應過程中產(chǎn)生的大量硫化氫氣體，經(jīng)降膜吸收、填料塔吸收、除霧器去除水分和活性炭吸附處理后，得到凈化，具體步驟是，通過真空栗將硫化氫氣體抽至降膜吸收器，采用從填料吸收塔出來的回流液作為硫化氫吸收劑，停留時間3~30分鐘，從降膜吸收器出來的硫化氫氣體，經(jīng)過填料吸收塔吸收，采用質(zhì)量濃度為10~30%的堿性溶液作為吸收液，停留時間10~30分鐘，從填料吸收塔出來的氣體經(jīng)除霧器去除濕霧后，進入活性炭吸附塔處理，尾氣經(jīng)煙囪達標排放，滿足《惡臭污染物排放標準》中的二級排放標準要求，其中，填料吸收塔中采用新鮮的堿性溶液作為吸收劑，從填料吸收塔出來的回流液用于降膜吸收器中吸收硫化氫氣體，吸收飽和后得到硫化物溶液，該硫化物溶液重新用于廢鹽酸中和以及鉛沉淀反應，從而實現(xiàn)了全過程硫元素的循環(huán)利用。
[0009]本發(fā)明所述廢鹽酸中鹽酸的質(zhì)量濃度為3~15%，鉛離子質(zhì)量濃度為100~3000ppm，鐵離子質(zhì)量濃度為5~15% ;所述硫化物為硫化鈉、硫化鉀、硫氫化鈉、硫氫化鉀中的一種或多種；所述三價鐵保護劑為磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、磷酸鉀、磷酸氫二鉀和磷酸二氫鉀中的一種或多種；所述堿性溶液包括氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氫氧化鈣溶液、碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液和碳酸鉀溶液中的一種或者多種。
[0010]本發(fā)明所述硫化氫氣體凈化方法采用的是硫化氫氣體與堿性溶液逆向接觸工藝，經(jīng)降膜吸收、填料塔吸收、除霧器去除水分和活性炭吸附處理后，得到凈化，整個凈化工藝中，硫化氫氣體濃度從高到低，而堿性溶液濃度從低到高，有利于充分吸收硫化氫氣體并得到高濃度的硫化物溶液。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
(1)廢鹽酸中的鐵回收率大于90%，鉛去除率大于99%；
(2)聚合氯化鐵絮凝劑中Fe的質(zhì)量濃度311%，鉛離子的質(zhì)量濃度〈5 ppm;
(3)所產(chǎn)生的硫化鉛純度與工業(yè)硫化鉛純度相當，可用作工業(yè)原料；
(4)聚合氯化鐵絮凝劑對于生活污水的凈化性能優(yōu)異。原生活污水濁度200~300NTU,CODcr 400-800 mg/L，氨氮 20~40 mg/L，總磷 3~5 mg/L，經(jīng)處理后，濁度下降 92~96%，CODcr,氨氮和總磷的去除率分別為75~80%、75~85%和80~85%。
【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0013]圖1是本發(fā)明所述將含有重金屬鉛和鐵的廢鹽酸進行資源化利用的工藝流程圖。
[0014]圖中:1.硫化物溶液，2.三價鐵保護劑溶液，3.除鉛反應罐，4.靜置沉淀罐，5.氯化鐵溶液儲罐，6.沉淀罐底泥，7.板框壓濾機，8.硫化鉛泥餅，9.板框濾液，10.袋式過濾器，11.絮凝劑反應釜，12.絮凝劑熟化罐，13.硫化氫氣體，14.真空栗，15.降膜吸收器，16.填料吸收塔，17.除霧器，18.活性炭吸附塔，19.填料塔回流液，20.降膜吸收器回流液，21.煙囪。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
參見圖1，將2000L廢鹽酸(鹽酸的質(zhì)量濃度為15%，鉛離子質(zhì)量濃度為1500ppm，鐵離子質(zhì)量濃度為8.9%)加入除鉛反應罐3中，逐漸滴加250L質(zhì)量濃度為18%的硫化鈉溶液I和18L質(zhì)量濃度為5%的磷酸鈉溶液2，滴加完畢后繼續(xù)攪拌反應30分鐘，出料至靜置沉淀罐4，靜置1.5小時，然后將上清液栗入氯化鐵溶液儲罐5，沉淀罐底泥6經(jīng)板框壓濾機7壓濾，得到硫化鉛泥餅8，板框濾液9栗入靜置沉淀罐4。
[0016](I)聚合氯化鐵絮凝劑制備:將氯化鐵溶液經(jīng)袋式過濾器10去除細微懸浮物，進入絮凝劑反應釜11，加入45 kg FeCl3粉末，攪拌、溶解，然后加入20L質(zhì)量濃度為15%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至3.0，繼續(xù)攪拌30分鐘，出料，栗入絮凝劑熟化罐12中，經(jīng)自然熟化72小時，得到聚合氯化鐵絮凝劑。
[0017](2)硫化氫氣體凈化:在硫化鈉溶液與廢鹽酸反應過程中產(chǎn)生大量的硫化氫氣體13，產(chǎn)氣速率為160 m3/h，通過真空栗14將硫化氫氣體13抽至降膜吸收器15，采用填料吸收塔16的回流溶液19作為硫化氫吸收劑，停留時間5分鐘；從降膜吸收器15出來的硫化氫氣體，經(jīng)過填料吸收塔16吸收，采用質(zhì)量濃度為15%的氫氧化鈉溶液作為吸收液，停留時間10分鐘，接著經(jīng)除霧器17去除濕霧后，進入活性炭吸附塔18處理，尾氣經(jīng)煙囪21達標排放，滿足《惡臭污染物排放標準》(GB 14554-1993)中的二級排放標準(〈0.06 mg/m3)要求。其中，從降膜吸收器15出來的回流液2