CN113042495B - 一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法及系统，将含金属离子的氟化钡废料和氢氟酸加入酸洗釜，开启搅拌并加热，溶解其中的金属离子，搅拌完成后进行固液分离，其中滤液存储于滤液储罐，酸性氟化钡固体加入中和釜；向中和釜加入水开启搅拌并加热，缓慢投加中和用碱，调节溶液pH至中性后进行固液分离，固体氟化钡经干燥后为氟化钡产品，中性水回用；酸洗过程中挥发的氟化氢尾气通过吸收系统吸收变为氢氟酸回用，剩余尾气通过碱液中和后达标排放。本发明通过酸洗结合中和的方式对氟化钡废料中的金属离子进行去除，产出的纯净氟化钡产品，实现了资源的循环利用，降低了氟化钡废料的处理成本，具有显著的经济效益。

Description

一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法及系统
技术领域
本发明涉及固体危险废物处理技术领域，尤其涉及一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法及系统。
背景技术
氟化钡作为无机氟化物中不可或缺的一种，已广泛应用于光导用纤维、光学玻璃、电机电刷等诸多行业。同时氟化钡晶体又作为一种优良的的高密度光学材料，凭借其优异的闪烁性能和快的时间特性，使它在核医学、核物理和遥感技术等方面的作用越来越大。
在精细化工等化工行业的诸多工艺中，钡盐常作为重要的反应原料之一，用来去除物质的氟元素。但在其使用过程中常会产生大量的氟化钡废料，其中又掺杂大量反应过程中由于容器及管道腐蚀等夹带的金属离子，因此含金属离子的氟化钡废料作为一种固体危险废物，必须对其进行合理处置，杜绝环境污染。伴随着相关化工产业生产规模不断扩大，产生的氟化钡废料的量也在不断增加，其危险废物处置导致的资金占用和场地使用使得相关企业的生产成本增加，而氟化钡作为一种重要的无机氟化物，用途广泛，如果不采取工艺进行回收，不仅会使生产成本增加，还会造成严重的资源浪费。
目前对于含金属离子的氟化钡废料的处理方式主要有两种，一种是采用多级水洗的工艺，将其中的杂质进行洗涤，这种方式会产生大量的废水，处置困难，存在二次污染；另一种是直接作为固体危险废物交由有资质的处置公司进行处置，这种方式一方面处置费用较高，会占用较多的资金，另一方面会造成资源浪费。
因此目前处理工艺的缺点有以下几点：
(1)作为危废处置，成本较高，会造成资源浪费；
(2)废水产出多，处置困难，可能存在二次污染。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法，其通过酸洗去除金属离子结合中和的方式，对氟化钡废料进行回收利用，实现了资源的循环利用，降低了废物处理成本，具有显著的经济效益；能安全有效的将含金属离子的氟化钡废料进行无害化处理，解决了传统处理工艺成本较高、产生较多废水等问题，具有较高的环保效益。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种含金属离子的氟化钡废料的处理系统，包括酸洗系统、中和系统、尾气回收系统；所述酸洗系统由成品氢氟酸储罐、酸洗釜、第一固液分离设备和滤液储罐组成；所述中和系统由中和釜、第二固液分离设备和中性水储罐组成；所述尾气回收系统由氟化氢吸收塔、氢氟酸储罐、尾气处理塔和碱液池组成；
成品氢氟酸储罐出液口与酸洗釜进液口连接，含金属离子的氟化钡废料通过酸洗釜加料口加入；酸洗釜的出液口连接第一固液分离设备的进料口，第一固液分离设备通过管道与滤液储罐连接；
第一固液分离设备产生的酸性固体氟化钡通过中和釜加料口加入，中性水和中和用碱分别通过中和釜的加水口和中和用碱加料口加入，第二固液分离设备通过管道与中性水储罐连接，中性水储罐通过管道与中和釜水口连接；
酸洗釜的氟化氢尾气出气口通过管道连接氟化氢吸收塔进气口，氟化氢吸收塔顶部的出气口与尾气处理塔进气口连接，尾气处理塔出气口对空；所述氟化氢吸收塔与氢氟酸储罐通过管道相连形成水循环吸收尾气中氟化氢，所述氢氟酸储罐与成品氢氟酸储罐通过带有周转泵的管道相连，所述尾气处理塔通过出液管道向碱液池输出液体；碱液池进一步通过带有周转泵的管道接入尾气处理塔，向尾气处理塔输入吸收氟离子之后的碱液。
优选地，所述处理系统中酸洗釜和中和釜的加热方式为循环水加热或采用导热油加热。
本发明还提供了一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法，采用上述处理系统，该方法包括如下步骤：
步骤S1、将含金属离子的氟化钡废料加入到酸洗釜，再将成品氢氟酸储罐内的氢氟酸加入酸洗釜内，开启搅拌并加热；将酸洗的氟化钡溶液送入第一固液分离设备进行固液分离，其中固体酸性氟化钡进入下一步，酸性废液存储于滤液储罐内；
步骤S2、固液分离的酸性氟化钡加入中和釜，再向中和釜中加入水，开启搅拌并加热，缓慢投加中和用碱，调节氟化钡溶液pH至中性；将氟化钡溶液送入第二固液分离设备进行固液分离，其中固体氟化钡干燥后为氟化钡产品，液体存储于中性水储罐并回用于中和釜；
步骤S3、酸洗釜酸洗过程中挥发的氟化氢尾气通过氟化氢吸收塔进行循环吸收，形成的氢氟酸存储于氢氟酸储罐，在达到设定浓度后输回成品氢氟酸储罐；氟化氢吸收塔的剩余尾气通入尾气处理塔内进行深度除氟；尾气处理塔内的气体通过塔顶出口排出，液体通过塔底出口进入碱液池，碱液池中的碱液对液体中的氟离子进行深度吸收，达标后排放。
优选地，所述步骤S1中酸洗釜的温度控制在30℃-50℃。
优选地，所述步骤S1中成品氢氟酸储罐内氢氟酸质量浓度控制在10％-30％。
优选地，所述步骤S1和S2中,第二固液分离设备为衬氟离心机或衬氟抽滤装置。
优选地，所述步骤S2中，所述中和釜的温度控制在60℃-80℃。
优选地，所述步骤S2中，所述中和用碱为碳酸钡或氢氧化钡。
优选地，所述步骤S3中，当所述氟化氢储罐中氢氟酸质量浓度经检测达到10％-30％后，通过周转泵及阀门排入成品氢氟酸储罐。
优选地，所述步骤S3中氟化氢吸收塔采用降膜式吸收器，内衬材质为石墨或聚四氟乙烯。
本发明具有以下有益效果：
1、通过酸洗去除金属离子结合中和的方式，对氟化钡废料进行回收利用，实现了资源的循环利用，降低了废物处理成本，具有显著的经济效益；
2、能安全有效的将含金属离子的氟化钡废料进行无害化处理，解决了传统处理工艺产生较多废水，可能存在二次污染等问题，具有较高的环保效益。
附图说明
图1为本发明的工艺流程结构示意图。
图中Ⅰ为酸洗系统；Ⅱ为中和系统；Ⅲ为尾气回收系统。
其中1、成品氢氟酸储罐；2、酸洗釜；3、第一固液分离设备；4、滤液储罐；5、中和釜；6、第二固液分离设备；7、中性水储罐；8、氟化氢吸收塔；9、氢氟酸储罐；10、尾气处理塔；11、碱液池。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本发明提供了一种含金属离子的氟化钡废料的处理系统，如图1所示，包括酸洗系统I、中和系统II、尾气回收系统III。其中，酸洗系统由成品氢氟酸储罐1、酸洗釜2、第一固液分离设备3和滤液储罐4组成。中和系统由中和釜5、第二固液分离设备6和中性水储罐7组成。尾气回收系统由氟化氢吸收塔8、氢氟酸储罐9、尾气处理塔10和碱液池11组成。
成品氢氟酸储罐1出液口与酸洗釜2进液口连接，含金属离子的氟化钡废料通过酸洗釜2加料口加入；酸洗釜2的出液口连接第一固液分离设备3的进料口，第一固液分离设备3通过管道与滤液储罐4连接；
第一固液分离设备3产生的酸性固体氟化钡通过中和釜5加料口加入，中性水和中和用碱分别通过中和釜5的加水口和中和用碱加料口加入，第二固液分离设备6通过管道与中性水储罐7连接，中性水储罐7通过管道与中和釜5加水口连接；
酸洗釜2的氟化氢尾气出气口通过管道连接氟化氢吸收塔8进气口，氟化氢吸收塔8顶部的出气口与尾气处理塔10进气口连接，尾气处理塔10出气口对空；所述氟化氢吸收塔8与氢氟酸储罐9通过管道相连形成水循环吸收尾气中氟化氢。氢氟酸储罐9向氟化氢吸收塔8输出循环水的管路上带有周转泵，该管路上进一步接出一条分支，分支上连接有阀门，分支接入成品氢氟酸储罐1，从而实现设定浓度成品氢氟酸的回收存储。所述氢氟酸储罐9与成品氢氟酸储罐1通过带有周转泵的管道相连，所述尾气处理塔10通过出液管道向碱液池11输出液体；碱液池11进一步通过带有周转泵的管道接入尾气处理塔10，向尾气处理塔10输入吸收氟离子之后的碱液。
其中，处理系统中酸洗釜和中和釜的加热方式为循环水加热或采用导热油加热。
基于上述处理装置，本发明还提供了一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法，其包括如下步骤：
S1、将含金属离子的氟化钡废料加入到酸洗釜2，再将成品氢氟酸储罐1内的氢氟酸加入酸洗釜内，开启搅拌并加热。将酸洗的氟化钡溶液送入第一固液分离设备3进行固液分离，其中固体酸性氟化钡进入下一步骤，酸性废液存储于滤液储罐4内；
S2、固液分离的酸性氟化钡加入中和釜5，再向其中加入水，开启搅拌并加热，缓慢投加中和用碱，调节溶液pH至中性。将氟化钡溶液送入第二固液分离设备6进行固液分离，其中固体氟化钡干燥后为氟化钡产品，液体存储于中性水储罐6并回用于中和釜5；
S3、酸洗釜2酸洗过程中挥发的氟化氢尾气通过氟化氢吸收塔8进行循环吸收，形成的氢氟酸存储于氢氟酸储罐9，在达到一定浓度后倒回成品氢氟酸储罐1。倒回方式可以是人工方式，或者采用传输带、传输管道的运载方式。氟化氢吸收塔8的剩余尾气通入尾气处理塔10内进行深度除氟，尾气处理塔10内的气体通过塔顶出口排出，液体通过塔底出口进入碱液池11，碱液池11中的碱液对液体中的氟离子进行深度吸收，达标后排放。
所述步骤S1中酸洗釜的温度控制在30℃-50℃。所述步骤S1中成品氢氟酸储罐内氢氟酸质量浓度控制在10％-30％。所述步骤S2和S3中,固液分离设备为衬氟离心机或衬氟抽滤装置。所述步骤S3中，所述中和釜的温度控制在60℃-80℃。所述步骤S3中，所述中和用碱为碳酸钡或氢氧化钡。所述步骤S3中，当所述氟化氢储罐中氢氟酸质量浓度经检测达到10％-30％后，通过周转泵及阀门排入成品氢氟酸储罐。所述步骤S3中氟化氢吸收塔采用降膜式吸收器，内衬材质为石墨或聚四氟乙烯。
实施例1
参照附图1所示，安装含金属离子的氟化钡废料的系统，含金属离子的氟化钡废料和成品氢氟酸储罐1中的氢氟酸分别通过酸洗釜2加料口加入，第一固液分离设备3分离出的液体存储于滤液储罐4；酸性固体氟化钡通过中和釜5加料口加入，中性水和中和用碱分别通过中和釜5的加水口和中和用碱加料口加入，固液分离设备分离出的中性水存储于中性水储罐7并通过管道回用，固体氟化钡为纯净产品；尾气依次通过氟化氢吸收塔8和尾气处理塔10后对空，过程中通过水循环吸收尾气中氟化氢，形成氢氟酸并转至成品氢氟酸储罐1，通过氢氧化钙碱液进行深度除氟。采用成品氢氟酸质量浓度在10％左右，酸洗釜温度控制在60℃左右，检测氟化钡产品的主含量为96.2％左右。
实施例2
参照附图1所示，安装含金属离子的氟化钡废料的系统，含金属离子的氟化钡废料和成品氢氟酸储罐1中的氢氟酸分别通过酸洗釜2加料口加入，第一固液分离设备3分离出的液体存储于滤液储罐4；酸性固体氟化钡通过中和釜5加料口加入，中性水和中和用碱分别通过中和釜5的加水口和中和用碱加料口加入，固液分离设备分离出的中性水存储于中性水储罐7并通过管道回用，固体氟化钡为纯净产品；尾气依次通过氟化氢吸收塔8和尾气处理塔10后对空，过程中通过水循环吸收尾气中氟化氢，形成氢氟酸并转至成品氢氟酸储罐1，通过氢氧化钙碱液进行深度除氟。采用成品氢氟酸质量浓度在30％左右，酸洗釜温度控制在80℃左右，检测氟化钡产品的主含量为96.5％左右。
实施例3
参照附图1所示，安装含金属离子的氟化钡废料的系统，含金属离子的氟化钡废料和成品氢氟酸储罐1中的氢氟酸分别通过酸洗釜2加料口加入，第一固液分离设备3分离出的液体存储于滤液储罐4；酸性固体氟化钡通过中和釜5加料口加入，中性水和中和用碱分别通过中和釜5的加水口和中和用碱加料口加入，固液分离设备分离出的中性水存储于中性水储罐7并通过管道回用，固体氟化钡为纯净产品；尾气依次通过氟化氢吸收塔8和尾气处理塔10后对空，过程中通过水循环吸收尾气中氟化氢，形成氢氟酸并转至成品氢氟酸储罐1，通过氢氧化钙碱液进行深度除氟。采用成品氢氟酸质量浓度在10％左右，酸洗釜温度控制在80℃左右，检测氟化钡产品的主含量为98.6％左右。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法，采用含金属离子的氟化钡废料的处理系统实现，其特征在于，
所述处理系统包括：酸洗系统(I)、中和系统(II)、尾气回收系统(III)；所述酸洗系统由成品氢氟酸储罐(1)、酸洗釜(2)、第一固液分离设备(3)和滤液储罐(4)组成；所述中和系统由中和釜(5)、第二固液分离设备(6)和中性水储罐(7)组成；所述尾气回收系统由氟化氢吸收塔(8)、氢氟酸储罐(9)、尾气处理塔(10)和碱液池(11)组成；
成品氢氟酸储罐(1)出液口与酸洗釜(2)进液口连接，含金属离子的氟化钡废料通过酸洗釜(2)加料口加入；酸洗釜(2)的出液口连接第一固液分离设备(3)的进料口，第一固液分离设备(3)通过管道与滤液储罐(4)连接；
第一固液分离设备(3)产生的酸性固体氟化钡通过中和釜(5)加料口加入，中性水和中和用碱分别通过中和釜(5)的加水口和中和用碱加料口加入，第二固液分离设备(6)通过管道与中性水储罐(7)连接，中性水储罐(7)通过管道与中和釜(5)加水口连接；
酸洗釜(2)的氟化氢尾气出气口通过管道连接氟化氢吸收塔(8)进气口，氟化氢吸收塔(8)顶部的出气口与尾气处理塔(10)进气口连接，尾气处理塔(10)出气口对空；所述氟化氢吸收塔(8)与氢氟酸储罐(9)通过管道相连形成水循环吸收尾气中氟化氢，所述氢氟酸储罐(9)与成品氢氟酸储罐(1)通过带有周转泵的管道相连，所述尾气处理塔(10)通过出液管道向碱液池(11)输出液体；碱液池(11)进一步通过带有周转泵的管道接入尾气处理塔(10)，向尾气处理塔(10)输入吸收氟离子之后的碱液；
所述处理方法包括如下步骤：
步骤S1、将含金属离子的氟化钡废料加入到酸洗釜(2)，再将成品氢氟酸储罐(1)内的氢氟酸加入酸洗釜内，开启搅拌并加热；将酸洗的氟化钡溶液送入第一固液分离设备(3)进行固液分离，其中固体酸性氟化钡进入下一步，酸性废液存储于滤液储罐(4)内；
步骤S2、固液分离的酸性氟化钡加入中和釜(5)，再向中和釜(5)中加入水，开启搅拌并加热，缓慢投加中和用碱，调节氟化钡溶液pH至中性；将氟化钡溶液送入第二固液分离设备(6)进行固液分离，其中固体氟化钡干燥后为氟化钡产品，液体存储于中性水储罐(7)并回用于中和釜(5)；
步骤S3、酸洗釜(2)酸洗过程中挥发的氟化氢尾气通过氟化氢吸收塔(8)进行循环吸收，形成的氢氟酸存储于氢氟酸储罐(9)，在达到设定浓度后输回成品氢氟酸储罐(1)；氟化氢吸收塔(8)的剩余尾气通入尾气处理塔(10)内进行深度除氟；尾气处理塔(10)内的气体通过塔顶出口排出，液体通过塔底出口进入碱液池(11)，碱液池(11)中的碱液对液体中的氟离子进行深度吸收，达标后排放。
2.根据权利要求1所述的一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法，其特征在于，所述处理系统中酸洗釜和中和釜的加热方式为循环水加热或采用导热油加热。
3.根据权利要求1所述的一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法，其特征在于，所述步骤S1中酸洗釜(2)的温度控制在30℃-50℃。
4.根据权利要求1所述的一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法，其特征在于，所述步骤S1中成品氢氟酸储罐(1)内氢氟酸质量浓度控制在10％-30％。
5.根据权利要求1所述的一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法，其特征在于，所述步骤S1和S2中,第二固液分离设备(6)为衬氟离心机或衬氟抽滤装置。
6.根据权利要求1所述的一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述中和釜(5 )的温度控制在60℃-80℃。
7.根据权利要求1所述的一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述中和用碱为碳酸钡或氢氧化钡。
8.根据权利要求1所述的一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法，其特征在于，所述步骤S3中，当所述氢氟酸 储罐(9)中氢氟酸质量浓度经检测达到10％-30％后，通过周转泵及阀门排入成品氢氟酸储罐(1)。
9.根据权利要求1所述的一种含金属离子的氟化钡废料的处理方法，其特征在于，所述步骤S3中氟化氢吸收塔(8)采用降膜式吸收器，内衬材质为石墨或聚四氟乙烯。
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