一種軋鋼廢酸全資源循環(huán)利用工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種腐蝕性廢水綜合處理和資源回收利用的方法，屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體的說，屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。
技術(shù)背景:
[0002]我國2012年的粗鋼產(chǎn)量達(dá)7.16億噸，占全球鋼產(chǎn)量的46.3%，不可避免得要產(chǎn)生大量鋼鐵冶煉廢棄物。酸洗是鋼鐵冶煉的冷軋工藝中必不可少的生產(chǎn)工序，利用鹽酸是最常用的方式，為了減少鹽酸對金屬的強(qiáng)腐蝕同時(shí)避免揮發(fā)產(chǎn)生酸霧，在軋鋼酸洗工藝中會加入大分子緩蝕劑，如含氮化合物、醛類、炔醇類等。因此，軋鋼酸洗過程會產(chǎn)生含游離鹽酸、鐵離子、緩蝕劑等成分的廢酸。一般中小型冷軋廠每天排出廢液多大數(shù)十噸乃至上百噸，如果廢酸不進(jìn)行處理直接進(jìn)人環(huán)境，不僅會使水質(zhì)或土壤酸化、造成嚴(yán)重污染，而且也會浪費(fèi)大量資源。如果能從廢酸中回收再生鹽酸，并進(jìn)一步回收其中三氯化鐵、氯化亞鐵、緩蝕劑等副產(chǎn)品，既能增加企業(yè)效益，又能減輕環(huán)境污染，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]常規(guī)處理酸洗廢酸的處理回收方法有中和法、焙燒法、蒸發(fā)法、硫酸置換法、離子交換法等，但這些方法在實(shí)際應(yīng)用中均存在一定缺陷:中和法耗用大量堿性物質(zhì)，而且廢酸中的鹽酸、副產(chǎn)品氯化亞鐵得不到回收利用而造成資源浪費(fèi)；焙燒法在應(yīng)用時(shí)，廢酸中的緩蝕劑會降低氧化鐵的純度，并加深氧化鐵的顏色，而且該技術(shù)投資、占地面積大，運(yùn)行成本高，土建、結(jié)構(gòu)費(fèi)用大，消耗大量冷卻水、電、燃料(天然氣、液化汽等)，雖然目前該方法在一些大型酸洗機(jī)組中得以應(yīng)用，但其高能耗對鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)造成了較重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；常規(guī)蒸發(fā)法蒸汽能耗相對較高，由于采用冷卻方式完成氯化亞鐵結(jié)晶，效率低下，并造成大量結(jié)晶母液需返回再次加熱濃縮；置換工藝是在廢酸中加入硫酸，使之與廢酸中的氯化亞鐵發(fā)生置換反應(yīng)，得到硫酸亞鐵和HCI并進(jìn)行分離。該工藝能耗相對較高，設(shè)備腐蝕相對嚴(yán)重，回收的鹽酸濃度低于理論計(jì)算的1/3，結(jié)晶硫酸亞鐵產(chǎn)品中也存在殘留氯化亞鐵(硫酸不過量)，如果采用硫酸過量，回收酸中就含有硫酸，導(dǎo)致形成混合酸；離子交換樹脂法作為近些年來興起的廢酸處理技術(shù)，雖然能夠有效去除廢酸中的金屬離子和有機(jī)物，但由于其產(chǎn)能受膜面積限制，處理量低，還存在運(yùn)行穩(wěn)定性差、運(yùn)行費(fèi)用昂貴、回收酸不徹底等缺點(diǎn)。
[0004]此外，上述方法主要是針對軋鋼廢酸中鹽酸及鐵鹽的回收，而對酸洗廢液中的緩蝕添加劑均未實(shí)現(xiàn)有效回收利用，造成資源浪費(fèi)。因此，突破傳統(tǒng)工藝，在實(shí)現(xiàn)廢酸減量化、無害化、資源化的同時(shí)，開發(fā)一種投資小、運(yùn)行費(fèi)用低、能夠?qū)崿F(xiàn)全組分回收并達(dá)到高回收率的新型工藝，才能滿足在“循環(huán)經(jīng)濟(jì)、清潔生產(chǎn)”政策要求下日益發(fā)展的鋼鐵行業(yè)處理軋鋼廢酸的技術(shù)需求。
[0005]納濾分離技術(shù)作為一種新興的膜分離技術(shù)，其典型膜孔徑為Inm左右，截留相對分子質(zhì)量為200?2000Da。納濾膜能高效截留多價(jià)無機(jī)離子和小分子有機(jī)物，因其具有易操作、低耗能、無污染和高效率等特性而備受青睞。納濾膜對廢酸中的金屬離子有很好的截留率，對廢酸中的大分子緩蝕劑也能夠有很好的截流效果，能夠?qū)U酸中有效成分較好得進(jìn)行初步分離。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本發(fā)明的目的旨在提供一種扎鋼廢酸全資源回收工藝，實(shí)現(xiàn)軋鋼廢酸中水、殘酸、鐵鹽、緩蝕添加劑這4類成分的循環(huán)利用。
[0007]基于上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案:
[0008]I)通過耐腐蝕泵將軋鋼廢酸打入儲罐，進(jìn)行流量調(diào)節(jié)；
[0009]2)將儲罐中廢酸泵入袋式過濾機(jī)組，濾除其中大顆粒的機(jī)械雜質(zhì)后再進(jìn)入保安過濾器進(jìn)行精密過濾，完成廢酸預(yù)處理；
[0010]3)預(yù)處理后的廢酸液送入高壓罐進(jìn)行加壓處理，逸散酸氣進(jìn)入吸收塔回收，加壓后廢酸進(jìn)行納濾處理；
[0011]4)加壓后廢酸通過納濾機(jī)組分離為兩部分:一部分是水和殘酸，從納濾膜的透過液側(cè)流出；一部分是鐵鹽和大分子緩蝕添加劑，從納濾膜的濃縮液側(cè)流出；
[0012]5)透過液通過HCl發(fā)生器將鹽酸濃度增加到37%后回用于酸洗生產(chǎn)線；
[0013]6)濃縮液通過雙向防腐換熱器進(jìn)行預(yù)冷卻后進(jìn)入結(jié)晶器進(jìn)行冷凍結(jié)晶-離心分離，回收鐵鹽；
[0014]7)除去鐵鹽后的濃縮液作為緩蝕劑回用于酸洗生產(chǎn)線。
[0015]其中步驟I)中儲罐利用PE材質(zhì)制造，通過儲罐調(diào)節(jié)流量后能夠使處理工藝滿足廢酸間歇排放的特點(diǎn)；
[0016]步驟2)中所述袋式過濾機(jī)組采用PVDF、PP、滌綸等耐酸材質(zhì)制造，所述保安過濾器的過濾精度為5-ΙΟμπι;
[0017]步驟3)中所述高壓罐采用鋼襯塑或鋼襯膠的防腐措施，設(shè)計(jì)多罐并聯(lián)的運(yùn)行模式，能夠保證后繼處理的穩(wěn)定性，此外高壓罐采用高壓氣體作為壓力源，相比于傳統(tǒng)利用的高壓泵等直接加壓待分離液體的設(shè)備，本工藝對輸送設(shè)備及管線的選型及材質(zhì)要求無特殊要求，降低了投資，且安全性高；
[0018]步驟4)中所述納濾系統(tǒng)中，納濾膜使用的納濾膜截留的分子量為50-300道爾頓，以有效截流鐵鹽和大分子緩蝕劑；
[0019]步驟6)中所述雙向防腐換熱器對將進(jìn)入結(jié)晶器的納濾濃縮液進(jìn)行預(yù)冷卻，可有效提高能源利用效率，降低處理成本。
[0020]本發(fā)明利用納濾技術(shù)對軋鋼廢酸進(jìn)行分離回收，納濾膜具有良好的耐熱、耐酸堿性能，運(yùn)行壓力低，膜通量高，裝置運(yùn)行費(fèi)用低。在傳統(tǒng)工藝中，由于納濾設(shè)備需要一定的壓力差作為動力源實(shí)現(xiàn)物料分離，一般的做法是采用多級離心泵或柱塞泵等輸送設(shè)備直接增壓待分離液體，由于操作壓力高(0.5-3Mpa)必須使用鋼結(jié)構(gòu)，但使用普通的鋼材無法輸送高壓腐蝕性液體，采用鈦、鎳等特種鋼材則造價(jià)太高且需要定制加工，工期和品質(zhì)較難保證；另外采用高壓泵作為納濾系統(tǒng)的動力源，必須為泵啟動時(shí)間對膜的強(qiáng)烈破壞性沖擊做特殊防護(hù)，例如增加變頻器或慢開閥等。本工藝采用高壓氣源的方式，利用氣體的可壓縮性使升壓過程平穩(wěn)，對納濾膜具有先天的保護(hù)性，