CN105859005A - 一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法及处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，包括如下步骤：对废酸进行微滤和纳滤处理；回收游离氢氟酸和游离硝酸，留下一次处理后的废酸残液；采用碱对所述一次处理后的废酸残液进行中和处理；对重金属沉淀进行脱水处理，回收重金属沉淀，留下二次处理后的废酸残液；对所述二次处理后的废酸残液进行除氟处理，得到三次处理后的废酸残液；对所述三次处理后的废酸残液进行浓缩蒸发和结晶处理，得到硝酸盐晶体。本发明提供的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，处理效果稳定，中间过程可回收大部分游离酸以及重金属沉淀，且将硝酸根这一总氮污染物转化为硝酸钠肥料作为最终产物进行回收，对环境友好。

Description

一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法及处理系统
技术领域
本发明属于化工领域，涉及一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法及处理系统。
背景技术
目前，在钢铁冶炼的冷轧工艺中，酸洗是必不可少的工序之一，因此酸洗后废酸的处理便成为一个集资源循环利用与环保于一身的研究课题。不锈钢冷轧生产线酸洗产生的废酸，其主要成分为残余的游离氢氟酸及氟离子、游离的硝酸及硝酸根离子、以及镍、铬、铁等金属离子(根据不锈钢牌号的不同，金属离子略有差异)，其中硝酸根含量约为12％-16％。在冷轧生产线酸洗工艺中产生的废酸，虽然其产生量不大但浓度极高，需要经过处理后才能进行排放。
针对上述废酸的处理方法，目前一般采取的措施有：利用酸再生法回收一部分酸；利用中和法使废液达到排放标准后再排放至环境中。由于目前环保排放标准的提高，中和法将带来较大的含重金属的危险固废处理的后续问题，同时残液中的硝酸根作为总氮污染物无法进一步处理，因此该法目前已被淘汰。各家钢企往往选择酸再生法对产生的废酸进行处理，酸再生法目前主要有两种，一种是焙烧再生法，另一种是树脂吸附再生法，上述两种方法的处理技术目前仍被国外所垄断，投资成本高，且运行中仍然存在一定量的废酸需要排放处理的问题，同时运行费用也较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法及处理系统，旨在寻求一种经济有效的处理工艺来解决不锈钢冷轧酸洗废酸的处理问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供了一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，包括如下步骤：
步骤一：对废酸进行微滤和纳滤处理；
步骤二：回收微滤和纳滤处理后产生的游离氢氟酸和游离硝酸，留下一次处理后的废酸残液；
步骤三：采用碱对所述一次处理后的废酸残液进行中和处理；
步骤四：回收中和处理后产生的重金属沉淀，留下二次处理后的废酸残液；
步骤五：对所述二次处理后的废酸残液进行除氟处理，得到三次处理后的废酸残液；
步骤六：对所述三次处理后的废酸残液进行浓缩蒸发和结晶处理，得到硝酸盐晶体。
进一步的，所述步骤一具体为：
采用微滤技术将废酸进行过滤，去除颗粒物杂质，得到废酸过滤液；
将所述废酸过滤液利用纳滤技术进行处理，得到所述一次处理后的废酸残液和包含游离氢氟酸和硝酸的渗透液。
进一步的，所述废酸在废酸槽中经酸泵送入微滤装置进行过滤，去除颗粒物杂质；
微滤后的废酸过滤液利用高压泵送入纳滤装置进行处理，分离得到所述一次处理后的废酸残液和包含游离氢氟酸和游离硝酸的渗透液。
进一步的，所述步骤三具体为：所述一次处理后的的废酸残液被引入中和反应罐中，向所述中和反应罐中加入碱，与重金属离子形成氢氧化物固体颗粒沉淀。
进一步的，将所述中和反应罐中反应后的液体和重金属沉淀送入一级板框压滤机中过滤，得到重金属沉淀的滤饼并回收再利用，过滤后的所述二次处理后的废酸残液中包括硝酸盐以及氟离子。
进一步的，所述步骤五中的除氟处理具体包括：向所述二次处理后的废酸残液中加入硝酸钙，硝酸钙与氟离子反应后生成氟化钙悬浮物，然后进行过滤，除去氟化钙，得到三次处理后的废酸残液。
进一步的，所述二次处理后的废酸残液引入除氟反应罐中，向所述除氟反应罐内加入硝酸钙与氟离子反应生成氟化钙悬浮物；
将除氟反应罐中反应后的液体和氟化钙悬浮物送入二级板框压滤机中过滤，得到氟化钙的滤饼和所述三次处理后的废酸残液。
进一步的，所述步骤六具体包括：所述所述三次处理后的废酸残液被引入硝酸盐溶液槽内，再通过泵送入蒸发器和分离器进行浓缩，浓缩后的硝酸盐溶液被引入浓缩液槽，最后进入结晶器中结晶，形成硝酸盐晶体，回收所述硝酸盐晶体制成硝酸盐肥料。
优选的，所述步骤二中的碱为氢氧化钠。
进一步的，所述步骤一至步骤六的控制过程均采用PLC自动程序控制。
本发明还提供了一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理系统，包括：废酸槽、过滤单元、中和反应单元、除氟反应单元和浓缩结晶单元；
所述废酸槽收集冷轧酸洗生产线产生的废酸；
所述过滤单元对所述废酸进行微滤和纳滤处理，回收游离氢氟酸和游离硝酸，留下一次处理后的废酸残液；
所述中和反应单元对所述一次处理后的废酸残液进行中和处理，回收重金属沉淀，留下二次处理后的的废酸残液；
所述除氟反应单元对所述二次处理后的的废酸残液进行除氟处理，去除氟离子，留下三次处理后的的废酸残液；
所述浓缩结晶单元对所述三次处理后的废酸残液进行浓缩蒸发和结晶处理，得到硝酸盐晶体。
进一步的，所述过滤单元包括微滤装置、纳滤装置和酸回收装置；
所述微滤装置对所述废酸进行微滤处理；
所述纳滤装置对上述微滤处理后的废酸进行纳滤处理，得到游离的氢氟酸和游离硝酸、一次处理后的废酸残液；
所述酸回收装置回收所述游离的氢氟酸和游离硝酸。
进一步的，所述中和反应单元包括中和反应罐、一级板框压滤机和重金属回收装置；
所述中和反应罐对所述一次处理后的废酸残液进行中和处理；
所述一级板框压滤机对所述中和处理后的废酸残液进行过滤处理，分离出重金属沉淀，留下二次处理后的废酸残液；
所述重金属回收装置回收所述重金属沉淀。
进一步的，所述除氟反应单元包括除氟反应罐和二级板框压滤机；
所述除氟反应罐对所述二次处理后的废酸残液进行除氟处理；
所述二级板框压滤机对经过除氟处理后的废酸残液进行过滤，留下三次处理后的废酸残液。
进一步的，所述浓缩结晶单元包括蒸发器、分离器和结晶器；
所述蒸发器和分离器依次对所述三次处理后的废酸残液进行浓缩蒸发处理；
所述结晶器对浓缩后的溶液进行结晶处理。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
本发明提供的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，处理效果稳定，中间过程可回收大部分游离酸以及重金属沉淀，且将硝酸根这一总氮污染物转化为硝酸钠肥料作为最终产物进行回收，对环境友好。而且该工艺方法的处理系统的设备自动化操作程度高，操作运行稳定简便。
附图说明
图1是本发明提供的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法的流程示意图；
图2是本发明提供的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理系统的结构示意图。
其中，1-废酸槽；2-微滤装置；3-微滤产水池；4-纳滤装置；5-中和反应罐；6-一级板框压滤机；7-除氟反应罐；8-二级板框压滤机；9-硝酸盐溶液槽；10-蒸发器；11-分离器；12-浓缩液槽；13-结晶器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法及处理系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1-2所示，是本发明提供的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法的工艺流程图和处理系统结构图，其中，处理方法包括如下步骤：
冷轧酸洗生产线产生的废酸首先进入废酸槽1中，然后由酸泵将废酸送入微滤装置21中进行过滤，去除颗粒物杂质，过滤渗透后的废酸过滤液则进入微滤产水池22中；
将微滤产水池22中的废酸过滤液利用高压泵送入纳滤装置23中进行分离，纳滤的渗透液主要成分为稀硝酸、稀氢氟酸，可直接回用于酸洗线进行使用，纳滤后的一次处理后的废酸残液则由于纳滤装置23的作用，浓缩酸的量将大大减少；
将一次处理后的废酸残液引入中和反应罐31内，然后向其中投加氢氧化钠等碱进行中和处理，中和后的废酸混合液中，重金属离子将形成氢氧化物固体颗粒，液体部分则主要包括纯度较高的硝酸钠和少量的氟化钠；
将上述中和反应罐31内的反应后的混合液(包括重金属沉淀的固体颗粒和硝酸钠、氟化钠的液体)送入一级板框压滤机32中过滤，过滤后形成滤饼，滤饼作为纯度较高的重金属沉淀，可回收重新用于炼钢。而一级板框压滤机32的渗透液则为二次处理后的废酸残液，其中主要是纯度较高的硝酸钠以及少量的氟化钠；
将所述二次处理后的的废酸残液送入除氟反应罐41内，然后向其中投加硝酸钙，硝酸钙与其中的氟离子形成氟化钙悬浮物；
将除氟反应罐41中反应后的液体和氟化钙悬浮物一起送入二级板框压滤机42中过滤，其中的氟化钙悬浮物形成滤饼，而过滤后的液体为三次处理后的废酸残液，其主要是纯度较高的硝酸钠溶液，浓度约在12％-16％之间；
将上述三次处理后的废酸残液引入硝酸盐溶液槽43内，之后通过泵送入蒸发器51以及分离器52中进行浓缩，得到的浓缩硝酸钠溶液被送入浓缩液槽53中，最后再将浓缩液槽54中的浓缩硝酸钠引入进入结晶器54中结晶，形成硝酸钠晶体，并回收制成硝酸钠肥料。
其中，整个废酸的处理过程中涉及的调节控制，均采用PLC自动程序控制完成，并能根据废酸的浓度、组分等变化进行调整适应性的调整。
如图2所示，本发明还提供了一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理系统，包括：废酸槽1、过滤单元2、中和反应单元3、除氟反应单元4和浓缩结晶单元5；
所述废酸槽1收集冷轧酸洗生产线产生的废酸；
所述过滤单元2对所述废酸进行微滤和纳滤处理，回收游离氢氟酸和游离硝酸，留下一次处理后的废酸残液；
所述中和反应单元3对所述一次处理后的废酸残液进行中和处理，回收重金属沉淀，留下二次处理后的的废酸残液；
所述除氟反应单元4对所述二次处理后的的废酸残液进行除氟处理，去除氟离子，留下三次处理后的的废酸残液；
所述浓缩结晶单元5对所述三次处理后的废酸残液进行浓缩蒸发和结晶处理，得到硝酸盐晶体。
进一步的，所述过滤单元2包括微滤装置21、纳滤装置23和酸回收装置24；
所述微滤装置21对所述废酸进行微滤处理；
所述纳滤装置23对上述微滤处理后的废酸进行纳滤处理，得到游离的氢氟酸和游离硝酸、一次处理后的废酸残液；
所述酸回收装置24回收所述游离的氢氟酸和游离硝酸。
进一步的，所述中和反应单元3包括中和反应罐31、一级板框压滤机32和重金属回收装置33；
所述中和反应罐31对所述一次处理后的废酸残液进行中和处理；
所述一级板框压滤机32对所述中和处理后的废酸残液进行过滤处理，分离出重金属沉淀，留下二次处理后的废酸残液；
所述重金属回收装置33回收所述重金属沉淀。
进一步的，所述除氟反应单元4包括除氟反应罐41和二级板框压滤机42；
所述除氟反应罐41对所述二次处理后的废酸残液进行除氟处理；
所述二级板框压滤机42对经过除氟处理后的废酸残液进行过滤，留下三次处理后的废酸残液。
进一步的，所述浓缩结晶单元5包括蒸发器51、分离器52和结晶器54；
所述蒸发器51和分离器52依次对所述三次处理后的废酸残液进行浓缩蒸发处理；
所述结晶器54对浓缩后的溶液进行结晶处理。
本发明提供的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，处理效果稳定，中间过程可回收大部分游离酸以及重金属沉淀，且将硝酸根这一总氮污染物转化为硝酸钠肥料作为最终产物进行回收，对环境友好。而且该工艺方法的处理系统的设备自动化操作程度高，操作运行稳定简便。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (15)

1.一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：对废酸进行微滤和纳滤处理；
步骤二：回收微滤和纳滤处理后产生的游离氢氟酸和游离硝酸，留下一次处理后的废酸残液；
步骤三：采用碱对所述一次处理后的废酸残液进行中和处理；
步骤四：回收中和处理后产生的重金属沉淀，留下二次处理后的废酸残液；
步骤五：对所述二次处理后的废酸残液进行除氟处理，得到三次处理后的废酸残液；
步骤六：对所述三次处理后的废酸残液进行浓缩蒸发和结晶处理，得到硝酸盐晶体。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，其特征在于，所述步骤一具体为：
采用微滤技术将废酸进行过滤，去除颗粒物杂质，得到废酸过滤液；
将所述废酸过滤液利用纳滤技术进行处理，得到所述一次处理后的废酸残液和包含游离氢氟酸和硝酸的渗透液。
3.根据权利要求2所述的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，其特征在于，
所述废酸在废酸槽中经酸泵送入微滤装置进行过滤，去除颗粒物杂质；
微滤后的废酸过滤液利用高压泵送入纳滤装置进行处理，分离得到所述一次处理后的废酸残液和包含游离氢氟酸和游离硝酸的渗透液。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，其特征在于，所述步骤三具体为：所述一次处理后的废酸残液被引入中和反应罐中，向所述中和反应罐中加入碱，与重金属离子形成氢氧化物固体颗粒沉淀。
5.根据权利要求4所述的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，其特征在于，所述步骤四具体为：将所述中和反应罐中反应后的液体和重金属沉淀送入一级板框压滤机中过滤，得到重金属沉淀的滤饼并回收再利用，过滤后的所述二次处理后的废酸残液中包括硝酸盐以及氟离子。
6.根据权利要求1所述的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，其特征在于，所述步骤五中的除氟处理具体包括：向所述二次处理后的废酸残液中加入硝酸钙，硝酸钙与氟离子反应后生成氟化钙悬浮物，然后进行过滤，除去氟化钙，得到三次处理后的废酸残液。
7.根据权利要求6所述的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，其特征在于，所述二次处理后的废酸残液引入除氟反应罐中，向所述除氟反应罐内加入硝酸钙与氟离子反应生成氟化钙悬浮物；
将除氟反应罐中反应后的液体和氟化钙悬浮物送入二级板框压滤机中过滤，得到氟化钙的滤饼和所述三次处理后的废酸残液。
8.根据权利要求1所述的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，其特征在于，所述步骤六具体包括：所述三次处理后的废酸残液被引入硝酸盐溶液槽内，再通过泵送入蒸发器和分离器进行浓缩，浓缩后的硝酸盐溶液被引入浓缩液槽，最后进入结晶器中结晶，形成硝酸盐晶体，回收所述硝酸盐晶体制成硝酸盐肥料。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，其特征在于，所述步骤二中的碱为氢氧化钠。
10.根据权利要求1-8任一项所述的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理方法，其特征在于，所述步骤一至步骤六的控制过程均采用PLC自动程序控制。
11.一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理系统，其特征在于，包括：废酸槽、过滤单元、中和反应单元、除氟反应单元和浓缩结晶单元；
所述废酸槽收集冷轧酸洗生产线产生的废酸；
所述过滤单元对所述废酸进行微滤和纳滤处理，回收游离氢氟酸和游离硝酸，留下一次处理后的废酸残液；
所述中和反应单元对所述一次处理后的废酸残液进行中和处理，回收重金属沉淀，留下二次处理后的的废酸残液；
所述除氟反应单元对所述二次处理后的的废酸残液进行除氟处理，去除氟离子，留下三次处理后的的废酸残液；
所述浓缩结晶单元对所述三次处理后的废酸残液进行浓缩蒸发和结晶处理，得到硝酸盐晶体。
12.根据权利要求11所述的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理系统，其特征在于，所述过滤单元包括微滤装置、纳滤装置和酸回收装置；
所述微滤装置对所述废酸进行微滤处理；
所述纳滤装置对上述微滤处理后的废酸进行纳滤处理，得到游离的氢氟酸和游离硝酸、一次处理后的废酸残液；
所述酸回收装置回收所述游离的氢氟酸和游离硝酸。
13.根据权利要求11所述的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理系统，其特征在于，所述中和反应单元包括中和反应罐、一级板框压滤机和重金属回收装置；
所述中和反应罐对所述一次处理后的废酸残液进行中和处理；
所述一级板框压滤机对所述中和处理后的废酸残液进行过滤处理，分离出重金属沉淀，留下二次处理后的废酸残液；
所述重金属回收装置回收所述重金属沉淀。
14.根据权利要求11所述的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理系统，其特征在于，所述除氟反应单元包括除氟反应罐和二级板框压滤机；
所述除氟反应罐对所述二次处理后的废酸残液进行除氟处理；
所述二级板框压滤机对经过除氟处理后的废酸残液进行过滤，留下三次处理后的废酸残液。
15.根据权利要求11所述的一种不锈钢冷轧酸洗废酸的处理系统，其特征在于，所述浓缩结晶单元包括蒸发器、分离器和结晶器；
所述蒸发器和分离器依次对所述三次处理后的废酸残液进行浓缩蒸发处理；
所述结晶器对浓缩后的溶液进行结晶处理。
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