CN102677076B - 一种无溶解工序的硅钢酸洗废液中硅杂质的脱除方法 - Google Patents

Abstract

一种无溶解工序的硅钢酸洗废液中硅杂质的脱除方法，包括以下步骤：1)废酸加热：用废酸泵将酸洗废液通过管道输送至氨反应罐，并对酸洗废液加热；2)中和废酸：加热后的酸洗废液进入氨反应罐，同时加入液氨；3)配制低分子絮凝剂；4)将低分子絮凝剂加入到氨反应罐中；5)配制高分子絮凝剂；6)使氨反应罐中的酸洗废液、高分子絮凝剂同时进入沉淀罐，由于聚丙烯酰胺为长碳链分子，其表面官能团对酸洗废液中的悬浮物有很好的吸附作用，并使之桥联，废液中的悬浮物会絮凝成团，进而自然沉淀；7)硅泥固液分离。当溶解槽由于故障或清泥而无法投入时，采用本发明仍然可以将酸洗废液中大部分的SiO₂去除，保证氧化铁红品级不发生大的波动。

Description

一种无溶解工序的硅钢酸洗废液中硅杂质的脱除方法

技术领域

本发明涉及酸洗技术，具体涉及一种硅钢酸洗废液中硅杂质的脱除方法。

背景技术

硅钢产品经过热轧后，在其表面会形成一层氧化铁皮，在进入下道冷轧工序前必须予以去除。目前常用的方法是采用盐酸酸洗，将表面氧化铁皮去除。氧化铁皮溶于盐酸后生成的酸洗废液一般通过酸再生机组进行回收，并生成副产品氧化铁红。

另一方面，硅钢产品由于其含硅量特别高(一般为0.5％～3.0％)，因此相应的酸洗废液中硅含量也随之上升。硅对于氧化铁红来说是一种有害元素，会造成后期加工中的聚晶现象，因此为提高氧化铁红品级，在废盐酸再生前一般都设有除硅工序，其工艺流程如下：

从酸洗线来的废酸用废酸泵将其送入被钢铁碎边堆满的溶解槽内，通过溶解钢铁碎边提高酸洗液的pH值；溶解后的废酸再用酸泵送至反应罐，向内添加氨水发生化学反应，反应式如下：

NH₄OH+HCl＝NH₄Cl+H₂O

2NH₄OH+FeCl₂＝2NH₄Cl+Fe(OH)₂

然后再向废酸中鼓入空气，使反应生成的Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，再溢流到沉淀槽内。在沉积罐内Fe(OH)₃和被其包附的SiO₂一起沉降到底部，上方溢流的清液即为除硅后的废盐酸，可作为盐酸再生生产使用。

对于硅钢生产线的除硅机组来说，由于酸洗废液中硅含量高，在溶解槽底部经常会形成硅泥沉淀，需要定期清泥。根据机组能力不同，溶解槽容积从100～200m³不等，一次清泥周期在10～20天左右，在此期间，溶解槽将无法使用。根据上述除硅工艺，将废酸送至溶解槽与碎边反应是非常重要的一个环节，其目的是消耗废酸中的游离酸，提高酸液pH值，为后续反应做准备。但如果在溶解槽内无法生成足够的Fe²⁺，后续的中和、氧化反应都是徒劳的，无法起到除硅的作用，因此在溶解槽清泥期间，除硅机组无法投入使用，氧化铁红中Si的含量一般能达到3000ppm甚至以上，导致品级也会大幅下降。

中国专利CN01107095.1公开了一种酸洗废酸中硅的脱除方法，依次按以下步骤进行：a、将废酸液加热至60～90℃；b、让上述加热后的废酸液与碎铁反应；c、将与碎铁反应后得到的废酸液冷却，使之温度降至60℃以下；d、将冷却后的废酸液引入反应罐，在该反应罐内用碱调节废酸液的pH值为4～6，同时吹入空气；e、将上一步骤得到的废酸液引入沉积罐并加入絮凝剂，使废酸液中的絮状物凝结而成为絮状沉积物；f、将上述废酸液中的清液和絮状沉积物分离，得到脱除硅后的废酸清液。

上述专利是目前比较具有代表性的废酸液脱硅方法，其核心内容在于将废酸液和碎铁反应生成足够多的Fe²⁺，再氧化生成Fe³⁺将SiO₂吸附去除。但该工艺无法脱离溶解这一步骤，若溶解槽失效情况下该方法是无法得到实现的。而一旦溶解槽无法投入使用，该工艺即失去除硅效果，无法去除废酸中的硅离子。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无溶解工序的硅钢酸洗废液中硅杂质的脱除方法，当溶解槽由于故障或清泥而无法投入时，仍然可以将酸洗废液中大部分的SiO₂去除，保证氧化铁红品级不发生大的波动。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种无溶解工序的硅钢酸洗废液中硅杂质的脱除方法，包括以下步骤：

1)废酸加热：使用废酸泵将酸洗废液通过管道输送至氨反应罐，管道上设加热器，将酸洗废液加热至40～60℃；

2)中和废酸：加热后的酸洗废液进入氨反应罐，向罐内同时加入液氨，其中液氨添加量为酸洗废液量的4.5wt％～6.5wt％；

3)配制低分子絮凝剂：将低分子量聚胺型阳离子助凝剂加入到脱盐水中，二者质量比为1∶8～1∶13，充分搅拌，即得到液体低分子絮凝剂；

4)将配制好的低分子絮凝剂加入到氨反应罐中，并充分搅拌，其中低分子絮凝剂添加量为氨反应罐内酸洗废液量的1wt％～2wt％；并充分搅拌。通过聚胺型高分子絮凝剂带有的大量正电荷与废酸中固体颗粒所带的负电荷发生反应，使酸洗废液中的固体颗粒表面电荷降低，减少颗粒之间的电排斥力。

5)配制高分子絮凝剂：在絮凝罐中，将高分子量聚丙烯酰胺阳离子助凝剂加入到脱盐水中，二者质量比为1∶300～1∶1000，充分搅拌，即得到液体高分子絮凝剂；

6)使氨反应罐中的酸洗废液、絮凝罐中的高分子絮凝剂同时进入沉淀罐，其中高分子絮凝剂添加量为酸洗废液量的1wt％～2wt％；由于聚丙烯酰胺为长碳链分子，其表面官能团对酸洗废液中的悬浮物有很好的吸附作用，并使之桥联。因此，在此作用下，废液中的悬浮物会絮凝成团，进而自然沉淀；

7)对沉淀罐底部的硅泥进行固液分离，其中固体为块状泥饼，排放；液体继续回流到沉淀罐，沉淀罐上部的上清液回收至处理酸收集罐，作为酸再生机组的原料使用。

进一步，所述液氨浓度为12wt％～17wt％。

所述低分子量聚胺型阳离子助凝剂为NALCO公司的N3457助凝剂。

所述高分子量聚丙烯酰胺阳离子助凝剂为NALCO公司的N8173助凝剂。

所述脱盐水(desalted water)为现有物质，即将所含易于除去的强电解质除去或减少到一定程度的水。脱盐水中的剩余含盐量在1～5毫克/升之间。

另外，本发明所述的沉淀罐底部的硅泥通过泥浆泵打到压滤机进行固液分离。

本发明工艺可用于所有采用鲁特纳除硅工艺的酸再生机组，尤其适用于处理硅钢酸洗废液的除硅机组。和以往的除硅工艺相比，无需经过溶解工序，通过絮凝剂的物理化学作用来除硅，且除硅效果较好。经实验证明，可将废酸中悬浮物由1300mg/L左右降至300mg/L以下，产出的氧化铁红中Si含量控制在200ppm以下，达到三级品以上判定要求。原有的除硅工艺在溶解槽失效情况下无法生产出正品氧化铁红)。该工艺可跳开溶解工序来脱除废酸中的悬浮物和SiO₂，能够用于盐酸酸洗废液中含硅杂质的去除，达到提纯废酸的目的。

本发明的有益效果

本发明为解决溶解槽失效期间(清泥或故障)氧化铁红品级下降的问题，根据盐酸酸洗废液中硅泥的特性，利用静电中和法使硅泥形成大块悬浮物并发生沉淀，可将酸洗废液中大部分的硅予以去除。本发明的优势在于，即使溶解槽失效无法使用，仍然可以通过物理化学方法除硅，且除硅效率也能得到保证。

附图说明

图1为本发明硅钢酸洗废液中硅杂质的脱除方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案。

参看图1，按照下列步骤进行本发明的无溶解工序的除硅工艺：

1)废酸加热：使用废酸泵1将酸洗废液通过管道输送至氨反应罐3，管道上设加热器2，将酸洗废液加热至40～60℃。

2)中和废酸：加热后的酸洗废液进入氨反应罐3，向氨反应罐3内同时加入液氨，液氨添加量占酸洗废液量的4.5％～6.5％(质量比)；液氨浓度要求：所述液氨浓度为12％～17％。

3)配制低分子絮凝剂：选用低分子量的聚胺型阳离子助凝剂(如NALCO公司的N3457助凝剂)，加入到脱盐水中，助凝剂和脱盐水的配制比例为1∶8～1∶13(质量比)，得到液体低分子絮凝剂。

4)将配好的低分子絮凝剂加入到氨反应罐3中，絮凝剂添加量为氨反应罐3内酸洗废液量的1％～2％，并充分搅拌。

5)配制高分子絮凝剂：选用高分子量的聚丙烯酰胺阳离子助凝剂(如NALCO公司的N8173助凝剂)，加入到脱盐水中，助凝剂和脱盐水的配制比例为1∶300～1∶1000(质量比)，得到液体高分子絮凝剂。

6)氨反应罐3中的酸洗废液溢流到到沉淀罐4，同时将絮凝罐5内的高分子絮凝剂也加入沉淀罐4。其中，高分子絮凝剂添加量为酸洗废液量的1％～2％(质量比)。

7)沉淀罐4底部的硅泥通过泥浆泵7(柱塞隔膜泵)打到压滤机6进行固液分离。其中，固体为块状泥饼，排放；液体继续回流到沉淀罐4内。沉淀罐4上部的上清液回收至处理酸收集罐(图中未标出)，作为酸再生机组的原料使用。

实施例1-9中的各工艺参数参见表1。

表1

按实施例1-9中的工艺参数实施本工艺，所得到的废酸中的悬浮物、废酸浊度及由此生产出的氧化铁粉中Si含量见表2。

表2

注：

上述实施例中，废酸悬浮物的测定方法可采用重量法测定，也可采用悬浮物测定仪进行测定。

废酸浊度测定，采用浊度仪：用一定的入射光强透过同一厚度不同浊度的水样时，将得到不同的透射光强，其消光值和浊度成正比，仪器通过计量透射光强，并经过电路处理，即得到水样的浊度值。

氧化铁粉中Si含量测定：采用全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪，使用ICP-AES法测定，目前全国各大钢厂测定氧化铁粉中的杂质含量均采用该方法。

本发明工艺实施简单，应用方便。在溶解槽因清泥或故障而失效的情况下，只需对废酸管道做简单的改向，将废酸跳开溶解槽，直接引入反应罐，即可应用本发明工艺，而无需新增任何设备。使用本发明工艺后，即使在除硅机组溶解槽无法投入使用的情况下，酸洗废液中的SiO₂含量也可控制在较低水平，保证氧化铁红质量不发生大的波动。

本发明可用于所有采用鲁特纳除硅工艺的酸再生机组，尤其适用于处理硅钢酸洗废液的除硅机组。

Claims (5)

1.一种无溶解工序的硅钢酸洗废液中硅杂质的脱除方法，包括以下步骤：

1)废酸加热：使用废酸泵将酸洗废液通过管道输送至氨反应罐，管道上设加热器，将酸洗废液加热至40～60℃；

2)中和废酸：加热后的酸洗废液进入氨反应罐，向罐内同时加入液氨，其中液氨添加量为酸洗废液量的4.5wt％～6.5wt％；

3)配制低分子絮凝剂：将低分子量聚胺型阳离子助凝剂加入到脱盐水中，二者质量比为1∶8～1∶13，充分搅拌，即得到液体低分子絮凝剂；

4)将配制好的低分子絮凝剂加入到氨反应罐中，并充分搅拌，其中低分子絮凝剂添加量为氨反应罐内酸洗废液量的1wt％～2wt％；

5)配制高分子絮凝剂：在絮凝罐中，将高分子量聚丙烯酰胺阳离子助凝剂加入到脱盐水中，二者质量比为1∶300～1∶1000，充分搅拌，得到液体高分子絮凝剂；

6)使氨反应罐中的酸洗废液、絮凝罐中的高分子絮凝剂同时进入沉淀罐，其中高分子絮凝剂添加量为酸洗废液量的1wt％～2wt％；酸洗废液中的悬浮物絮凝成团，进而自然沉淀；

7)对沉淀罐底部的硅泥进行固液分离，其中固体为块状泥饼，排放；液体继续回流到沉淀罐，沉淀罐上部的上清液回收至处理酸收集罐，作为酸再生机组的原料使用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液氨浓度为12wt％～17wt％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低分子量聚胺型阳离子助凝剂为NALCO公司的N3457助凝剂。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高分子量聚丙烯酰胺阳离子助凝剂为NALCO公司的N8173助凝剂。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的沉淀罐底部的硅泥通过泥浆泵打到压滤机进行固液分离。