CN110330199A - 一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，包括如下步骤：1)将酸洗废酸打入沉淀单元中预沉淀处理，在沉淀单元底部形成混酸废液污泥；2)将混酸废液污泥过滤后，输送至污泥储存单元中搅拌混合均化；3)将均化后的混酸废液污泥喷入焙烧炉中发生化学反应，生成固态金属氧化物、HF气体和HNO3气体；4)固态金属氧化物落入焙烧炉底部通过刮耙排出，HF气体和HNO3气体由焙烧炉顶部经预浓缩器进入吸收塔形成再生酸。该发明不仅减少了酸性污泥产量，降低冶金企业的处置成本，而且可将酸性污泥资源化，提高了F‑、NO3 ‑的回收率，并大量回收酸性污泥中的镍、铬、钛、钼等高价值金属离子，形成附加值高的固体金属氧化物，具有较高的经济价值。

Description

一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法
技术领域
本发明属于冶金行业不锈钢混酸废液污泥处理技术领域，具体涉及一种采用混酸再生焙烧炉对不锈钢混酸废液污泥进行无害化处理方法。
背景技术
冶金行业采用硝酸和氢氟酸的混合液对不锈钢进行酸洗，酸洗废液会产生大量含FeF3的污泥。其产生反应方程式如下：
Fe + 4HNO3= Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Fe(NO3)3+3HF → FeF3↓+ 3HNO3
Fe2O3 + 6HNO3= 2Fe(NO3)3 + 3H2O
FeO + 4HNO3= 2Fe(NO3)3 + 2H2O + NO2
Fe3O4 + 10HNO3= 3Fe(NO3)3 + 5H2O + NO2
Fe(NO3)3+3HF → FeF3+ 3HNO3
MeO（固）+2HNO3 → Me(NO3)2 +H2O
MeO + 2HF → MeF2↓ +H2O
……
这些酸洗废液污泥中含有水、废酸及各种重金属（如镍、铬、钛、钼等），危害极大，属冶金行业的有害废弃物。废酸中含有这部分重金属离子或沉淀物（含FeF3污泥），在酸洗线处理时一般通过简单的压滤系统，将污泥含水率直接降低到60%～70%左右，形成含水率较低的酸性泥饼。在前端有冶炼系统的企业，一般会收集后运至冶金企业的冶炼系统做原料使用，与铁矿石等原材料混合处理，但因污泥中仍含有大量的F-、NO3 -，在冶炼系统加热的过程，会产生大量的HF、HNO3 -，对冶炼设备腐蚀非常严重，常造成设备严重损坏，甚至造成企业停产，给企业造成巨大的经济损失。除此之外，也有企业将酸洗线污泥外送处理，但处理成本居高不下；也有企业将其直接污水化排至废水处理站处理，通过投加石灰或碱液，将酸液中重金属离子或污泥沉淀，但会产生更大量的黄泥，给企业造成更大的处置困扰。
鉴于此，为彻底消除废酸污泥对环境的危害，降低企业的处理成本和运行成本，需要设计出一种对此种不锈钢混酸废液污泥进行无害化处理的方法。
发明内容
本发明的目的是为彻底消除废酸污泥对环境的危害，降低企业的处理成本和运行成本，提供一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，实现不锈钢冶金企业酸性污泥彻底的无害化处理目的。
本发明的技术方案是提供了一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，包括如下步骤：
1)将酸洗废酸打入沉淀单元中进行预沉淀处理，在沉淀单元底部形成混酸废液污泥；
2)将混酸废液污泥经污泥过滤器过滤后，输送至污泥储存单元中进行搅拌混合均化；
3)将均化后的混酸废液污泥经污泥喷淋泵送至焙烧炉上部，并通过污泥喷枪喷入焙烧炉中发生化学反应，生成固态金属氧化物、HF气体和HNO3气体；
4)固态金属氧化物落入焙烧炉底部通过刮耙和旋转阀排出，HF气体和HNO3气体由焙烧炉顶部经预浓缩器进入吸收塔形成再生酸。
进一步的，所述酸洗废酸在沉淀单元中自然沉淀，且沉淀停留时间不小于20h。
进一步的，所述沉淀单元底部混酸废液污泥的含水率为97～99%。
进一步的，所述污泥过滤器采用10～20目的过滤网。
进一步的，所述焙烧炉底部的刮耙转速小于1r/min。
进一步的，焙烧炉内处理混酸废液污泥时，焙烧炉顶部温度高于320℃。
进一步的，所述沉淀单元上部的酸洗废酸通过预浓缩器浓缩后，依次经预浓缩泵、焙烧炉泵、浓缩废酸过滤器、废酸喷枪喷入焙烧炉中，与混酸废液污泥一起进行化学反应处理。
进一步的，所述焙烧炉中混酸废液污泥与酸洗废酸的喷入量比例不大于1:5.5。
进一步的，酸洗废酸与混酸废液污泥一起处理时，焙烧炉顶部温度不小于320℃。
进一步的，所述焙烧炉中混酸废液污泥与酸洗废酸的总喷淋量不高于仅处理酸洗废酸时的处理量。
本发明采用对混酸废液污泥进行预处理后，喷入混酸再生系统的焙烧炉对其进行无害化处理，其工艺原理如下：
H2O（液）= H2O（气）；
HNO3（水溶液）= HNO3（气），硝酸蒸发；
HF（水溶液）= HF（气），氢氟酸蒸发；
MeF2（水溶液）+H2O（气）= MeO（固）+2HF（气），氟化物分解；
Me(NO3)2 +H2O（气）→ MeO（固）+2HNO3（气），硝酸盐解；
2 HNO3（气）= NO2(气)+H2O（气）+O2（气），硝酸分解；
NO2 → NO+1/2O2；
……
后续，通过混酸再生系统的其它工艺段（吸收、洗涤、冷却、氧化等），实现硝酸及氢氟酸的回收，氧化物则通过酸再生铁粉回收工艺段实现回收。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提供的这种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，一方面可极大地减少酸性污泥产量，降低冶金企业的处置成本；另一方面也可将酸性污泥资源化，有利于混酸再生系统提高了F-、NO3 -的回收率，并大量回收酸性污泥中的镍、铬、钛、钼等高价值金属离子，形成附加值高的固体金属氧化物，具有较高的经济价值，也可消除污泥产生的固体金属氧化物对企业前端冶炼系统的腐蚀，有效地保护前序设备的稳定运行。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明不锈钢混酸废液污泥无害化处理工艺示意图。
附图标记说明：1、沉淀单元；2、气动泵；3、污泥过滤器；4、污泥搅拌机；5、污泥储存单元；6、污泥喷淋泵；7、污泥喷枪；8、焙烧炉；9、刮耙；10、旋转阀；11、废酸喷枪；12、浓缩废酸过滤器；13、焙烧炉泵；1、-预浓缩泵；15、预浓缩器；16、吸收塔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，对单独喷入混酸废液污泥运行处理，具体过程如下：
首先，将不锈钢进行酸洗产生的酸洗废酸打入沉淀单元1中进行预沉淀处理，其中，沉淀单元1可以采用沉淀槽、沉淀池或沉淀罐，酸洗废酸在沉淀单元1中自然沉淀，且沉淀停留时间不小于20h，使得沉淀单元1底部形成含水率97～99%的混酸废液污泥。
然后，将沉淀单元1底部的混酸废液污泥采用气动泵2（或污泥泵）吸出，打入污泥过滤器3中过滤，去除混酸废液污泥中的大颗粒杂质，其中污泥过滤器3中过滤网的规格为10～20目；经过滤后的混酸废液污泥输送至污泥储存单元5中，污泥储存单元5可以采用污泥储存槽、污泥储存池或污泥储存罐，而为了防止混酸废液污泥沉淀，在污泥储存单元5中设置污泥搅拌机4，对污泥储存单元5中的混酸废液污泥充分搅拌混合，使混酸废液污泥均化，其中污泥储存单元5和污泥搅拌机4与混酸废液污泥接触部位均采用耐酸材质，如不锈钢衬玻璃钢、不锈钢衬PPH等。
污泥储存单元5中均化的混酸废液污泥通过污泥喷淋泵6加压送入焙烧炉8上的污泥喷枪7中，污泥喷枪7可设置在焙烧炉8顶部或腰部位置，污泥喷枪7设有雾化喷头，污泥喷枪7和雾化喷头材质均采用SiC或SUS316L，混酸废液污泥以喷雾状态喷入焙烧炉8中进行单独处理。在此模式下，预浓缩器15处于水操作模式，预浓缩器15中稀释的废酸液经预浓缩泵14进行自循环，当混酸废液污泥通过污泥喷枪7喷入焙烧炉8内时，系统连锁调节，焙烧炉8顶温度迅速提高至320℃以上进行炉顶温度控制，同时将焙烧炉8底部的刮耙9转速降至1r/min以下，通过降低刮耙9转速以获得固态金属氧化物和未完全分解的混酸废液污泥更长的停留时间，使得混酸废液污泥中的氟化物完全分解。
混酸废液污泥在焙烧炉8中充分反应，生成固态金属氧化物、HF气体、HNO3气体，其中，固态金属氧化物在重力和离心力作用下，落到焙烧炉8底部，经刮耙9、旋转阀10排至氧化物收集系统储存；而HF气体、HNO3气体在混酸再生系统废气风机负压抽吸作用下，经预浓缩器15进入吸收塔16中，被喷淋液吸收生产再生混酸；含有氮氧化物等未被吸收的烟气继续进入后续烟气净化和氧化设备中继续处理，达标后排放。
实施例2：
如图1所示，本实施例提供了一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，对混酸污泥与正常喷入焙烧炉内的酸洗废酸一起调配运行处理，具体过程如下：
首先，将不锈钢进行酸洗产生的酸洗废酸打入沉淀单元1中进行预沉淀处理，其中，沉淀单元1可以采用沉淀槽、沉淀池或沉淀罐，酸洗废酸在沉淀单元1中自然沉淀，且沉淀停留时间不小于20h，使得沉淀单元1底部形成含水率97～99%的混酸废液污泥。
然后，将沉淀单元1底部的混酸废液污泥采用气动泵2（或污泥泵）吸出，打入污泥过滤器3中过滤，去除混酸废液污泥中的大颗粒杂质，其中污泥过滤器3中过滤网的规格为10～20目；经过滤后的混酸废液污泥输送至污泥储存单元5中，污泥储存单元5可以采用污泥储存槽、污泥储存池或污泥储存罐，而为了防止混酸废液污泥沉淀，在污泥储存单元5中设置污泥搅拌机4，对污泥储存单元5中的混酸废液污泥充分搅拌混合，使混酸废液污泥均化，其中污泥储存单元5和污泥搅拌机4与混酸废液污泥接触部位均采用耐酸材质，如不锈钢衬玻璃钢、不锈钢衬PPH等。
污泥储存单元5中均化的混酸废液污泥通过污泥喷淋泵6加压送入焙烧炉8上的污泥喷枪7中，污泥喷枪7可设置在焙烧炉顶部或腰部位置，污泥喷枪7设有雾化喷头，污泥喷枪7和雾化喷头材质均采用SiC或SUS316L。与此同时，沉淀单元1上部的酸洗废酸通过预浓缩器15浓缩后，依次经预浓缩泵14、焙烧炉泵13、浓缩废酸过滤器12、废酸喷枪11喷入焙烧炉8中，混酸再生系统的焙烧炉8同时对混酸废液污泥和酸洗废酸进行化学反应处理。在此处理模式下，焙烧炉8顶温度提高至320℃左右进行控制，同时将焙烧炉8底部的刮耙9转速降至1r/min以下，通过降低刮耙9转速以获得固态金属氧化物和未完全分解的混酸废液污泥更长的停留时间，使得混酸废液污泥中的氟化物完全分解；同时，系统自动调整预浓缩器15进酸量和焙烧炉8顶部废酸喷枪11的浓缩酸洗废酸喷淋量，喷淋的酸洗废酸和污泥喷枪7喷淋的混酸废液污泥按一定比例进行调整，一般情况下，混酸废液污泥量与酸洗废酸液量的比例不得大于1:5.5；而且焙烧炉8中混酸废液污泥与酸洗废酸的总喷淋量不高于仅处理酸洗废酸时的处理量，进而预浓缩器15内酸洗废酸进量和焙烧炉8顶酸洗废酸喷淋量按调配比例降低，以保障混酸废液污泥在焙烧炉8内可以充分反应。
混酸废液污泥和酸洗废酸在焙烧炉8中充分反应，生成固态金属氧化物、HF气体、HNO3气体，其中，固态金属氧化物在重力和离心力作用下，落到焙烧炉8底部，经刮耙9、旋转阀10排至氧化物收集系统储存；而HF气体、HNO3气体在混酸再生系统废气风机负压抽吸作用下，经预浓缩器15进入吸收塔16中，被喷淋液吸收生产再生混酸；含有氮氧化物等未被吸收的烟气继续进入后续烟气净化和氧化设备中继续处理，达标后排放。
上述实施例中，焙烧炉8分上下两部分构成，且其上下两部分均布置有用于加热的烧嘴，使得混酸废液污泥在焙烧炉8中能充分水解反应；所述刮耙9位于焙烧炉的下部分，避免焙烧炉8底部固态金属氧化物堆积，提高焙烧炉8内反应效率。
综上所述，本发明提供的这种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，一方面可极大地减少酸性污泥产量，降低冶金企业的处置成本；另一方面也可将酸性污泥资源化，有利于混酸再生系统提高了F-、NO3 -的回收率，并大量回收酸性污泥中的镍、铬、钛、钼等高价值金属离子，形成附加值高的固体金属氧化物，具有较高的经济价值，也可消除污泥产生的固体金属氧化物对企业前端冶炼系统的腐蚀，有效地保护前序设备的稳定运行。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将酸洗废酸打入沉淀单元中进行预沉淀处理，在沉淀单元底部形成混酸废液污泥；
2)将混酸废液污泥经污泥过滤器过滤后，输送至污泥储存单元中进行搅拌混合均化；
3)将均化后的混酸废液污泥经污泥喷淋泵送至焙烧炉上部，并通过污泥喷枪喷入焙烧炉中发生化学反应，生成固态金属氧化物、HF气体和HNO3气体；
4)固态金属氧化物落入焙烧炉底部通过刮耙和旋转阀排出，HF气体和HNO3气体由焙烧炉顶部经预浓缩器进入吸收塔形成再生酸。
2.如权利要求1所述的一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，其特征在于：所述酸洗废酸在沉淀单元中自然沉淀，且沉淀停留时间不小于20h。
3.如权利要求1所述的一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，其特征在于：所述沉淀单元底部混酸废液污泥的含水率为97～99%。
4.如权利要求1所述的一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，其特征在于：所述污泥过滤器采用10～20目的过滤网。
5.如权利要求1所述的一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，其特征在于：所述焙烧炉底部的刮耙转速小于1r/min。
6.如权利要求1所述的一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，其特征在于：焙烧炉内处理混酸废液污泥时，焙烧炉顶部温度高于320℃。
7.如权利要求1所述的一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，其特征在于：所述沉淀单元上部的酸洗废酸通过预浓缩器浓缩后，依次经预浓缩泵、焙烧炉泵、浓缩废酸过滤器、废酸喷枪喷入焙烧炉中，与混酸废液污泥一起进行化学反应处理。
8.如权利要求7所述的一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，其特征在于：所述焙烧炉中混酸废液污泥与酸洗废酸的喷入量比例不大于1:5.5。
9.如权利要求7所述的一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，其特征在于：酸洗废酸与混酸废液污泥一起处理时，焙烧炉顶部温度不小于320℃。
10.如权利要求7所述的一种不锈钢混酸废液污泥无害化处理方法，其特征在于：所述焙烧炉中混酸废液污泥与酸洗废酸的总喷淋量不高于仅处理酸洗废酸时的处理量。
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