CN103820802A

CN103820802A - 钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法及系统

Info

Publication number: CN103820802A
Application number: CN201410092486.6A
Authority: CN
Inventors: 侯景树
Original assignee: 侯景树
Current assignee: Jianchang Tianjin environmental protection Limited by Share Ltd
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: CN103820802B

Abstract

本发明涉及钢材酸洗废酸的处理领域，特别涉及钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法及系统。其中，该方法包括下列步骤：A、将钢材盐酸酸洗废酸进行预处理，得到预处理的废酸；B、向预处理的废酸中加入氧化镁，进行反应，得到菱镁水泥；其中，每1000L的预处理的废酸加入300-500kg氧化镁。本发明提供的回收处理方法及系统不仅充分利用了酸洗废酸，而且不需要高温加热，大大减少了回收时的能源消耗。

Description

钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法及系统

技术领域

本发明涉及钢材酸洗废酸的处理领域，具体而言，涉及钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法及系统。

背景技术

在钢材制造业中，通常用盐酸对钢材表面进行酸洗处理以除去表面的氧化铁皮，使钢材具有洁净、有活性的表面，以便进一步加工。用盐酸酸洗钢材后会产生大量的的酸洗废酸。若将这些酸洗废酸直接排放不仅严重污染环境，而且造成极大的资源浪费。

近年来，国内外普遍使用蒸发法盐酸再生的方法处理废酸，其基本原理是：基于废酸液中的氯化亚铁是极难挥发的固相物质，在废酸液蒸发的过程中，这些金属盐类始终存留在酸液里，在二次蒸汽中几乎不含有氯化亚铁等物质，因而经过蒸发获得的二次蒸汽冷凝液，也就不含有金属盐类等物质，得到的是纯净的盐酸，因而可以重新投入酸洗工艺中使用。该项技术的核心步骤是“高温蒸发”，而高温蒸发需要消耗相当多的蒸汽热或者电力，可见，这种回收处理技术的能源成本非常高。

例如，专利《酸洗废酸再生方法》（授权公告号为CN101307456B）中所公开的处理方法：A）先将废酸进行过滤去污；B）再将废酸在换热器中在75-85℃下进行预热，预热时废酸部分被蒸发，得到盐酸蒸汽；C）再使预热废酸在主蒸发器中在140℃下进行加热蒸发，得到盐酸蒸汽与饱和氯化亚铁和盐酸混合液；D）再使得到的饱和氯化亚铁和盐酸混合液进入蒸发器中在300-800℃下进行蒸发浓缩，得到盐酸蒸汽与饱和氯化亚铁和盐酸混合液；E）将上述步骤B）、C）和D）的盐酸蒸汽用水进行吸收，得到稀盐酸。由上文可知，为了得到盐酸蒸汽必须进行B）、C）和D）的蒸发浓缩，而且这三个步骤的蒸发温度都相当高，必然消耗大量能源。

发明内容

本发明的目的在于提供钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法，包括下列步骤：

A、将钢材盐酸酸洗废酸进行预处理，得到预处理的废酸；

B、向预处理的废酸中加入氧化镁，进行反应，得到菱镁水泥；其中，每1000L的预处理的废酸加入300-500kg氧化镁。

进一步地，步骤B进一步为：将氧化镁分两次加入预处理的废酸中；

将氧化镁分两次加入预处理的废酸中包括下列步骤：

B1、向预处理的废酸中加入氧化镁直至预处理的废酸的pH值为3.0-4.0，得到第一废液；

B2、将第一废液过滤，得到氢氧化亚铁和第二废液；

B3、向第二废液中加入剩余量的氧化镁，得到菱镁水泥。

进一步地，步骤A中的预处理为：过滤去污。

进一步地，步骤B中反应时还包括：搅拌。

在本发明的实施例中还提供了用于上述钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法的系统，包括依次连接的预处理装置、反应罐和投料装置；

预处理装置用于：对钢材盐酸酸洗废酸进行预处理，得到预处理的废酸；

反应罐用于：盛装预处理的废酸；

投料装置用于：向反应罐中加入氧化镁，使其与反应罐中的预处理的废酸反应，得到菱镁水泥；其中，每1000L的预处理的废酸加入300-500kg氧化镁。

进一步地，还包括与反应罐连接的第一过滤装置；

投料装置用于：向预处理的废酸中加入氧化镁直至预处理的废酸的pH值为3.0-4.0，得到第一废液；

第一过滤装置用于：将第一废液过滤，得到氢氧化亚铁和第二废液，并使第二废液继续留在反应罐中；

投料装置用于：向反应罐中的第二废液中加入剩余量的氧化镁，得到菱镁水泥。

进一步地，预处理装置为第二过滤装置。

进一步地，还包括搅拌装置；

搅拌装置用于：投料装置中的预处理的废酸与氧化镁反应时进行搅拌。

本发明上述实施例的钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法及系统的原理是：氧化镁与钢材盐酸酸洗废酸中的主要成分—游离酸、氯化亚铁和水发生化学反应，最终生成具有工业价值的菱镁水泥（即Mg₂OCL₂）；并且根据酸洗废酸的常见浓度，每1000L的酸洗废酸中加入300-500kg氧化镁即可保证酸洗废酸中的盐酸完全转化为菱镁水泥；具体的化学反应式如下：

MgO+2HCL=MgCL₂+H₂O；

FeCL₂+MgO+H₂O＝MgCL₂+Fe(OH)₂；

MgCL₂+MgO=Mg₂OCL₂。

以上三个反应在常温下即可充分进行，无需加热，并且终产物菱镁水泥可以用作建筑材料。由此可见，上述回收处理方法及系统不仅充分利用了酸洗废酸，而且不需要高温加热，大大减少了回收时的能源消耗。

附图说明

图1示出了本发明实施例二的钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例一

一种钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法，包括下列步骤：

步骤101：将钢材盐酸酸洗废酸进行预处理，得到预处理的废酸。

步骤102：向预处理的废酸中加入氧化镁，进行反应，得到菱镁水泥；其中，每1000L的预处理的废酸加入300-500kg氧化镁。

其中，步骤101中的预处理通常为过滤去污等常规处理，以提高产品回收率。为了提高反应速率和反应效率，步骤102中反应时还可以进行搅拌。

上述回收处理方法的原理是：氧化镁与钢材盐酸酸洗废酸中的主要成分—游离酸、氯化亚铁和水发生化学反应，最终生成具有工业价值的菱镁水泥（即Mg₂OCL₂）；并且根据酸洗废酸的常见浓度，每1000L的酸洗废酸中加入300-500kg氧化镁即可保证酸洗废酸中的全部盐酸转化为菱镁水泥；具体的化学反应式如下：

MgO+2HCL=MgCL₂+H₂O；

FeCL₂+MgO+H₂O＝MgCL₂+Fe(OH)₂；

MgCL₂+MgO=Mg₂OCL₂。

此外，上述实施例的钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法还可以达到以下技术效果：

原材料环保、易得：上述实施例所采用的氧化镁材料属于环境友好型材料，属于强酸弱碱盐，回收过程中无论氧化镁的添加量是多少，反应液的pH值均不会超过9.0，碱性弱，更加环保。而相关技术中采用氢氧化钙中和法处理酸洗废酸时，所采用的氢氧化钙的饱和溶液的pH值可达到13（强碱性），因此导致回收过程中反应液的pH值容易过高，碱性过强，对设备的要求也随之高，而且产物—氯化钙渣脱水困难，无法处置，既造成资源浪费又不环保。另外，我国的镁资源是世界上最丰富的国家之一，总储量占世界的22.5%，居世界第一位，因此氧化镁材料易得。

工艺流程简单：本发明工艺过程只需要加入氧化镁这一关键步骤，且没有固、液体排放，即实现了零排放，因此只需加料和收集产物两步，中间没有额外的步骤，工艺简单。由于工艺过程简单，故一次性投资小，适用于各类大、中、小型企业，易于推广。

终产物工业价值高：菱镁水泥为气硬性胶结材料，无需烧结即可制成建材，材料具有凝结硬化快、强度高、收缩小、耐磨性好,有相当程度的耐碱、耐有机溶剂、耐普通盐类和硫化物作用等优点，是一种性能相当优异的建材。

设备投资低：盐酸再生法工艺需要蒸发器、冷凝器等大型设备，这些设备不但占地面积大，而且价格昂贵，不适宜一般中小企业。而本发明的回收处理工艺无需蒸发器、冷凝器等超大设备，也无需其它的大型设备，因此，本发明对设备的要求条件低，投资低。另外，盐酸再生法工艺是在高温条件下进行，而盐酸在高温条件下腐蚀性大大增高，因而对设备的损坏程度更高，故设备关键部位就需要耐高温、耐腐蚀程度更强的材料，从而造成了设备投资的进一步加大。据调查，以现有物价计，日处理为规模100T的废酸处理装置投资为1000多万元，单方造价达到10多万元。而本发明工艺达到同样的处理规模设备投资只需35万元，单方造价只有0.35万元。可见，本发明回收处理工艺的设备投资远远低于盐酸再生法工艺。

原材料成本低：据调查，以处理酸1吨浓度为10%的酸洗废酸为例，氢氧化钠中和法处理时，氢氧化钠的投加量为320kg，NaOH价格为900元/吨，则总药剂费为288元/吨（酸洗废酸）。同样的处理量，氢氧化钙（即石灰乳）中和法处理时，石灰乳投加量为300Kg，石灰乳价格为500元/吨，则总药剂费为150元/吨（酸洗废酸）。同样的处理量，盐酸再生法的处理费用在300元/吨左右。而同样的处理量，本发明工艺的处理药剂费只需190元/吨（酸洗废酸）。可见，本发明的原材料成本远远低于盐酸再生法和中和法。

实施例二

一种钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法，如图1所示，包括下列步骤：

步骤201：将钢材盐酸酸洗废酸进行预处理，得到预处理的废酸。

步骤202：向预处理的废酸中加入氧化镁直至预处理的废酸的pH值为3.0-4.0，得到第一废液。

步骤203：将第一废液过滤，得到氢氧化亚铁和第二废液。

步骤204：向第二废液中加入剩余量的氧化镁，得到菱镁水泥。

该实施例是在实施例一的基础上进行改进，氧化镁分两次加入，以回收得到更多种类的产物。其中，步骤202和步骤204中加入的氧化镁的总量为：每处理1000L预处理的废酸加入300-500kg氧化镁。另外，在步骤203得到Fe(OH)₂之后，还可以根据工业需求，对Fe(OH)₂进一步精细加工，例如高温灼烧得到氧化铁等。同样，得到的菱镁水泥也可以进一步加工得到更多种产品。以上的常规精细加工皆应当在发明要求保护的范围内。

该实施例除了可以回收得到菱镁水泥外，还可以将废酸中的亚铁离子以Fe(OH)₂的形式回收，从而提高废酸的利用率，并且经试验证明，本实施例对铁的回收率在80%以上。该实施例的方法所发生的化学反应同实施例一，此处不再赘述。

由于钢材盐酸酸洗废酸中的主要成分是游离酸、氯化亚铁和水，所以同上文，实施例二的回收处理方法基本将酸洗废酸中所有成分都回收利用了，并且没有其余的废固体、废液体排放，真正实现了零排放。

在实际生产中，实施例一和二中所涉及的氧化镁的加入量需根据实际处理的钢材盐酸酸洗废酸的性质调整，这些调整的方法均在本发明要求保护的范围内。

实施例三

一种钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法，以处理1000L废酸为例，包括下列步骤：

步骤301：将钢材盐酸酸洗废酸进行预处理，得到预处理的废酸。

步骤302：向预处理的废酸中加入200kg氧化镁，得到第一废液。

步骤303：将第一废液过滤，得到氢氧化亚铁和第二废液。

步骤304：向第二废液中加入100kg氧化镁，得到菱镁水泥。

实施例四

步骤401：将钢材盐酸酸洗废酸进行预处理，得到预处理的废酸。

步骤402：向预处理的废酸中加入250kg氧化镁，得到第一废液。

步骤403：将第一废液过滤，得到氢氧化亚铁和第二废液。

步骤404：向第二废液中加入150kg氧化镁，得到菱镁水泥。

上述实施例三和四的回收处理原理同实施例一，因此可以达到与实施例一相同的技术效果，详见上文，此处不再赘述。

实施例五

一种钢材盐酸酸洗废酸的回收处理系统，包括依次连接的预处理装置、反应罐和投料装置。

预处理装置用于：对钢材盐酸酸洗废酸进行预处理，得到预处理的废酸。

反应罐用于：盛装预处理的废酸。

该实施例的系统可用于实施例一的钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法，并且其回收处理原理同实施例一，因此可以达到与实施例一相同的技术效果，详见上文，此处不再赘述。

实施例六

一种钢材盐酸酸洗废酸的回收处理系统，包括依次连接的预处理装置、反应罐和投料装置，以及与反应罐连接的第一过滤装置。

反应罐用于：盛装预处理的废酸。

投料装置用于：向预处理的废酸中加入氧化镁直至预处理的废酸的pH值为3.0-4.0，得到第一废液。

第一过滤装置用于：将第一废液过滤，得到氢氧化亚铁和第二废液，并使第二废液继续留在反应罐中。

该实施例的系统可用于实施例二至四的钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法，并且其回收处理原理同实施例二，因此可以达到与实施例二相同的技术效果，详见上文，此处不再赘述。

另外，与上文回收处理方法相对应地，上述实施例的设备也可以进一步改进，例如，预处理装置采用第二过滤装置进行过滤去污。同样还可以增加搅拌装置，将其用于：预处理的废酸与氧化镁反应时进行搅拌，以提高反应速率和效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法，其特征在于，包括下列步骤：

A、将钢材盐酸酸洗废酸进行预处理，得到预处理的废酸；

B、向所述预处理的废酸中加入氧化镁，进行反应，得到菱镁水泥；其中，每1000L的所述预处理的废酸加入300-500kg所述氧化镁。

2.根据权利要求1所述的钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法，其特征在于，所述步骤B进一步为：将所述氧化镁分两次加入所述预处理的废酸中；

将所述氧化镁分两次加入所述预处理的废酸中包括下列步骤：

B1、向所述预处理的废酸中加入所述氧化镁直至所述预处理的废酸的pH值为3.0-4.0，得到第一废液；

B2、将所述第一废液过滤，得到氢氧化亚铁和第二废液；

B3、向所述第二废液中加入剩余量的所述氧化镁，得到菱镁水泥。

3.根据权利要求1所述的钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法，其特征在于，所述步骤A中的预处理为：过滤去污。

4.根据权利要求1所述的钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法，其特征在于，所述步骤B中反应时还包括：搅拌。

5.用于权利要求1所述的钢材盐酸酸洗废酸的回收处理方法的系统，其特征在于，包括依次连接的预处理装置、反应罐和投料装置；

所述预处理装置用于：对钢材盐酸酸洗废酸进行预处理，得到预处理的废酸；

所述反应罐用于：盛装所述预处理的废酸；

所述投料装置用于：向所述反应罐中加入氧化镁，使其与所述反应罐中的所述预处理的废酸反应，得到菱镁水泥；其中，每1000L的所述预处理的废酸加入300-500kg所述氧化镁。

6.根据权利要求5所述的钢材盐酸酸洗废酸的回收处理系统，其特征在于，还包括与所述反应罐连接的第一过滤装置；

所述投料装置用于：向所述预处理的废酸中加入所述氧化镁直至所述预处理的废酸的pH值为3.0-4.0，得到第一废液；

所述第一过滤装置用于：将所述第一废液过滤，得到氢氧化亚铁和第二废液，并使所述第二废液继续留在所述反应罐中；

所述投料装置用于：向所述反应罐中的所述第二废液中加入剩余量的所述氧化镁，得到菱镁水泥。

7.根据权利要求5所述的钢材盐酸酸洗废酸的回收处理系统，其特征在于，所述预处理装置为第二过滤装置。

8.根据权利要求5所述的钢材盐酸酸洗废酸的回收处理系统，其特征在于，还包括搅拌装置；

所述搅拌装置用于：所述投料装置中的所述预处理的废酸与所述氧化镁反应时进行搅拌。