CN106116004A - 一种钢铁盐酸酸洗废液资源化回收及零排放的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢铁盐酸酸洗废液资源化回收及零排放的处理方法。该方法采取电石渣中和预氧化、空气氧化、加热合成、压滤、滤液循环和浓缩、酸气吸收等工艺步骤，制备高铁含量磁性铁化合物和液体氯化钙。本发明方法以工业废弃物电石渣为原料处理钢铁盐酸酸洗，通过控制合理工艺参数，回收可用于炼铁工业替代铁矿粉的含铁量52％‑62％的符合铁矿粉标准磁性铁化合物，以及符合《GBT26520‑2011》标准的液体氯化钙，并实现了钢铁企业污染治理的零排放；且本方法简单稳定，可操作性强，用水量少，能耗低，大大降低了处理成本，特别适合中小型企业的钢铁酸洗废液处理。

Description

一种钢铁盐酸酸洗废液资源化回收及零排放的处理方法
技术领域
本发明属于废液回收利用领域，具体涉及一种利用工业废弃物电石渣处理钢铁盐酸酸洗废液，回收炼铁用磁性铁化合物和液体氯化钙，实现了钢铁酸洗废液资源化回收及零排放的工艺方法。
背景技术
在对钢铁工件进行表面加工之前，需用酸去除其表面的氧化物来达到表面加工的标准。酸洗过程中，酸浓度大，用量多，因此会产生大量的酸洗废液。据统计，2014年我国钢铁酸洗废液(游离酸含量2-3％，铁含量5-20％)排放量约为6500万吨，其pH、COD和SS值大大超出国家污水排放的二级标准，如果直接排放必然造成水源等严重污染，例如对土壤产生巨大损害，使土质钙化，破坏土层松散状态，严重影响农作物的生长，污染水源，危害水生生物的生存，破坏生态平衡，不利于可持续发展，同时造成废液中铁资源等有用资源的严重浪费，这就要求我们在对废液进行处理的同时，能够对铁资源回收利用，并且避免二次污染。钢铁冶金炼铁工业需要大量的铁矿粉原料，铁矿粉标准要求铁含量越高越好，同时硫、磷、硅等杂质含量需符合要求。
目前钢铁酸洗废液的处理较成熟的技术有：热冶炼技术，蒸发结晶技术，沉淀中和，氧化共沉淀法，制取净水剂技术等。
热冶炼技术通过高温焙烧回收盐酸和氧化铁红，投资大，对设备要求高，操作费用高，仅适用于大型钢铁企业的酸洗废液处理。
蒸发结晶技术工艺简单，处理量大，盐酸和铁资源得到有效的回收，但是投资较大，设备材质要求高，母液结晶易堵塞设备，设备腐蚀严重，运行费用比较高，且氯化亚铁产品市场容量量小。
沉淀/中和法最古老的钢铁酸洗废液的处理方法。有酸、碱废水中和，投药中和法等，其中最常用的是石灰中和法，由于石灰相对烧碱等廉价易得，从而降低处理成本，可以处理不同性质的酸洗废液，但中和过程中沉渣较多，沉渣利用价值低，造成了二次污染，对于废液中的铁资源也没有得到利用，不符合环境保护要求。
氧化共沉法是将废酸液中的游离酸中和后，通过加入氧化剂或者通入空气氧化，经高温脱水后得到氧化铁黑、氧化铁黄等产品，对废液处理的同时，又回收了铁资源，但是由于生产工艺的限制，处理后母液仍含有大量的铁离子，不仅浪费了铁资源，滤液需进行二次处理才能达标排放。
制取净水剂技术可以利用酸洗废液生产三氯化铁、聚合氯化铁等。该方法可以实现零排放，但处理量小，无法较大规模处理酸洗废液。
迄今为止，国内外没有关于钢铁盐酸酸洗废液资源化回收及零排放的低成本处理工艺的相关报道。中国发明专利公开号CN103553146 A中，以废弃电石渣浆处理钢铁酸洗废液制备磁铁矿粉，生产过程pH5.0-6.0，需用高压水蒸气加热至90-110℃，虽可得高含铁量磁铁矿粉，但能耗较高，处理后废水含铁，直接排放会造成二次污染；中国发明专利公开号CN104529032 A中，采用电石渣调节盐酸酸洗废液pH4.0-5.0，加入30％双氧水氧化，70-80℃发生铁黑反应，铁泥渣含铁仅44％-50％，使用价值低，过滤后滤液没有多次循环，水用量大，得到的低含量氯化钙溶液直接蒸发，能耗较高，而且以此工艺因反应过程pH值偏低，滤液可能含有较高的铁离子，所得氯化钙产品无法达到国家标准。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种利用工业废弃物电石渣处理钢铁盐酸酸洗废液制备高铁含量磁性铁化合物和液体氯化钙的零排放方法。
本发明一种钢铁盐酸酸洗废液资源化回收及零排放的处理方法，利用工业废弃物电石渣处理盐酸酸洗废液，通过合理的工艺条件和步骤，获得了具有经济附加值的磁性铁化合物和液体氯化钙，无三废排放，低成本，且经济环保，实现了钢铁盐酸酸洗废液的零排放处理以及铁和钙的资源化回收。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案予以实现：
一种钢铁盐酸酸洗废液资源化回收及零排放的处理方法，其特征在于以下处理步骤：
(1)中和预氧化：将工业废弃物电石渣加入水或滤液中，配制成电石渣浆液；用电石渣浆液与钢铁酸洗废液混合，通空气搅拌，中和预氧化，自然升温到25-60℃，调节pH为7.0-10.0，优选8.0-9.5，进入下一步氧化；
(2)空气氧化：在25-60℃下，向(1)中制得的悬浊液中通入空气，空气气速0.05-0.2m3/(m2﹒min)，不断添加(1)中所用电石渣浆液，保持pH8.0-9.0，形成墨绿色悬浊液，待nFe3+/nFe2+达到1.2-2.6：1时，停止空气的通入；
(3)加热合成：将(2)得到的悬浊液通入蒸汽升温至80-100℃，优选80-90℃，化合搅拌2-4h，用板框压滤机过滤，得到含铁量52％-62％的磁性铁泥，过滤后滤液铁离子含量为零；
(4)滤液的循环：利用步骤(3)中过滤滤液配制电石渣悬浊液，继续参与钢铁酸洗废液的处理，当滤液钙含量达到1.5-2.5mol/l时，终止滤液的循环使用，得到浓缩滤液；
(5)浓缩滤液：将浓缩滤液经蒸发浓缩可得到符合《GBT26520-2011》标准的液体氯化钙产品；
(6)尾气吸收：步骤(1)中排放的酸性气体用澄清的电石渣浆液吸收，吸收后的液体再返回到步骤(1)中。
本发明方法与现有技术相比，的优势在于：
1.利用本发明方法处理钢铁盐酸酸洗废液，可得到炼铁用替代铁矿粉的高铁含量磁性铁化合物，含铁量52％-62％，铁的一次回收率可达到100％。
2.利用本发明方法处理钢铁盐酸酸洗废液，通过合理的工艺步骤及条件，处理后滤液铁离子含量为零，可用于电石渣悬浊液的配制，实现了处理水的多次循环，节省了用水。
3.利用本发明方法处理钢铁盐酸酸洗废液，过滤后的滤液经多次循环，当滤液钙含量达到1.5-2.5mol/L时，可将该浓缩滤液蒸发浓缩得到工业液体氯化钙。
4.本发明方法利用工业废物电石渣处理钢铁盐酸酸洗废液，替代了先前技术中所用的高价值的氢氧化钠和石灰，且能耗低，处理成本低，以废治废，实现了零排放，无二次污染，同时解决了电石渣与酸洗废液的处理问题。
5.本发明方法简单稳定，设备简单，可操作性强，成本低，具有很好的经济和环境效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明方法作进一步描述，但并不限制本发明的保护范围。不作特殊说明的话，实施例中的百分比均为质量百分比。
实施例1
钢铁盐酸酸洗废液pH<0，铁离子含量12％。
(1)中和预氧化，调节pH
原钢铁酸洗废液按体积稀释1倍，在通空气搅拌下，将配制好的电石渣浆液(以氢氧化钙质量分数计的15％的电石渣悬浊液)缓慢加入到钢铁酸洗废液中，调节pH在8.5，进入下一步氧化。
(2)空气氧化
将上一步骤得到的悬浊液自然升温至50℃，通入空气氧化，空气气速0.15m3/(m2﹒min)，并不断加入(1)中所用电石渣浆液，维持pH值为8.5不变，形成墨绿色悬浊液，nFe3+/nFe2+达到2：1，停止氧化。
(3)停止氧化后，用(1)中电石渣浆液调节悬浊液pH至9.0，蒸汽加热悬浊液至80℃，搅拌3h。
合成反应完成后用板框压滤机过滤，滤液pH值为8，未检测到有铁离子存在，铁回收率100％，得到磁性固体铁化合物，铁含量达56％，达到铁冶炼铁矿粉标准。
实施例2
钢铁酸洗废液pH<0，铁离子含量12％。
(1)中和预氧化，调节pH值
将配制好的电石渣浆液(以氢氧化钙质量分数计的15％的电石渣悬浊液)缓慢加入到钢铁酸洗废液中，调节pH在8.5，进入下一步氧化，自然升温至30℃。
(2)空气氧化
向上一步骤的30℃悬浊液中，通入空气，空气气速0.15m3/(m2﹒min)，并不断加入(1)中所用电石渣浆液，维持pH8.0不变，形成墨绿色悬浊液，nFe3+/nFe2+达到1.2：1，停止氧化。
(3)停止氧化后，用(1)中电石渣浆液调节悬浊液pH至9.0，通蒸汽加热悬浊液至90℃，搅拌2h。
合成反应完成后用板框压滤机过滤，滤液pH8，未检测到有铁离子存在，铁回收率100％，得到磁性固体铁化合物，铁含量58％，符合钢铁冶炼铁矿粉标准。
实施例3
钢铁盐酸酸洗废液pH值为0-1，铁离子含量8％
(1)中和预氧化，调节pH
利用如实施例1中处理后板框压滤机过滤的滤液与电石渣配制电石渣悬浊液(以氢氧化钙质量分数计的25％的电石渣悬浊液)。在通空气搅拌下，将电石渣浆液缓慢加入到钢铁酸洗废液中反应，搅拌均匀，调节pH在9.0，进入下一步氧化。
(2)空气氧化
向上一步骤的50℃悬浊液中，通入空气氧化，空气气速0.15m3/(m2﹒min)，并不断加入(1)中所用电石渣浆液，维持pH8.5不变，形成墨绿色悬浊液，nFe3+/nFe2+达到1.6：1，停止氧化。
(3)停止氧化后，通蒸汽加热悬浊液至90℃，搅拌3h。
合成反应完成后用板框压滤机过滤，滤液pH值为7.6，未检测到有铁离子存在，铁回收率100％，得到磁性固体铁化合物，铁含量达56％，符合钢铁冶炼铁矿粉标准。滤液钙含量达到2.1mol/l，将浓缩滤液经蒸发浓缩可得到符合《GBT26520-2011》标准的液体氯化钙产品。

Claims (3)

1.一种钢铁盐酸酸洗废液资源化回收及零排放的处理方法，其特征在于以下处理步骤：
(1)中和预氧化：将工业废弃物电石渣加入水或滤液中，配制成电石渣浆液；用电石渣浆液与钢铁酸洗废液混合，通空气搅拌，中和预氧化，自然升温到25-60℃，调节pH为7.0-10.0，进入下一步氧化；
(2)空气氧化：在25-60℃下，向(1)中制得的悬浊液中通入空气，空气气速0.05-0.2m3/(m2﹒min)，不断添加(1)中所用电石渣浆液，保持pH为8.0-9.0，形成墨绿色悬浊液，待nFe3+/nFe2+达到1.2～2.6：1时，停止空气的通入；
(3)加热合成：将(2)得到的悬浊液通入蒸汽升温至80-100℃，化合搅拌2～4h，用压滤机过滤，得到含铁量52％-62％的磁性铁泥，过滤后滤液铁离子含量为零；
(4)滤液的循环：利用步骤(3)中过滤滤液返回步骤(1)配制电石渣浆液，继续参与钢铁酸洗废液的处理，当滤液钙含量达到1.5-2.5mol/l时，终止滤液的循环使用，得到浓缩滤液；
(5)浓缩滤液：将浓缩滤液经蒸发浓缩得到符合《GBT26520-2011》标准的液体氯化钙产品；
(6)尾气吸收：步骤(1)中排放的酸性气体用澄清的电石渣浆液吸收，吸收后的液体再返回到步骤(1)中。
2.按照权利要求1所述的钢铁盐酸酸洗废液资源化回收及零排放的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，调节pH值为8.0-9.5。
3.按照权利要求1所述的钢铁盐酸酸洗废液资源化回收及零排放的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中悬浊液通蒸汽升温至80-90℃。
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