CN112174184A - 一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统及方法，属于工业废料资源化处理技术。该系统包括：废酸储槽、鼓泡式除铁装置、第一板框压滤机、沉锌装置、氢氧化钙配剂罐、第二板框压滤机和氯化钙溶液储罐；鼓泡式除铁装置分别与废酸储槽、第一板框压滤机和氢氧化钙配剂罐连接；沉锌装置分别与第一板框压滤机、第二板框压滤机和氢氧化钙配剂罐连接。在本发明中，设置有废酸储槽、鼓泡式除铁装置、第一板框压滤机、沉锌装置、氢氧化钙配剂罐、第二板框压滤机和氯化钙溶液储罐，通过对热镀锌废酸进行反应、压滤等过程，使得热镀锌废酸中的铁锌分离，并回收利用，从而既有可观的经济效益，又有积极的环保意义。

Description

一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统及方法
技术领域
本发明涉及工业废料资源化处理技术领域，特别涉及一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统及方法。
背景技术
热镀锌是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。热镀锌废酸产生于酸洗工序，镀件在镀锌前需将表层铁锈去除，并活化表层。但是热镀锌废酸中由大量的铁和锌，如果将其排出不但污染环境，而且会造成浪费。因此，现在亟需一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统及方法。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统及方法。
一方面，提供了一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统，所述系统包括：废酸储槽、鼓泡式除铁装置、第一板框压滤机、沉锌装置、氢氧化钙配剂罐、第二板框压滤机和氯化钙溶液储罐；所述鼓泡式除铁装置均与所述废酸储槽、所述第一板框压滤机和所述氢氧化钙配剂罐连接；所述沉锌装置均与所述第一板框压滤机、所述第二板框压滤机和所述氢氧化钙配剂罐连接；所述氯化钙溶液储罐均与所述第二板框压滤机和三效蒸发系统连接。
进一步地，所述鼓泡式除铁装置包括：本体；所述本体上连接有双氧水计量泵、第一pH计和第一搅拌装置；所述本体顶部设置有加料口、第一连接口和第二连接口，侧壁上设置有冷却水入口、冷却水出口和压缩空气入口，内部设置有冷却水管；所述冷却水管一端与所述冷却水入口连接，另一端与所述冷却水出口连接。
进一步地，所述本体底部还设置有底座。
进一步地，所述沉锌装置上连接有第二搅拌装置和第二pH计。
进一步地，所述氢氧化钙配剂罐上连接有第三搅拌装置。
另一方面，提供了一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的方法，所述方法包括：向所述氢氧化钙配剂罐中注入清水，开启所述第三搅拌装置，缓慢加入氧化钙，配置氢氧化钙悬浊液；通过所述废酸储槽，往所述鼓泡式除铁装置中加入废酸；开启所述第一搅拌装置；将所述氢氧化钙悬浊液加入到所述到鼓泡式除铁装置中，开启循环冷却水所述循环冷却水通过所述冷却水入口进入，经过所述冷却水管，通过所述冷却水出口流出，依次循环进行降温至35℃以下；同时通过所述压缩空气入口通入压缩空气；通过所述双氧水计量泵缓慢匀速的向所述鼓泡式除铁装置中加入双氧水，得到除铁浆；将所述除铁浆输送至所述第一板框压滤机，进行压滤，得到氢氧化铁滤渣和氯化锌滤液；将所述氯化锌滤液输送至所述沉锌装置，然后在所述沉锌装置中加入所述氢氧化钙悬浊液，得到沉锌浆；将所述沉锌浆输送至所述第二板框压滤机，进行压滤，得到氢氧化锌滤渣和氯化钙滤液；将所述氯化钙滤液输送至所述氯化钙溶液储罐中，输送至三效蒸发系统中经三效蒸发之后，得到工业氯化钙。
进一步地，所述氢氧化钙悬浊液浓度为30％。
进一步地，在所述到鼓泡式除铁装置中加入所述氢氧化钙悬浊液时，通过所述第一pH计观察读数到pH为3.0-4.0时，停止加入所述氢氧化钙悬浊液。
进一步地，通过所述双氧水计量泵向所述鼓泡式除铁装置中加入双氧水时，取小样和硫氰化钾溶液反应，不变色，停止加所述双氧水。
进一步地，在所述沉锌装置中加入所述氢氧化钙悬浊液时，通过所述第二pH计观察读数到pH为8.0-11时，停止加入所述氢氧化钙悬浊液。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：在本发明中，设置有废酸储槽、鼓泡式除铁装置、第一板框压滤机、沉锌装置、氢氧化钙配剂罐、第二板框压滤机和氯化钙溶液储罐，通过对热镀锌废酸进行反应、压滤等过程，使得热镀锌废酸中的铁锌分离，并回收利用，从而既有可观的经济效益，又有积极的环保意义。其次，除铁过程中采用鼓泡式除铁装置，充分利用压缩空气中等氧气和Fe2+作用，发生氧化还原反应，进而减少双氧水的加入量，节约原辅料成本。另外，本发明中双氧水通过双氧水计量泵加入，可有效控制加入量和加入速度，实现稳定生产；反应控制参数由第一pH计和第二pH计直观读出，易于控制反应终点；整个生产过程，技术参数方便控制，易于操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统的结构示意图；
图2是本发明提供一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的方法的流程图。
附图标记：1-废酸储槽；2-鼓泡式除铁装置；3-第一板框压滤机；4-沉锌装置；5-氢氧化钙配剂罐；6-第二板框压滤机；7-氯化钙溶液储罐；8-本体；9-双氧水计量泵；10-第一pH计；11-第一搅拌装置；12-加料口；13-第一连接口；14-第二连接口；15-冷却水入口；16-冷却水出口；17-压缩空气入口；18-冷却水管；19-底座；20-第二搅拌装置；21-第二pH计；22-第三搅拌装置；23-废酸输送泵；24-除铁浆输送泵；25-氢氧化钙加药泵；26-沉锌浆输送泵；27-三效蒸发系统；28-氯化钙滤液输送泵。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本发明所使用的的术语“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明目的。
除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例目的，不是旨在于限定本发明。
图1是本发明提供一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统的结构示意图。参见图1，该系统包括：废酸储槽1、鼓泡式除铁装置2、第一板框压滤机3、沉锌装置4、氢氧化钙配剂罐5、第二板框压滤机6和氯化钙溶液储罐7；鼓泡式除铁装置2均与废酸储槽1、第一板框压滤机3和氢氧化钙配剂罐5连接；沉锌装置4均与第一板框压滤机3、第二板框压滤机6和氢氧化钙配剂罐5连接；氯化钙溶液储罐7均与第二板框压滤机6和三效蒸发系统连接。
需要说明的是，鼓泡式除铁装置2均与废酸储槽1、第一板框压滤机3和氢氧化钙配剂罐5通过管道连接，且鼓泡式除铁装置2与废酸储槽1、第一板框压滤机3和氢氧化钙配剂罐5之间的管道上分别还连接有废酸输送泵23、除铁浆输送泵24和氢氧化钙加药泵25；沉锌装置4均与第一板框压滤机3、第二板框压滤机6和氢氧化钙配剂罐5也通过管道连接，且沉锌装置4与第二板框压滤机6之间的管道上还连接有沉锌浆输送泵26；氯化钙溶液储罐7分别与第二板框压滤机6和三效蒸发系统27通过管道连接，且所述氯化钙溶液储罐7与三效蒸发系统的管道上还连接有氯化钙滤液输送泵28。
进一步地，鼓泡式除铁装置2包括：本体8；本体8上连接有双氧水计量泵9、第一pH计10和第一搅拌装置11；本体8顶部设置有加料口12、第一连接口13和第二连接口14，侧壁上设置有冷却水入口15、冷却水出口16和压缩空气入口17，内部设置有冷却水管18；冷却水管18一端与冷却水入口15连接，另一端与冷却水出口16连接。
需要说明的是，第一搅拌装置11包括搅拌轴和驱动电机，驱动电机设置在本体8的外侧顶部，搅拌轴的一端穿过本体8的顶部与驱动电机连接，另一端处于本体8的内部；其次，废酸储槽1的管道与第一连接口13连接，氢氧化钙配剂罐5的管道与第二连接口14连接，加料口12用于添加其他物料。另外，冷却水管18沿着本体8的内壁盘旋设置，第一搅拌装置11的搅拌轴的处于冷却水管18中间。
进一步地，本体8底部还设置有底座19。用于支撑鼓泡式除铁装置2，使得鼓泡式除铁装置2更加稳定。
进一步地，沉锌装置4上连接有第二搅拌装置20和第二pH计21。
需要说明的是，第二搅拌装置20也包括搅拌轴和驱动电机，驱动电机设置在沉锌装置4的外侧顶部，搅拌轴的一端穿过沉锌装置4的顶部与驱动电机连接，另一端处于沉锌装置4的内部。
进一步地，氢氧化钙配剂罐5上连接有第三搅拌装置22。
需要说明的是，第三搅拌装置22也包括搅拌轴和驱动电机，驱动电机设置在氢氧化钙配剂罐5的外侧顶部，搅拌轴的一端穿过氢氧化钙配剂罐5的顶部与驱动电机连接，另一端处于氢氧化钙配剂罐5的内部。
本发明实施例提供的从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的方法可以为：向氢氧化钙配剂罐5中注入清水，开启第三搅拌装置22，缓慢加入氧化钙，配置浓度30％的氢氧化钙悬浊液；开启废酸输送泵23，往鼓泡式除铁装置2中加入废酸；开启第一搅拌装置11；通过氢氧化钙加药泵25将氢氧化钙悬浊液加入到鼓泡式除铁装置2中，开启循环冷却水，循环冷却水通过冷却水入口15进入，经过冷却水管18，通过冷却水出口16流出，依次循环进行降温至35℃以下；同时通过压缩空气入口17通入压缩空气，通过第一pH计10观察读数到pH为3.0-4.0时，停止加入氢氧化钙悬浊液；
通过双氧水计量泵9缓慢匀速的向鼓泡式除铁装置2中加入双氧水；随时取小样和硫氰化钾溶液反应，不变色，停止加双氧水，得到除铁浆；开启除铁浆输送泵24将除铁浆输送至第一板框压滤机3，进行压滤，得到氢氧化铁滤渣和氯化锌滤液；将氯化锌滤液输送至沉锌装置4，然后通过氢氧化钙加药泵25在沉锌装置4中加入氢氧化钙悬浊液，通过第二pH计21观察读数到pH为8.0-11时，停止加入氢氧化钙悬浊液，得到沉锌浆；
开启沉锌浆输送泵26，将沉锌浆输送至第二板框压滤机6，进行压滤，得到氢氧化锌滤渣和氯化钙滤液；将氯化钙滤液输送至氯化钙溶液储罐7中，开启氯化钙滤液输送泵28，输送至三效蒸发系统中经三效蒸发之后，得到工业氯化钙。
需要说明的是，在热镀锌废酸的综合回收利用过程中，产生的氢氧化铁滤渣可回收作为制备净水剂的原料，产生的氢氧化锌滤渣焙烧后制氧化锌，氯化钙溶液经三效蒸发后产出符合国家标准的工业氯化钙。反应过程中产生的废气统一收集经废气净化系统无害化处理后达标排放。因此，本发明既有可观的经济效益，又有积极的环保意义。
另外，热镀锌废酸的主要成分为氯化锌、氯化铁、氯化亚铁和盐酸。利用Fe2+、Fe3+和Zn2+沉淀pH的不同，进行铁锌分离并得到有效利用。Fe2+开始沉淀和完全沉淀的pH分别为7.5和9.5，Fe3+开始沉淀和完全沉淀pH分别为2.5和3.5，Zn2+开始沉淀pH和完全沉淀pH分别为6.5和8.5。由于Fe2+和Zn2+的沉淀pH相近且交叉，所以在除Fe2+的时候势必会造成Zn2+的沉淀，导致锌的收率降低，不能彻底分离铁和锌。所以，在除铁之前首先将Fe2+氧化为Fe3+，利用Fe3+和Zn2+沉淀pH的巨大差异，进行铁锌分离。
值得说明的是在本发明中，设置有废酸储槽、鼓泡式除铁装置、第一板框压滤机、沉锌装置、氢氧化钙配剂罐、第二板框压滤机和氯化钙溶液储罐，通过对热镀锌废酸进行反应、压滤等过程，使得热镀锌废酸中的铁锌分离，并回收利用，从而既有可观的经济效益，又有积极的环保意义。其次，除铁过程中采用鼓泡式除铁装置，充分利用压缩空气中等氧气和Fe2+作用，发生氧化还原反应，进而减少双氧水的加入量，节约原辅料成本。另外，本发明中双氧水通过双氧水计量泵加入，可有效控制加入量和加入速度，实现稳定生产；反应控制参数由第一pH计和第二pH计直观读出，易于控制反应终点；整个生产过程，技术参数方便控制，易于操作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统，其特征在于，所述系统包括：废酸储槽(1)、鼓泡式除铁装置(2)、第一板框压滤机(3)、沉锌装置(4)、氢氧化钙配剂罐(5)、第二板框压滤机(6)和氯化钙溶液储罐(7)；
所述鼓泡式除铁装置(2)均与所述废酸储槽(1)、所述第一板框压滤机(3)和所述氢氧化钙配剂罐(5)连接；所述沉锌装置(4)均与所述第一板框压滤机(3)、所述第二板框压滤机(6)和所述氢氧化钙配剂罐(5)连接；所述氯化钙溶液储罐(7)均与所述第二板框压滤机(6)和三效蒸发系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统，其特征在于，所述鼓泡式除铁装置(2)包括：本体(8)；
所述本体(8)上连接有双氧水计量泵(9)、第一pH计(10)和第一搅拌装置(11)；所述本体(8)顶部设置有加料口(12)、第一连接口(13)和第二连接口(14)，侧壁上设置有冷却水入口(15)、冷却水出口(16)和压缩空气入口(17)，内部设置有冷却水管(18)；所述冷却水管(18)一端与所述冷却水入口(15)连接，另一端与所述冷却水出口(16)连接。
3.根据权利要求2所述的一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统，其特征在于，所述本体(8)底部还设置有底座(19)。
4.根据权利要求3所述的一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统，其特征在于，所述沉锌装置(4)上连接有第二搅拌装置(20)和第二pH计(21)。
5.根据权利要求4所述的一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统，其特征在于，所述氢氧化钙配剂罐(5)上连接有第三搅拌装置(22)。
6.一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的方法，应用于权利要求5所述的一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的系统中，其特征在于，所述方法包括：
向所述氢氧化钙配剂罐(5)中注入清水，开启所述第三搅拌装置(22)，缓慢加入氧化钙，配置氢氧化钙悬浊液；
通过所述废酸储槽(1)，往所述鼓泡式除铁装置(2)中加入废酸；开启所述第一搅拌装置(11)；
将所述氢氧化钙悬浊液加入到所述鼓泡式除铁装置(2)中，开启循环冷却水，所述循环冷却水通过所述冷却水入口(15)进入，经过所述冷却水管(18)，通过所述冷却水出口(16)流出，依次循环进行降温至35℃以下；同时通过所述压缩空气入口(17)通入压缩空气；
通过所述双氧水计量泵(9)缓慢匀速的向所述鼓泡式除铁装置(2)中加入双氧水，得到除铁浆；
将所述除铁浆输送至所述第一板框压滤机(3)，进行压滤，得到氢氧化铁滤渣和氯化锌滤液；
将所述氯化锌滤液输送至所述沉锌装置(4)，然后在所述沉锌装置(4)中加入所述氢氧化钙悬浊液，得到沉锌浆；
将所述沉锌浆输送至所述第二板框压滤机(6)，进行压滤，得到氢氧化锌滤渣和氯化钙滤液；
将所述氯化钙滤液输送至所述氯化钙溶液储罐(7)中，输送至三效蒸发系统中经三效蒸发之后，得到工业氯化钙。
7.根据权利要求6所述的一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的方法，其特征在于，所述氢氧化钙悬浊液浓度为30％。
8.根据权利要求7所述的一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的方法，其特征在于，在所述到鼓泡式除铁装置(2)中加入所述氢氧化钙悬浊液时，通过所述第一pH计(10)观察读数到pH为3.0-4.0时，停止加入所述氢氧化钙悬浊液。
9.根据权利要求8所述的一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的方法，其特征在于，通过所述双氧水计量泵(9)向所述鼓泡式除铁装置(2)中加入双氧水时，取小样和硫氰化钾溶液反应，不变色，停止加所述双氧水。
10.根据权利要求9所述的一种从热镀锌废酸中回收利用铁和锌的方法，其特征在于，在所述沉锌装置(4)中加入所述氢氧化钙悬浊液时，通过所述第二pH计(21)观察读数到pH为8.0-11时，停止加入所述氢氧化钙悬浊液。
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