CN101786606A - 蒸发焚烧耦合工艺回收钢铁酸洗废盐酸工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢铁酸洗废酸回收成套工艺技术。一种蒸发焚烧耦合工艺回收钢铁酸洗废盐酸工艺：1)将废盐酸中50～70％的水、游离盐酸，通过加热蒸发后汽化分离，蒸汽从废酸中分离出来，使废酸比重达到1.4～1.6g/cm³；汽相冷凝得到稀盐酸；液相采取热结晶工艺，控制蒸发温度100～110℃，二次蒸发出浓缩废酸中的共沸盐酸，把氯化亚铁从废酸浓缩液中不间断地、连续地分离出来，结晶的氯化亚铁；2)将得到的氯化亚铁在800℃进行焚烧，得到氧化铁粉和HCl烟气；该烟气将采用前面蒸发热结晶工艺得到的稀盐酸进行多级吸收，最终得到不同浓度盐酸，而直接返回酸洗线再使用。采用该工艺回收酸洗废酸再利用，减少了钢铁酸洗盐酸的消耗，有利于环境保护，实现了废盐酸的回收、再循环利用目标。

Description

蒸发焚烧耦合工艺回收钢铁酸洗废盐酸工艺

技术领域

本发明属于钢铁酸洗废酸回收成套工艺技术。即采用蒸发-焚烧耦合工艺技术回收钢铁酸洗废盐酸，得到用户要求浓度的盐酸，如20％盐酸，氧化铁粉。同时，中间过程中，可以得到氯化亚铁产品。采用该工艺回收酸洗废酸再利用，减少了钢铁酸洗盐酸的消耗，有利于环境保护，实现了废盐酸的回收、再循环利用目标。

背景技术

目前，对于钢铁酸洗废盐酸的处理主要有三种方法：简单中和方法，负压蒸发工艺和直接焚烧技术。比较起来，中和方法，不但消耗大量的碱性物质，而且浪费了废盐酸中可回收再利用的盐酸。除此之外，因废酸中含有重金属离子，也满足不了环保达标排放的标准。负压蒸发工艺，虽然可以对废盐酸进行简单回收利用，但是存在着操作效率低、能耗较高，得到的氯化亚铁产品销路不畅、回收盐酸量少等缺点。同样，直接焚烧废盐酸技术尽管可以回收更多的盐酸进行再利用，副产品氧化铁粉销售、储运方便。然而，也存在着投资大、能耗高、占地面积大等劣势。由此，迫切需要研发一种新的回收技术，一方面，能耗低、投资相对低；另一方面，能够达到回收盐酸量大、并且副产品也是氧化铁粉。这样，基本达到直接焚烧的效果，但是投资、能耗、运行费用相对减少。

发明内容

本发明采用蒸发-焚烧耦合工艺技术，完全可以达到投资、运行能耗、运行费用相对较低的目标。但是，却能够达到直接焚烧废盐酸的处理效果：即回收盐酸量大，副产品是氧化铁粉。除此之外，在中间过程中，还可以得到氯化亚铁产品。

本发明提供的一种蒸发焚烧耦合工艺回收钢铁酸洗废盐酸工艺，其特征在于，步骤如下：

1).将废盐酸中50～70％的水、游离盐酸，通过加热蒸发后汽化分离，蒸汽从废酸中分离出来，使废酸比重达到1.4～1.6g/cm³；汽相冷凝得到稀盐酸；液相采取热结晶工艺，控制蒸发温度100～110℃，二次蒸发出浓缩废酸中的共沸盐酸，把氯化亚铁从废酸浓缩液中不间断地、连续地分离出来，结晶的氯化亚铁；

2).将得到的氯化亚铁在800℃进行焚烧，得到氧化铁粉和HCl烟气；该烟气将采用前面蒸发热结晶工艺得到的稀盐酸进行多级吸收，最终得到不同浓度盐酸，而直接返回酸洗线再使用。

1、工艺路线如图1所示。

2、技术原理

1)蒸发热结晶原理---工艺前部分

前面蒸发部分的功能是把废酸中50～70％的水、游离盐酸，通过蒸汽加热从废酸中分离出来，使废酸浓缩，比重达到1.4～1.6g/cm3。进一步采取热结晶工艺，控制蒸发温度100～110℃，二次蒸发出浓缩废酸中的共沸盐酸，把氯化亚铁从废酸浓缩液中不间断地、连续地分离出来，得到稀盐酸和糊状的氯化亚铁产品。如果分离出来酸和水的量高于进料量的70％，造成废酸液过度饱和、一方面形成设备结垢，另一方面易形成设备堵塞。反之，如果分离出来酸和水的量低于进料量的50％，则很难通过热结晶工艺把氯化亚铁结晶分离出来。传统工艺是把浓缩废酸进行冷却结晶。由于氯化亚铁的冷却结晶随着温度的降低，变化不明显。造成氯化亚铁的结晶量相对较小，大量的结晶母液返回重新加热、浓缩，使得氯化亚铁不能够连续地从浓缩液中分离出来，并且耗能较高。

2)焚烧原理---工艺后部分

对于后面焚烧氯化亚铁工艺，实际上是一个高温焚烧状态下的化学反应过程：

化学反应式：2FeCl₂+2H₂O+1/2O₂＝Fe₂O₃+4HCl↑

            3FeCl₃+3H₂O＝Fe₂O₃+6HCl↑

对于前面蒸发热结晶工艺得到的氯化亚铁在800左右℃进行焚烧，得到氧化铁粉和HCl烟气。该烟气将采用前面蒸发热结晶工艺得到的稀盐酸进行多级吸收，最终得到不同浓度盐酸(浓度根据用户要求)，而直接返回酸洗线再使用。

从上述可见，蒸发-耦合工艺技术是利用蒸发热结晶工艺，采用蒸汽加热方式，分离出60～70％的酸和水。仅将剩下的30％左右的氯化亚铁再进入后面的焚烧炉进行焚烧，得到氧化铁粉和HCl烟气。最后，通过降温、吸收、洗涤，获得浓盐酸，并且尾气达标排放。

与直接焚烧废酸工艺相比，焚烧量减少近三分之二，仅需采用高品位的天然气、或者液化气焚烧三分之一的氯化亚铁。因焚烧量的减少，也减少了需要冷却的烟气数量。这两个方面，实现了大量节能的目标。除此之外，对于焚烧氯化亚铁的设备，该耦合工艺采用焚烧炉，其体积、占地面积、高度比起直接焚烧炉小很多。由此，土建、厂房结构投资减少许多。

3、耦合工艺技术的特点

1)首先采用蒸发热结晶工艺把废酸中70％左右的酸和水从废酸中分离出来，回收得到稀盐酸，可以直接返回生产线配酸使用，或者进一步吸收HCl烟气提高浓度后再使用。这样，为后面的焚烧减少了70％的负荷，为整个废酸回收系统的节能打下了基础。

2)采用热结晶工艺可以有效把废盐酸中的氯化亚铁分离出来，得到氯化亚铁副产品，可以直接作为产品出售，或者进入焚烧炉进行焚烧处理。这是前面蒸发热结晶工艺技术的关键。

3)利用旋转焚烧炉把氯化亚铁副产品进行焚烧处理，得到氧化铁粉，可以出售作为涂料用的氧化铁红原料，或者进一步深加工得到高纯氧化铁粉，作为磁铁原料。同时，得到高浓度HCl气体，通过高效吸收塔器吸收得到20％以上浓盐酸，返回生产线直接使用，提高了回收盐酸的数量，达到了直接焚烧废酸相同的目的。但是，比较起来，能耗大大地降低，运行成本低，有效地实现了节能。

4)本工艺采用先浓缩、分离，后焚烧工艺，与直接焚烧工艺相比大大地降低了能耗。初步估计，减少三分之二的焚烧量，节约能源应该在30％左右。

5)整个工艺由两部分组成，可以根据需要得到氯化亚铁、回收酸，或者氧化铁粉、高浓度盐酸。

采用本发明蒸发-耦合工艺对钢铁酸洗的废酸进行处理。回收得到不同浓度的盐酸，副产品氧化铁粉。根据市场销售需要，可以同时得到氯化亚铁副产品。与废酸直接焚烧装置相比，整体投资节省达40％，运行成本降低大于三分之一。

其中，蒸发部分也可以用于含盐废盐酸的回收处理，比如，稀土生产中含草酸废盐酸的回收处理，含氯化亚铁废盐酸回收处理，包括可以用于稀硫酸、磷酸的浓缩处理。同时，可以用于硫酸酸洗废液的回收处理，也可以用于钛白粉生产过程中硫酸的回收处理。

图1本发明工艺路线图。

具体实施方式

实例1采用蒸发-焚烧耦合工艺回收钢铁废酸。

来自钢铁酸洗废盐酸储罐的废酸由泵输送至蒸发器进行加热、汽化。该汽液混合物在高效防腐汽化器中进行汽化、闪蒸和分离，使废酸中的水、盐酸70％得到蒸发，液相达到极大浓缩，使其比重达到1.6g/cm3。汽相被输送到冷凝器中冷凝成回收稀盐酸，并送至稀酸储罐。由高效防腐汽化器中分离出的含氯化亚铁浓缩液体送到蒸发结晶器中，再次深度蒸发、浓缩、降温、晶核形成。蒸发出来的盐酸蒸汽通过冷凝器冷凝成回收稀盐酸，也送至稀酸储罐储存。而得到糊状氯化亚铁送至螺旋结晶机中再次进行冷却、结晶得到半干的含微量盐酸的结晶氯化亚铁产品，进入一带有抽气口的储槽中继续自然冷却，得到的结晶氯化亚铁产品。

将得到的结晶氯化亚铁产品通过螺旋送料机送入焚烧炉进行焚烧，控制焚烧温度800±5℃，得到HCl气体和氧化铁粉。氧化铁粉冷却后进行包装、外运储存。对于HCl气体则通过降温，同时利用稀盐酸进行一、二、三级吸收，最终得到最高达20％的浓盐酸。

该系统使用尾气风机维持系统微负压，并且使用该风机把系统不凝气送到高点(大于15米)排放。其中，不凝气中的盐酸含量低于50mg/立方米，符合环保要求。

实例2采用蒸发-焚烧耦合工艺回收钢铁废酸。

来自钢铁酸洗废盐酸储罐的废酸由泵输送至蒸发器进行加热、汽化。该汽液混合物在高效防腐汽化器中进行汽化、闪蒸和分离，使废酸中的水、盐酸60％得到蒸发，液相比重达到1.4g/cm3。汽相被输送到冷凝器中冷凝成回收稀盐酸，并送至稀酸储罐。由高效防腐汽化器中分离出的含氯化亚铁浓缩液体送到蒸发结晶器中，再次深度蒸发、浓缩、降温、晶核形成。蒸发出来的盐酸蒸汽通过冷凝器冷凝成回收稀盐酸，也送至稀酸储罐储存。而得到稠状氯化亚铁浆液送至螺旋结晶机中再次进行冷却、结晶得到含盐酸的糊状结晶氯化亚铁产品，进入一带有抽气口的储槽中继续自然冷却，得到的结晶氯化亚铁产品和少量母液。少量结晶母液送入稀酸储罐。

将得到的结晶氯化亚铁产品通过螺旋送料机送入焚烧炉进行焚烧，控制焚烧温度800±5℃，得到HCl气体和氧化铁粉。氧化铁粉冷却后进行包装、外运储存。对于HCl气体则通过降温，同时利用稀盐酸进行一、二、三级吸收，最终得到最高达20％的浓盐酸。

该系统使用尾气风机维持系统微负压，并且使用该风机把系统不凝气送到高点(大于15米)排放。其中，不凝气中的盐酸含量低于50mg/立方米，符合环保要求。

实例3采用蒸发工艺回收稀土生产中含草酸的废盐酸。

来自稀土生产线废盐酸储罐的废酸由泵输送至蒸发器进行加热、汽化。该汽液混合物在高效防腐汽化器中进行汽化、闪蒸和分离，使废酸中的水、盐酸65％得到蒸发，液相比重达到1.5g/cm3。汽相被输送到冷凝器中冷凝成回收稀盐酸，并送至稀酸储罐。由高效防腐汽化器中分离出的含草酸浓缩液体送到冷却结晶器中，进行冷却降温，使晶核形成。最后，再送至结晶过滤机中进行固液分离，得到的结晶草酸和少量母液盐酸，少量结晶母液送入稀酸储罐。

Claims (1)

1.一种蒸发焚烧耦合工艺回收钢铁酸洗废盐酸工艺，其特征在于：

1).将废盐酸中50～70％的水、游离盐酸，通过加热蒸发后汽化分离，蒸汽从废酸中分离出来，使废酸比重达到1.4～1.6g/cm³；汽相冷凝得到稀盐酸；液相采取热结晶工艺，控制蒸发温度100～110℃，二次蒸发出浓缩废酸中的共沸盐酸，把氯化亚铁从废酸浓缩液中不间断地、连续地分离出来，结晶的氯化亚铁；

2).将得到的氯化亚铁在800℃进行焚烧，得到氧化铁粉和HCl烟气；该烟气将采用前面蒸发热结晶工艺得到的稀盐酸进行多级吸收，最终得到不同浓度盐酸，而直接返回酸洗线再使用。

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