CN110294462A - 一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法 - Google Patents

一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法，应用在环保技术领域，其技术方案要点是：包括氧化剂配制系统、重金属反应系统、膜过滤杂质系统、盐蒸发结晶系统、酸蒸发精馏分离系统、尾气吸收系统等工艺流程，含有重金属的稀硫酸经废酸进料泵与配制好的氧化剂通过氧化剂进料泵一起进入氧化反应器；具有的技术效果是：减少了投资和设备空间布置，废酸重金属的氧化反应和尾气处理更安全、反应效果更好，流程简化，成本处理更低。

Description

一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域，特别涉及一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法。
背景技术
在工业生产中的有色冶炼、磷酸工业、稀土焙烧过程中消耗大量的硫酸,稀土精矿中含有重金属铅、锌、铜、砷、铁、氟,锰等物质，在焙烧烟气净化系统会产生含硫酸和氟化物废酸(水),产量大、腐蚀性强、毒性高、直接排放将对受纳水体造成极大的环境污染。依据硫铁矿废酸的分析数据，硫酸20-30g/L,砷含量在2-5g/L，铁含量0.9g/L，氯化物含量2g/L，氟化物含量2-3g/L，污染指标高出排放标准数几万倍，对环境的危害巨大必须经过有效的处理才能进行排放或回用。
目前普遍采用的石灰中和处理法、硫化法与扩渗析膜法。石灰石中和法，成本高、效果差、而且运行过程中存在着中和后浆液难以处理以及废水中含有大量的盐类等物质。处理后砷浓度往往不能达到排放标准，且会产生大量的含砷固废难以处理，长期堆积易造成二次污染。硫化法采用制备硫化氢进行与重金属物质反应硫酸盐沉底物，在制备硫化氢易产生剧毒的硫化氢气体并溢出，存在很大的安全隐患。扩渗析膜法采用酸浓度差拦截重金属离子，此方法投资维护费用高，不能去除氟化物、氯化物，产出的重金属废液还需再进行处理，不能达到排放标准。
发明内容
本发明的目的是提供一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法，其优点是：可实现含重金属的回收利用，整个过程也不存在硫化氢隐患，具有很好的应用前景。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法，包括氧化剂配制系统、重金属反应系统、膜过滤杂质系统、盐蒸发结晶系统、酸蒸发精馏分离系统、尾气吸收系统等工艺流程，主要包括以下步骤：
1)、含有重金属的稀硫酸经废酸进料泵与配制好的氧化剂通过氧化剂进料泵一起进入氧化反应器；
2)、该氧化反应器采用搅拌混合反应，加大氧化剂与重金属反应速率；
3)、反应出来的少量的有机废气通过风机抽到尾气吸收塔进行洗涤吸收；
4)、废酸中重金属与氧化剂反应的出来的硫酸盐杂质经过膜过滤杂质系统进行分离；
5)、分离出来的稀硫酸经过蒸发精馏塔进行氟化物、氯化物的分离回收；
6)、经过蒸发塔分离氟化物、氯化物的洁净硫酸通过硫酸回收泵回收到硫酸回收罐。
本发明进一步设置为：所述氧化剂配置系统包括氧化剂配制槽，向氧化剂配制槽内放置入固体的重金属氧化剂与水配制成10％浓度的氧化剂。
本发明进一步设置为：所述重金属反应系统包括废硫酸槽、氧化剂配制槽、废酸进料泵、氧化剂进料泵与氧化反应器，所述废硫酸槽通过废酸进料泵与氧化反应器相连通，所述氧化剂配制槽通过氧化剂进料泵与氧化反应器相连通。
本发明进一步设置为：所述膜过滤杂质系统包括膜过滤设备，所述膜过滤设备通过管道与氧化反应器连接。
本发明进一步设置为：所述盐蒸发结晶系统包括蒸发器与重金属包装机，所述蒸发器通过管道与膜过滤设备相连通，所述重金属包装机通过管道与蒸发器相连通。
本发明进一步设置为：所述酸蒸发精馏分离系统包括蒸发精馏塔、冷凝器、硫酸回收泵、硫酸回收罐、氢氟盐酸回收泵与氢氟盐酸回收罐，所述蒸发精馏塔通过管道与膜过滤设备连接，所述冷凝器通过管道与蒸发精馏塔相连通，所述硫酸回收罐通过硫酸回收泵与蒸发精馏塔连接，所述氢氟盐酸回收罐通过管道与蒸发精馏塔连接，所述氢氟盐酸回收泵远离氢氟盐酸回收罐的一端与外界回收装置连接。
本发明进一步设置为：所述尾气吸收系统包括风机、尾气吸收塔、尾气吸收循环泵与有机物收集罐，所述风机的抽气口通过管道与氧化反应器、蒸发器与硫酸回收罐连接，所述尾气吸收塔通过管道与风机连接，所述有机物收集罐通过尾气吸收循环泵与尾气吸收塔相连通。
本发明进一步设置为：(1)将配制好10％的金属氧化剂经过氧化剂进料泵送入到氧化反应器中；
(2)氧化反应器反应出来的尾气进行负压收集处理排放到洗涤塔进行中和处理排放；
(3)氧化反应器底部排出的重金属沉底物进入膜过滤器中；
(4)经过膜过滤系统，上部清液进入蒸发精馏塔中，底部杂质经过反冲洗系统排到外界；
(5)膜过滤后的洁净硫酸经过酸蒸发精馏分离系统进行氟化物及氯化物收集处理；
(6)蒸发精馏塔底部排出的洁净硫酸进入硫酸回收罐中；
(7)蒸发的氟化氢、氯化氢水蒸气经过冷凝器进行冷凝回收处理；
(8)在冷凝器的上部连接负压正真空系统，压力控制-0.2MPa。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明对含砷废酸处理达到处理费用低廉，去除效率高，回收了氢氟酸、盐酸等物质。发明重金属去除剂反应、除杂、回收等工艺流程方法，使废硫酸杂质去除过滤蒸发精馏，洁净硫酸可以达到回收合格产品，本发明优化了工艺方法，使氢氟酸、氯化物去除与硫酸净化合二为一系统，简化了流程设备，减少了投资和设备空间布置，废酸重金属的氧化反应和尾气处理更安全、反应效果更好，流程简化，成本处理更低。
附图说明
图1是本实施例的整体结构示意图。
附图标记：1、废硫酸槽；2、氧化剂配制槽；3、氧化反应器；4、膜过滤设备；5、蒸发器；6、重金属包装机；7、蒸发精馏塔；8、冷凝器；9、氢氟盐酸回收罐；10、风机；11、尾气吸收塔；12、有机物收集罐；13、硫酸回收罐；14、废酸进料泵；15、氧化剂进料泵；16、硫酸回收泵；17、氢氟盐酸回收泵；18、尾气吸收循环泵。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法，如图1，一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法，包括氧化剂配制系统、重金属反应系统、膜过滤杂质系统、盐蒸发结晶系统、酸蒸发精馏分离系统、尾气吸收系统等工艺流程，主要包括以下步骤：1)、含有重金属的稀硫酸经废酸进料泵14与配制好的氧化剂通过氧化剂进料泵15一起进入氧化反应器3；2)、该氧化反应器3采用搅拌混合反应，加大氧化剂与重金属反应速率；3)、反应出来的少量的有机废气通过风机10抽到尾气吸收塔11进行洗涤吸收；4)、废酸中重金属与氧化剂反应的出来的硫酸盐杂质经过膜过滤杂质系统进行分离；5)、分离出来的稀硫酸经过蒸发精馏塔7进行氟化物、氯化物的分离回收；6)、经过蒸发塔分离氟化物、氯化物的洁净硫酸通过硫酸回收泵16回收到硫酸回收罐13。
如图1，氧化剂配置系统包括氧化剂配制槽2，向氧化剂配制槽2内放置入固体的重金属氧化剂与水配制成10％浓度的氧化剂，重金属反应系统包括废硫酸槽1、氧化剂配制槽2、废酸进料泵14、氧化剂进料泵15与氧化反应器3，废硫酸槽1通过废酸进料泵14与氧化反应器3相连通，氧化剂配制槽2通过氧化剂进料泵15与氧化反应器3相连通。
如图1，膜过滤杂质系统包括膜过滤设备4，膜过滤设备4采用的是聚四氟乙烯材料，膜过滤设备4通过管道与氧化反应器3连接，盐蒸发结晶系统包括蒸发器5与重金属包装机6，蒸发器5通过管道与膜过滤设备4相连通，重金属包装机6通过管道与蒸发器5相连通。
如图1，酸蒸发精馏分离系统包括蒸发精馏塔7、冷凝器8、硫酸回收泵16、硫酸回收罐13、氢氟盐酸回收泵17与氢氟盐酸回收罐，蒸发精馏塔7内设置有碳化硅加热器，蒸发精馏塔7通过管道与膜过滤设备4连接，冷凝器8通过管道与蒸发精馏塔7相连通，硫酸回收罐13通过硫酸回收泵16与蒸发精馏塔7连接，氢氟盐酸回收罐9通过管道与蒸发精馏塔7连接，氢氟盐酸回收泵17远离氢氟盐酸回收罐9的一端与外界回收装置连接。
如图1，尾气吸收系统包括风机10、尾气吸收塔11、尾气吸收循环泵18与有机物收集罐12，风机10的抽气口通过管道与氧化反应器3、蒸发器5与硫酸回收罐13连接，尾气吸收塔11通过管道与风机10连接，有机物收集罐12通过尾气吸收循环泵18与尾气吸收塔11相连通。
如图1，(1)将配制好10％的金属氧化剂经过氧化剂进料泵15送入到氧化反应器3中；(2)氧化反应器3反应出来的尾气进行负压收集处理排放到洗涤塔进行中和处理排放；(3)氧化反应器3底部排出的重金属沉底物进入膜过滤器中；(4)经过膜过滤系统，上部清液进入蒸发精馏塔7中，底部杂质经过反冲洗系统排到外界；(5)膜过滤后的洁净硫酸经过酸蒸发精馏分离系统进行氟化物及氯化物收集处理；(6)蒸发精馏塔7底部排出的洁净硫酸进入硫酸回收罐13中；(7)蒸发的氟化氢、氯化氢水蒸气经过冷凝器8进行冷凝回收处理；(8)在冷凝器8的上部连接负压正真空系统，压力控制-0.2MPa。
操作步骤：操作人员将固体的重金属氧化剂与水倒入氧化剂配制槽2内配制成10％浓度的氧化剂，再将氧化剂通过氧化剂进料泵15和废硫酸槽1内的含有金属的废硫酸通过废酸进料泵14输入到氧化反应器3内进行混合反应，等反应结束后，将酸中的固体通过膜过滤过滤后，去除了酸中的一些盐类物质及杂质，之后进入到蒸发器5内，盐类及杂质经过蒸发结晶设备进行变成固废进行处理，运输到重金属包装机6中将金属进行包装，上部的洁净酸进入蒸馏塔进行蒸发精馏处理回收氟化氢及氯化氢等物质，冷凝器8进行冷凝回收，反应过程中产生的废气通过风机10吸收到尾气吸收塔11内，尾气吸收塔11内的废气进过反应通过尾气吸收循环泵18运输到有机物收集罐12中。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法，其特征在于：包括氧化剂配制系统、重金属反应系统、膜过滤杂质系统、盐蒸发结晶系统、酸蒸发精馏分离系统、尾气吸收系统等工艺流程，主要包括以下步骤：
1)、含有重金属的稀硫酸经废酸进料泵(14)与配制好的氧化剂通过氧化剂进料泵(15)一起进入氧化反应器(3)；
2)、该氧化反应器(3)采用搅拌混合反应，加大氧化剂与重金属反应速率；
3)、反应出来的少量的有机废气通过风机(10)抽到尾气吸收塔(11)进行洗涤吸收；
4)、废酸中重金属与氧化剂反应的出来的硫酸盐杂质经过膜过滤杂质系统进行分离；
5)、分离出来的稀硫酸经过蒸发精馏塔(7)进行氟化物、氯化物的分离回收；
6)、经过蒸发塔分离氟化物、氯化物的洁净硫酸通过硫酸回收泵(16)回收到硫酸回收罐(13)。
2.根据权利要求1所述的一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法，其特征在于：所述氧化剂配置系统包括氧化剂配制槽(2)，向氧化剂配制槽(2)内放置入固体的重金属氧化剂与水配制成10％浓度的氧化剂。
3.根据权利要求1所述的一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法，其特征在于：所述重金属反应系统包括废硫酸槽(1)、氧化剂配制槽(2)、废酸进料泵(14)、氧化剂进料泵(15)与氧化反应器(3)，所述废硫酸槽(1)通过废酸进料泵(14)与氧化反应器(3)相连通，所述氧化剂配制槽(2)通过氧化剂进料泵(15)与氧化反应器(3)相连通。
4.根据权利要求1所述的一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法，其特征在于：所述膜过滤杂质系统包括膜过滤设备(4)，所述膜过滤设备(4)通过管道与氧化反应器(3)连接。
5.根据权利要求1所述的一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法，其特征在于：所述盐蒸发结晶系统包括蒸发器(5)与重金属包装机(6)，所述蒸发器(5)通过管道与膜过滤设备(4)相连通，所述重金属包装机(6)通过管道与蒸发器(5)相连通。
6.根据权利要求1所述的一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法，其特征在于：所述酸蒸发精馏分离系统包括蒸发精馏塔(7)、冷凝器(8)、硫酸回收泵(16)、硫酸回收罐(13)、氢氟盐酸回收泵(17)与氢氟盐酸回收罐(9)，所述蒸发精馏塔(7)通过管道与膜过滤设备(4)连接，所述冷凝器(8)通过管道与蒸发精馏塔(7)相连通，所述硫酸回收罐(13)通过硫酸回收泵(16)与蒸发精馏塔(7)连接，所述氢氟盐酸回收罐(9)通过管道与蒸发精馏塔(7)连接，所述氢氟盐酸回收泵(17)远离氢氟盐酸回收罐(9)的一端与外界回收装置连接。
7.根据权利要求1所述的一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法，其特征在于：所述尾气吸收系统包括风机(10)、尾气吸收塔(11)、尾气吸收循环泵(18)与有机物收集罐(12)，所述风机(10)的抽气口通过管道与氧化反应器(3)、蒸发器(5)与硫酸回收罐(13)连接，所述尾气吸收塔(11)通过管道与风机(10)连接，所述有机物收集罐(12)通过尾气吸收循环泵(18)与尾气吸收塔(11)相连通。
8.根据权利要求1所述的一种含有重金属、氟化物及氯化物的废酸处理装置及方法，其特征在于：
(1)将配制好10％的金属氧化剂经过氧化剂进料泵(15)送入到氧化反应器(3)中；
(2)氧化反应器(3)反应出来的尾气进行负压收集处理排放到洗涤塔进行中和处理排放；
(3)氧化反应器(3)底部排出的重金属沉底物进入膜过滤器中；
(4)经过膜过滤系统，上部清液进入蒸发精馏塔(7)中，底部杂质经过反冲洗系统排到外界；
(5)膜过滤后的洁净硫酸经过酸蒸发精馏分离系统进行氟化物及氯化物收集处理；
(6)蒸发精馏塔(7)底部排出的洁净硫酸进入硫酸回收罐(13)中；
(7)蒸发的氟化氢、氯化氢水蒸气经过冷凝器(8)进行冷凝回收处理；
(8)在冷凝器(8)的上部连接负压正真空系统，压力控制-0.2MPa。
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