CN102602890A - 一种从废盐酸液中回收有用物质的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将废盐酸液进行回收再生处理，并生产硫酸亚铁和聚合硫酸铁的方法及装置，其主要特征是在内部置放有废盐酸液的盐酸再生反应器中加入一定比例的浓硫酸，产出的再生酸汽通过冷却得到再生盐酸；盐酸再生反应器残液经过分离器、冷却结晶以及真空滤洗干燥后得到硫酸亚铁晶体；该残液亦可经过分离器、硫酸亚铁储存罐和在聚合硫酸铁反应器中被臭氧氧化得到聚合硫酸铁。本发明工艺简便、投资小、回收率高，适用于大量酸洗废液的回收处理，并提高了废酸回收再生的经济价值。

Description

一种从废盐酸液中回收有用物质的方法及装置

一、技术领域

本发明涉及一种将废盐酸液进行回收再生处理，并生产硫酸亚铁和聚合硫酸铁的方法及装置。

二、背景技术

近年来电力工业发展迅速，需要生产大量的镀锌钢结构材料，镀锌钢材料在镀前，必须用酸清洗表面的氧化铁和氧化亚铁等杂质，因此钢铁厂就产生了大量的酸洗废液，其中大多为废盐酸。一个年产六万吨镀锌钢材的工厂，每天可产生酸洗废液近20吨，相当于一年约6000吨的废盐酸需要进行处理。若能将这些废酸有效回收再生利用，生产经济价值较高的化工产品，不但可以减少环境污染和资源浪费，还能为工厂创造利润，有利于国计民生。

已有的废盐酸回收方法主要有三种：(1)直接焙烧法，即将废酸在高温条件下氧化水解亚铁盐，并将水蒸发，得到氧化铁和再生酸。焙烧法的缺点是设备装置投资很高，设备及管道的腐蚀较严重，维护运行费用很高。(2)蒸发分离法，即通过对废酸进行加热分离氯化氢和氯化亚铁，氯化氢酸雾经吸收塔处理回收，氯化亚铁母液进行冷却结晶收集。蒸发分离酸盐法的缺点是再生酸的浓度较低，质量分数仅为10％左右，并且对热源要求较高，若蒸发不完全而使冷却结晶釜中液体含量过多时，离心机很难正常工作。(3)离子交换树脂法，即利用离子交换树脂从废盐酸溶液中吸收酸而排除金属盐，来实现酸盐分离的方法。离子交换树脂法的缺点是常温回收盐酸的浓度偏低，处理废酸量较小，只适合中小企业的废酸回收处理。

已有的处理废酸溶液的方法大多工艺流程复杂，设备投资较高或者处理废酸量小，且再生酸浓度低，无法真正获得具有高经济价值的回收产物。本发明的发明重点就是在工艺简便、设备投资低的前提下获得高浓度的再生盐酸和高品质的回收产物。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种从含铁的废盐酸溶液中回收盐酸和生产硫酸亚铁和聚合硫酸铁的方法及其装置，提高了再生酸的浓度，可以直接返回钢厂的酸洗工段使用，同时获得高品质的硫酸亚铁和聚合硫酸铁产物，解决了目前回收废酸投资大、收益小的问题。

本发明采用的技术方案如下。

1.将酸洗废液导入盐酸再生反应器，在该反应器内加入浓硫酸进行复分解反应，再生盐酸和硫酸亚铁。利用过饱和水蒸汽对盐酸再生反应器进行加热，产生大量的再生酸汽由空气气流带离该盐酸再生反应器。

2.再生酸汽随空气气流进入盐酸吸收塔，经过冷却，凝结成再生盐酸，回收的再生酸导入盐酸收集池中，可以回送到酸洗车间进行循环使用。

3.将盐酸再生反应器内的硫酸亚铁和硫酸残液混合物输送到分离器中进行初步提纯，再将硫酸亚铁过饱和溶液输送至结晶池，进行冷却结晶。

4.冷却结晶析出的硫酸亚铁晶体经过真空带式过滤机过滤，得到高品质的硫酸亚铁。分离器、结晶池和真空带式过滤机脱除的残液全部回送至盐酸再生反应器中作为硫酸的来源之一。

5.通过分离器纯化的硫酸亚铁溶液亦可输送到硫酸亚铁溶液储存槽中备用，可以加入水来调节硫酸亚铁溶液的浓度，以作制备聚合硫酸铁的原料使用。

6.聚合硫酸铁的合成方案为，将硫酸亚铁储存槽中的硫酸亚铁溶液、浓硫酸、氯酸钠、高锰酸钾依次投放入聚合硫酸铁反应器中，通入臭氧(由臭氧发生器提供)，合成聚合硫酸铁，并输送至聚合氧化铁收集槽。过量的臭氧会经过臭氧破坏器处理，还原成氧气再排放，无任何污染。

本发明的主要技术特征为：

1.控制盐酸再生反应器内的硫酸浓度在30～98％(质量百分比)，尤其以69％的质量百分比为最佳。

2.控制盐酸再生反应器内的温度为50～105℃，尤其是以98℃为最佳，反应时间为5h。

3.通入到盐酸再生反应器内的空气流速是控制在1500～2000CFM为较佳，尤其是以1800CFM的空气流量为最佳。

4.上述空气气流将盐酸气体和水蒸气带入至吸收塔，得到盐酸浓度为20％(质量百分比)，接近氯化氢-水的共沸点组成。此浓度的再生酸汽进入到盐酸吸收塔中回收得到浓度为20～21％的再生盐酸。在吸收塔中未吸收的盐酸气体将返回至盐酸再生反应器继续反应。

5.控制结晶池的酸浓度在15～35％(质量百分比)，尤其以28～30％(质量百分比)为最佳。高浓度的硫酸亚铁溶液经过分离器初步提纯后，一部分硫酸亚铁滤液排入冷却结晶池内，在该酸浓度范围内，硫酸亚铁晶体可以迅速结晶析出。

6.高浓度的硫酸亚铁溶液经过分离器初步提纯后，另一部分硫酸亚铁滤液可以通入到硫酸亚铁储存槽中以备生产聚合硫酸铁用。

7.将硫酸亚铁自硫酸亚铁储存槽导入聚合硫酸铁反应器中，还依次加入浓硫酸、氯酸钠、高锰酸钾以及水于聚合硫酸铁反应器中，通入臭氧，常温常压下反应30min，得到聚合硫酸铁。

8.控制聚合硫酸铁反应器中硫酸亚铁的浓度为66～72％(质量百分比)，尤其以68.7％为最佳；控制浓硫酸的浓度为5.5～8.0％(质量百分比)，尤其以6.3％为最佳；控制氯酸钠的浓度为1.5～2.8％(质量百分比)，尤其以1.9％为最佳；控制高锰酸钾的投加量为0.5～2.0％(质量百分比)，尤其以0.8％为最佳；控制臭氧的投加量为反应物总质量的0.1～0.2％(质量百分比)，尤其以0.12％为最佳。

本发明工艺简便，设备投资小。其主要特征是将浓硫酸通入到含亚铁离子的废盐酸液中，以高沸点酸制备低沸点酸的方式获得再生盐酸，同时产出硫酸亚铁。将硫酸亚铁输送至分离器，经初步提纯后送至冷却结晶池，以冷却结晶的形式产出高纯度、高经济价值的硫酸亚铁晶体。亦可以将初步提纯的硫酸亚铁经氧化产出具有高经济价值的聚合硫酸铁。本发明产出的硫酸亚铁可以用作饮用水处理及农业饲料添加物使用，产出的聚合硫酸铁具有优异的除浊、除色和净水效果，二者皆为具有较高经济价值和应用价值的环保产品。本发明既能解决大型钢厂回收处理废酸的困难，又能有效提高处理废酸的经济价值以及生产应用价值较高的环保产品。

四、附图说明

图1是本发明以废盐酸液为原料回收再生酸，生产硫酸亚铁或聚合硫酸铁的装置示意图。

五、具体实施方式

实施例1

每小时将含铁11％，含盐酸5％的废酸液11.7Kg投入盐酸再生反应器，同时投入98％浓硫酸2.3kg，充分反应后由空气气流将酸汽带入吸收塔，经冷却后回收20％浓度盐酸11.3Kg；盐酸再生反应器内的硫酸亚铁和硫酸残液混合物经分离器、冷却结晶池和真空带式过滤机滤洗干燥后得到含铁19.8％的七水硫酸亚铁6.39Kg。

实施例2

每小时将含铁11％，含盐酸5％的废酸液11.7Kg投入盐酸再生反应器，同时投入98％浓硫酸2.3kg，充分反应后由空气气流将酸汽带入吸收塔，经冷却后回收20％浓度盐酸11.3Kg；盐酸再生反应器内的硫酸亚铁和硫酸残液混合物经分离器后进入硫酸亚铁储存罐，然后将硫酸亚铁3.48Kg，浓硫酸0.34Kg，氯酸钠0.10Kg，高锰酸钾0.04Kg，水1.09L投入聚合硫酸铁反应器，常温常压下通臭氧充分反应30分钟，得到含铁13.2％，盐基度14.4％的聚合硫酸铁。

Claims (8)

1.一种将废盐酸进行回收再生处理，并生产硫酸亚铁和聚合硫酸铁的方法及装置，其特征为：在内部置放有废盐酸液的盐酸再生反应器中加入浓硫酸，控制盐酸再生反应器内硫酸浓度为30～98％，反应温度为50～105℃，通入到反应器内的空气流速是1500～2000CFM，产出的再生酸汽通过冷却得到再生盐酸；盐酸再生反应器残液经过分离器、冷却结晶以及真空滤洗干燥后得到硫酸亚铁晶体，其中控制结晶池的酸浓度为15～35％；该残液亦可经过分离器、硫酸亚铁储存罐和在聚合硫酸铁反应器中被臭氧氧化得到聚合硫酸铁，聚合硫酸铁反应器中各反应物的投加质量百分比分别为：硫酸亚铁为66～72％，浓硫酸为5.5～8.0％，氯酸钠为1.5～2.8％，高锰酸钾为0.5～2.0％，臭氧为0.1～0.2％，其余为水。

2.根据权利要求书1的废酸回收再生方法，其特征为：盐酸再生反应器内的硫酸浓度为69％。

3.根据权利要求书1的废酸回收再生方法，其特征为：盐酸再生反应器内的温度为98℃。

4.根据权利要求书1的废酸回收再生方法，其特征为：盐酸再生反应器内的空气流速为1800CFM。

5.根据权利要求书1的废酸回收再生方法，其特征为：空气气流将盐酸蒸汽带入至吸收塔，得到再生盐酸浓度为20～21％，吸收塔中未吸收的盐酸气体将被气流回送至盐酸再生反应器。

6.根据权利要求书1的废酸回收再生方法，其特征为：结晶池内酸浓度为28～30％，利于硫酸亚铁快速结晶析出。

7.根据权利要求书1的废酸回收再生方法，其特征为：经分离器、结晶池和真空带式过滤机脱除的残液全部回送至盐酸再生反应器中作为硫酸的来源之一。

8.根据权利要求书1的废酸回收再生方法，其特征为：聚合硫酸铁反应器中各物质的投加质量百分比为：硫酸亚铁为68.7％，浓硫酸为6.3％，氯酸钠为1.9％，高锰酸钾为0.8％，臭氧为0.12％，其余为水。

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