CN113772873B - 一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，利用钢铁酸洗后的构件浸入(435±1)℃锌液池中热镀锌后，镀件出锅用水冷却，将直接冷却水的余热(水温65‑75℃)，以及在利用片碱配碱液产生的溶解热，碱与酸洗废液发生中和反应的中和热等将循环余热水(水温70‑90℃)对工艺衍生盐水进行加热蒸发，使工艺衍生盐浓缩，最终结晶析出工业盐，结晶的工业盐可作为工业资源利用。

Description

一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法
【技术领域】
本发明涉及酸洗废液处理技术领域，具体涉及一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法。
【背景技术】
在对钢铁表面进行热镀锌防腐处理时，需要除去钢铁表面的锈化层及油污，以便能镀上质量好的金属锌镀层，增强钢铁构件的耐腐蚀性能，延长使用寿命。钢铁工业中酸洗除锈应用最广泛，它是利用酸液清洗钢铁构件，酸液与构件表面锈层反应从而达到除锈目的，该过程速度快、除锈完全，能保证构件表面干净整洁，但除锈过程产生的酸洗废液严重污染环境，影响人们身体健康。
早期，普通钢和低合金钢构件多用硫酸清洗，从上世纪80年代后期开始，我国借鉴国外先进经验，钢铁镀锌企业的酸洗工艺大多采用盐酸作为酸洗液。盐酸酸洗具有速度快、质量好、易清洗、铁损失低、不产生氢脆、表面状态好等特点，通常盐酸酸洗废液中含FeCl2约15-25％，盐酸约3-5％，还有一些杂质金属离子和油污，酸洗废液的初始温度约40-85℃，密度约1.1-1.4g/cm3。当前，全国约有5000余家大中小型钢铁厂，这些中小型企业每天产生数十吨乃至上百吨的酸洗废液，每年大约要产生多达百万吨的废液，而且酸洗废液的量正随着钢材产量和质量的提高而增加。这些废液若不经处理直接排放，不仅会严重污染环境，而且浪费了大量的铁、氯等资源。
现已有相关的研究，例如中国专利申请号CN201811317168.X公开了一种酸洗废液中金属离子的资源化回收方法、由其制得的产品及其用途，所述方法包括以下步骤：(1)将酸洗废液沉降除渣后，添加可溶性工业盐并加入沉淀剂，调节废液pH值至废液中金属离子完全沉淀，得到酸洗废渣；(2)将步骤(1)得到的酸洗废渣经球磨和挤出工艺，制备得到酸性气体吸附剂；本发明得到的酸性气体吸附剂对H2S、SO2均有较好的吸附效果，以酸洗废液为原料制备吸附剂产品，实现了对酸洗废液中金属离子的资源化回收利用，以废制废，具有明显的环境效益。
又例如中国专利申请号CN201810126668.9公开了一种酸洗废液处理及资源化利用装置及方法，利用潜水泵将废液池中的酸洗废液送至废液箱，然后酸洗废液依次流经自清洗过滤器、超滤膜组和反渗透膜组；经反渗透膜组浓缩后得到的浓水排放至浓水池，进行除铁处理后再次送入废液箱中，然后再通过超滤膜组和反渗透膜组，浓缩后得到的浓水排入浓水箱，再进入干燥结晶器，生产结晶盐回用，经反渗透膜组浓缩后得到的淡水回用；通过加药设备向浓水池投入药剂，实现了酸洗废液的处理和资源化利用，化学药剂消耗少，固体沉渣少，且产生一定的经济和环保效益。
综上所述，大多数中小钢铁企业对酸洗废液的处理还是以加碱中和沉淀法为主，对沉淀产生的亚铁固体泥的资源化利用，已有一些研究成果和处理技术，如利用干法或湿法将亚铁固体泥转化为氧化铁黄、氧化铁红等铁系颜料，但对废酸液中存在的大量的氯离子并未见有资源化回收利用的处理技术，通常只是将含氯的可溶性盐加大量纯水稀释后达标排放，表面看好像是避免了所排放废水对水环境造成的严重污染，实际上是让各种溶解性盐在更大范围内扩散，造成的水环境污染累积效应也将更大，同时还增加了宝贵的纯水资源的消耗，以及各种可溶盐资源的浪费。
【发明内容】
针对目前钢铁工业镀锌酸洗预处理产生废液的综合利用，一般通常只是将含氯的可溶性盐加大量纯水稀释后达标排放，往往会造成各种溶解性盐在更大范围内扩散的问题，本发明提供了一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，是一种利用热镀锌冷却水余热、酸洗废液处理过程所产生溶解热和中和热作为热源加热蒸发工艺衍生盐水溶液，从酸洗废液中制备工业盐的方法，将酸洗废液处理时可溶性工艺衍生盐(主要成分为氯化钠)通过蒸发浓缩结晶析出，实现对大量的金属酸洗废液中可溶性盐转化为工业盐资源，能有效地消除了可溶性盐对水体构成的潜在危害，也避免了纯水的大量浪费。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，具体包括如下步骤：
1)在夹层配碱釜中加入纯水，再加入片碱固体，搅拌配制成质量分数为25-50％的碱液(氢氧化钠溶液)，片碱溶解过程释放溶解热43.47kJ/mol，夹层配碱釜中夹层循环余热水被加热至50-60℃后，导出泵送至夹层氧化沉淀釜中；
2)在夹层氧化沉淀釜中，泵入酸洗废液，在酸洗废液pH值≤1的条件下，加入氧化剂，将酸洗废液中的有机物氧化去除，得到只含有盐酸、氯离子、铁、锌等金属阳离子的第一混合液；所述的氧化剂是质量分数为13-20％的双氧水，双氧水与酸洗废液中的有机物的质量比是(2.0-2.8):1；
3)向夹层氧化沉淀釜中的第一混合液中加入步骤1)所配碱液(氢氧化钠溶液)，用盐酸将溶液pH值调至7.3-8.6，使第一混合液中铁、锌等金属阳离子转化成难溶的金属氢氧化物，从溶液中沉淀出来，压滤，所得滤液为第二混合液，在酸碱中和反应过程中放出的反应热使夹层配碱釜的夹层余热水升温至70-90℃，将夹层配碱釜的夹层余热水导出至盐水蒸发池夹层中，循环利用；所述的碱液与酸洗废液的质量比为(0.8-1.3):1，所得第二混合液电导率>20000μs/cm；
4)将第二混合液通过装有两性高分子树脂的捕捉机，让捕捉机将混合液中的钠离子、氯离子及其他离子捕捉，使经捕捉机出来的水的电导率变小，当从捕捉机出来的溶液的电导率与进来的第二混合液的电导率相近时，表明离子捕捉机已达饱和捕捉状态，用纯水选择性反冲洗两性高分子树脂3-4次，得到的反冲洗溶液为第三混合液，第三混合液为质量分数为10-18％的氯化钠溶液；
5)将第三混合液用泵输送到夹层盐水蒸发池中，在夹层盐水蒸发池的夹层余热水的循环加热下蒸发，得第四混合液；所述的第四混合液为浓缩盐水，氯化钠质量分数为23-25％；
6)将第四混合液导入夹层浓盐水结晶池中，经过蒸发浓缩，即有盐结晶析出，待结晶池底析出1-2cm厚度的晶体后，将晶体收集，即得工业盐产品，检验、包装，得到的工业盐质量符合工业盐标准(GB/T 5462-2015)中日晒工业盐二级标准。
本发明中：
步骤1)中所述的夹层配碱釜为带机械搅拌浆的圆柱形配碱釜，内胆外筒直径及高度由日处理酸洗废液量来决定，Φ(70-130)cmX(100-150)cm，内胆用316不锈钢材质制作，钢板壁厚0.3-0.5mm，外筒用工程塑料(耐温120-200℃)，夹层厚4-8cm，从外筒顶层向下10-20cm处安装夹层配碱釜中夹层余热水进水管，距外筒底端5-10cm处安装夹层配碱釜中夹层余热水出水管。
步骤2)中所述的夹层氧化沉淀釜用316不锈钢材质制作，内胆及外筒直径及高度由日处理酸洗废液量来决定，优选Φ(110-150)cmX(130-170)cm，夹层内宽10cm，内胆、外筒均用316不锈钢材质制作，钢板壁厚0.4-0.6mm，夹层厚4-8cm，从外筒顶层向下10-20cm处安装循环余热水进水管，距外筒底端5-10cm处安装循环余热水出水管；氧化剂的加入位置为内胆底部，有3-5个喷嘴，呈品字形排列，控制加药液流速5-15mL/min。
步骤3)中，在298.15℃时，碱液与盐酸发生中和反应的标准摩尔生成焓(中和热)为179.067kJ/mol，中和热将来自夹层配碱釜的夹层余热水加热至70-90℃。
步骤4)所述的两性高分子树脂是分子中同时含有阴阳离子的高分子聚合物，可吸附水中的各种阴、阳离子，用纯水反冲洗可将已吸附的氯离子与钠离子选择性洗脱而使树脂得到再生。
步骤5)所述的夹层盐水蒸发池，优选(10-14)mX(3-4)mX(0.2-0.4)m，内胆用304不锈钢材质制作，钢板厚0.4-0.6mm，外筒用碳素钢材质制作，碳素钢厚度4-20mm，夹层厚10-16cm；步骤5)所述的第四混合液为用夹层盐水蒸发池的夹层余热水作为热源将水蒸发后所得浓缩盐水，氯化钠质量分数为23-25％。
步骤6)所述的夹层浓盐水结晶池，优选(6-8)mX(6-10)mX(0.2-0.4)m，内胆用304不锈钢材质制度，钢板厚0.4-0.6mm，外筒用碳素钢材质制作，碳素钢厚度4-20mm，夹层厚5-10cm；步骤6)所述的将晶体收集，是用机械刮板收集晶体，及时将晶体铲出，以免影响热水通过不锈钢内胆传热至结晶池浓盐水。
和现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、相比传统的日光晒盐技术，本发明所述的一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，针对钢铁生产是连续进行的现状，镀锌循环冷却水也是镀锌生产所必须的，酸洗废液的处理也要与钢铁生产同步，镀锌及酸洗废液处理的余热也是连续产生的，若不加利用，会影响镀锌及废液处理，加以利用，则使各部分的温度得到有效控制；全国不同地方天气情况各不相同，南方地区一般阴雨天气较多，日光极易受影响，利用本发明所述的一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，余热不受日光光照是否充足的影响，可确保盐水蒸发与钢铁镀锌生产同步。
2、本发明所述的一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，可以将可溶盐结晶析出成为工业盐，达到日晒二级工业盐标准，不再需要外加大量纯水，将可溶性盐溶液稀释再排放，节约了大量纯水；含可溶性盐的废水通过余热蒸发，使其中的盐结晶、净化并被资源化回收利用，避免了盐资源流失与环境污染，实现了对酸洗废液中可溶性钠盐的无害化及零排放处理。
3、本发明所述的一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，蒸发盐水所用热源全部来源于酸洗废液处理的溶解热、中和热以及钢铁镀锌生产过程产生的高温冷却水，不再需要另外消耗电能或煤气加热，实现酸洗废液处理余热及镀锌生产过程余热的综合有效利用，达到节能减排、变废为宝的双重功效；本发明所述的一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法实现了余热水能量的循环利用，余热利用率达60％-80％。高温冷却水的冷却，以及酸洗废液处理产生的余热水，能过封闭的管道循环流动，余热温度避免了微生物生长及水垢的形成，也避免了传统开放式让镀锌冷却水冷却，外界尘粒、酸雾等进入冷却水中，污染冷却水现象的发生。
4、本发明所述的一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，用到的余热蒸发盐水系统，设备简单、操作及运行可靠，不需要像使用电能或燃气供热来使多效蒸发器易损旧，需经常维修的问题，节约了盐水蒸发设备维修成本。
【附图说明】
图1是本发明一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法的工艺流程图；
图2是本发明一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法使用到的设备及装置示意图。
图2标记：
1、夹层配碱釜；2、水泵；3、夹层氧化沉淀釜；4、夹层盐水蒸发池；5、夹层浓盐水结晶池；6、纯水或循环余热水入口；7、夹层配碱釜余热水出口；8、夹层配碱釜余热水入口；9、夹层氧化沉淀釜余热水出口；10、配碱-氧化沉淀余热水入口；11、余热水出口；12、热镀锌高温冷却水入口；13、浓盐水输送管道；14、循环余热冷却水出口(返回热镀锌冷却水池)；15、夹层循环余热水。
【具体实施方式】
以下结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。
实施例所使用到的设备及装置参见图2。
实施例1：
一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，具体是钢铁热镀锌日产生酸洗废液5m3利用余热制备工业盐方法，具体包括如下步骤：
1)在夹层配碱釜中加入纯水300kg，再加入片碱固体250kg，搅拌配成质量分数为45.6％碱液；碱溶解热将夹层中循环余热水加热并导出泵送至氧化沉淀釜夹层中；
2)在夹层氧化沉淀釜中，泵入酸洗废液，在酸洗废液pH值≤1的条件下，加入氧化剂，将酸洗废液中的有机物氧化去除，得到只含有盐酸、氯离子、铁、锌等金属阳离子的第一混合液；
3)向夹层氧化沉淀釜中的第一混合液中加入步骤1)所配浓度为45.6％碱液，将溶液pH值调至8.0以上，使第一混合液中铁、锌等金属阳离子转化成难溶的金属氢氧化物，从溶液中沉淀出来，压滤，所得滤液为第二混合液，在酸碱中和反应过程中放出的反应热使夹层中水温升到至80℃以上，将夹层热水导出至夹层盐水蒸发池夹层中，循环利用；
4)将电导率较高的第二混合液通过装有两性高分子树脂的捕捉机，让捕捉机将混合液中的钠离子、氯离子及其他离子捕捉，使经捕捉机出来的水的电导率变小。当从捕捉机出来的溶液的电导率与进来的第二混合液的电导率相近时，表明离子捕捉机已达饱和捕捉状态，用纯水选择性反冲洗两性高分子树脂3次，得到的反冲洗溶液为第三混合液；
5)将第三混合液用泵输送到夹层盐水蒸发池中，在余热水的循环加热下蒸发，得第四混合液；
6)将第四混合液导入夹层浓盐水结晶池中，经过进一步蒸发浓缩，即有盐结晶析出；待结晶池底析出一定厚度的晶体后，用机械刮板将盐收集，铲出，即得工业盐产品；
7)检验、包装，得到质量符合工业盐标准(GB/T 5462-2015)中日晒工业盐二级标准；
上述步骤1)的夹层配碱釜为带机械搅拌浆的圆柱形配碱釜，内胆外筒直径及高度根据日处理酸洗废液量5m3来决定；所配的碱液质量分数为45.6％的氢氧化钠溶液，片碱溶于水放出溶解热约271.7X103 kJ，溶解热使夹层中水温度升高至55℃以上，将夹层中循环流动的余热水，用泵输送至夹层氧化沉淀釜中；
步骤2)所述的氧化剂是质量分数为18％的双氧水，双氧水与酸洗废液中的有机物的质量比是2.5:1，其加药位置为内胆罐底部，有4个喷嘴，呈品字形排列，控制加药液流速10mL/min；圆柱形夹层氧化沉淀釜用316不锈钢材质制作，其中内胆直径及高度为Φ120cmX200cm，夹层内宽10cm；
步骤3)所述的碱液与酸洗废液的质量比为1.1:1，所得第二混合液电导率>20000μs/cm。片碱与盐酸发生中和反应放热量约为1119.2X103 kJ，中和热将来自夹层配碱釜中的夹层余热水加热至80℃以上；
步骤4)所述的第三混合液为质量分数约为15％的氯化钠溶液；
步骤5)所述的第四混合液为用余热水作为热源将水蒸发后所得浓缩盐水，氯化钠质量分数为25％；
步骤6)所述一定厚度结晶盐，当盐的平均厚度达1.5cm，及时将盐铲出，以免影响热水通过不锈钢内胆传热至夹层浓盐水结晶池浓盐水；
步骤1)夹层配碱釜制作方法：Φ120cmX120cm，内胆用316不锈钢材质制作，钢板壁厚0.5mm，外筒用工程塑料(耐温120-200℃)，夹层厚8cm。从外筒顶层向下15cm处安装夹层配碱釜的夹层余热水进水管，距外筒底端10cm处安装夹层配碱釜的夹层余热水出水管；
步骤2)夹层氧化沉淀釜制作方法：Φ120cmX160cm，内胆、外筒均用316不锈钢材质制作，钢板壁厚0.6mm，夹层厚4-8cm，从外筒顶层向下20cm处安装夹层氧化沉淀釜的余热水进水管，距外筒底端5cm处安装夹层氧化沉淀釜的余热水出水管；
步骤5)夹层盐水蒸发池制作方法：12.0mX3.5mX0.3m，内胆用304不锈钢材质制度，钢板厚0.6mm，外筒用碳素钢材质制作，碳素钢厚度8mm，夹层厚14cm；
步骤6)夹层浓盐水结晶池制作方法：6.0mX10.0mX0.3m，内胆用304不锈钢材质制度，钢板厚0.6mm，外筒用碳素钢材质制作，碳素钢厚度8mm，夹层厚8cm。
实施例2：
一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，钢铁热镀锌日产生酸洗废液8m3利用余热制备工业盐方法，包括如下步骤：
1)在夹层配碱釜中加入纯水450kg，再加入片碱固体350kg，搅拌配成质量分数为43.8％碱液；碱溶解热将夹层配碱釜中的夹层余热水加热并导出泵送至夹层氧化沉淀釜夹层中；
2)在夹层氧化沉淀釜中，泵入酸洗废液，在酸洗废液pH值≤1的条件下，加入氧化剂，将酸洗废液中的有机物氧化去除，得到只含有盐酸、氯离子、铁、锌等金属阳离子的第一混合液；
3)向夹层氧化沉淀釜中的第一混合液中加入步骤1)所配浓度为43.8％碱液，将溶液pH值调至7.8-8.3，使第一混合液中铁、锌等金属阳离子转化成难溶的金属氢氧化物，从溶液中沉淀出来，压滤，所得滤液为第二混合液，在酸碱中和反应过程中放出的反应热使夹层中水温升到至75-85℃，将夹层热水导出至夹层盐水蒸发池的夹层中，循环利用；
4)将电导率较高的第二混合液通过装有两性高分子树脂的捕捉机，让捕捉机将混合液中的钠离子、氯离子及其他离子捕捉，使经捕捉机出来的水的电导率变小，当从捕捉机出来的溶液的电导率与进来的第二混合液的电导率相近时，表明离子捕捉机已达饱和捕捉状态，用纯水选择性反冲洗两性高分子树脂3-4次，得到的反冲洗溶液为第三混合液；
5)将第三混合液用泵输送到夹层盐水蒸发池中，在余热水的循环加热下蒸发，得第四混合液；
6)将第四混合液导入夹层浓盐水结晶池中，经过进一步蒸发浓缩，即有盐结晶析出；待结晶池底析出一定厚度的晶体后，用机械刮板将盐收集，铲出，即得工业盐产品；
7)检验、包装，得到质量符合工业盐标准(GB/T 5462-2015)中日晒工业盐二级标准；
步骤1)的夹层配碱釜为带机械搅拌浆的圆柱形配碱釜，内胆外筒直径及高度根据日处理酸洗废液量8m3来决定，所配的碱液质量分数为43.8％的氢氧化钠溶液，片碱溶于水放出溶解热约380.4X103 kJ，溶解热使夹层中水温度升高至60℃以上，将夹层中循环流动的余热水，用泵输送至氧化沉淀釜中；
步骤2)所述的氧化剂是质量分数为20％的双氧水，双氧水与酸洗废液中的有机物的质量比是2.0:1，其加药位置为内胆罐底部，有5个喷嘴，呈品字形排列，控制加药液流速15mL/min；圆柱形夹层氧化沉淀釜用316不锈钢材质制作，内胆直径及高度为Φ140cmX240cm，夹层内宽15cm；
步骤3)所述的碱液与酸洗废液的质量比为1.2:1，所得第二混合液电导率>20000μs/cm，片碱与盐酸发生中和反应放热量约为1566.8X103 kJ，中和热将来自夹层配碱釜中夹层余热水加热至85℃以上；
步骤4)所述的第三混合液为质量分数为17％的氯化钠溶液；
步骤5)所述的第四混合液为用余热水作为热源将水蒸发后所得浓缩盐水，氯化钠质量分数为24％；
6)所述一定厚度结晶盐，当盐的平均厚度达1.0cm，及时将盐铲出，以免影响热水通过不锈钢内胆传热至结晶池浓盐水；
步骤1)夹层配碱釜制作方法：内胆Φ140cmX160cm，内胆用316不锈钢材质制作，钢板壁厚0.5mm，外筒用工程塑料(耐温120-200℃)，夹层厚8cm，从外筒顶层向下15cm处安装夹层配碱釜中夹层余热水进水管，距外筒底端10cm处安装夹层配碱釜中夹层余热水出水管；
步骤2)夹层氧化沉淀釜制作方法：内胆Φ120cmX160cm，内胆、外筒均用316不锈钢材质制作，钢板壁厚0.6mm，夹层厚8cm，从外筒顶层向下20cm处安装夹层氧化沉淀釜余热水进水管，距外筒底端5cm处安装夹层氧化沉淀釜余热水出水管；
步骤5)夹层盐水蒸发池制作方法：14.0mX4.5 mX0.3m，内胆用304不锈钢材质制度，钢板厚0.6mm，外筒用碳素钢材质制作，碳素钢厚度10mm，夹层厚15cm；
本发明步骤6)夹层浓盐水结晶池制作方法：7.0mX12.0mX0.3m，内胆用304不锈钢材质制度，钢板厚0.6mm，外筒用碳素钢材质制作，碳素钢厚度10mm，夹层厚10cm。
实施例3：
一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，是钢铁热镀锌日产生酸洗废液3m3利用余热制备工业盐方法，包括如下步骤：
1)在夹层配碱釜中加入纯水250kg，再加入片碱固体150kg，搅拌配成质量分数为37.5％碱液；碱溶解热将夹层配碱釜中夹层余热水加热并导出泵送至夹层氧化沉淀釜的夹层中；
2)在夹层氧化沉淀釜中，泵入酸洗废液，在酸洗废液pH值≤1的条件下，加入氧化剂，将酸洗废液中的有机物氧化去除，得到只含有盐酸、氯离子、铁、锌等金属阳离子的第一混合液；
3)向夹层氧化沉淀釜中的第一混合液中加入步骤1)所配浓度为37.5％碱液，将溶液pH值调至8.0，使第一混合液中铁、锌等金属阳离子转化成难溶的金属氢氧化物，从溶液中沉淀出来，压滤，所得滤液为第二混合液，在酸碱中和反应过程中放出的反应热使夹层氧化沉淀釜夹层中水温升到至75℃以上，将夹层氧化沉淀釜夹层余热水导出至夹层盐水蒸发池的夹层中，循环利用；
4)将电导率较高的第二混合液通过装有两性高分子树脂的捕捉机，让捕捉机将混合液中的钠离子、氯离子及其他离子捕捉，使经捕捉机出来的水的电导率变小，当从捕捉机出来的溶液的电导率与进来的第二混合液的电导率相近时，表明离子捕捉机已达饱和捕捉状态，用纯水选择性反冲洗两性高分子树脂3-4次，得到的反冲洗溶液为第三混合液；
5)将第三混合液用泵输送到夹层盐水蒸发池中，在余热水的循环加热下蒸发，得第四混合液；
6)将第四混合液导入夹层浓盐水结晶池中，经过进一步蒸发浓缩，即有盐结晶析出；待结晶池底析出一定厚度的晶体后，用机械刮板将盐收集，铲出，即得工业盐产品；
7)检验、包装，得到质量符合工业盐标准(GB/T 5462-2015)中日晒工业盐二级标准；
步骤1)的夹层配碱釜为带机械搅拌浆的圆柱形配碱釜，内胆外筒直径及高度根据日处理酸洗废液量3m3来决定。所配的碱液质量分数为37.5％的氢氧化钠溶液，片碱溶于水放出溶解热约163.0X103 kJ，溶解热使夹层中水温度升高至55℃以上，将夹层配碱釜中夹层余热水，用泵输送至夹层氧化沉淀釜中；
步骤2)所述的氧化剂是质量分数为18％的双氧水，双氧水与酸洗废液中的有机物的质量比是2.0:1，其加药位置为内胆罐底部，有3个喷嘴，呈品字形排列，控制加药液流速5mL/min；圆柱形夹层氧化沉淀釜用316不锈钢材质制作，内胆直径及高度为Φ100cmX180cm，夹层内宽8cm；
步骤3)所述的碱液与酸洗废液的质量比为1.2:1，所得第二混合液电导率>20000μs/cm。片碱与盐酸发生中和反应放热量为671.5X103 kJ，中和热将来自夹层配碱釜中夹层余热水加热至85℃以上；
步骤4)所述的第三混合液为质量分数为16％的氯化钠溶液；
步骤5)所述的第四混合液为用余热水作为热源将水蒸发后所得浓缩盐水，氯化钠质量分数为24％；
步骤6)所述一定厚度结晶盐，当盐的平均厚度达1.2cm，及时将盐铲出，以免影响热水通过不锈钢内胆传热至夹层浓盐水结晶池内装的浓盐水；
步骤1)夹层配碱釜制作方法：内胆Φ100cmX110cm，内胆用316不锈钢材质制作，钢板壁厚0.4mm，外筒用工程塑料(耐温120-200℃)，夹层厚6cm。从外筒顶层向下15cm处安装夹层配碱釜中夹层余热水进水管，距外筒底端15cm处安装夹层配碱釜中夹层余热水出水管；
步骤2)夹层氧化沉淀釜制作方法：内胆Φ110cmX150cm，内胆、外筒均用316不锈钢材质制作，钢板壁厚0.5mm，夹层厚6cm，从外筒顶层向下15cm处安装夹层氧化沉淀釜余热水进水管，距外筒底端10cm处安装夹层氧化沉淀釜余热水出水管；
步骤5)夹层盐水蒸发池制作方法：10.0mX3.5mX0.3m，内胆用304不锈钢材质制度，钢板厚0.5mm，外筒用碳素钢材质制作，碳素钢厚度6mm，夹层厚10cm；
步骤6)夹层浓盐水结晶池制作方法：5.0mX8.0mX0.3m，内胆用304不锈钢材质制度，钢板厚0.5mm，外筒用碳素钢材质制作，碳素钢厚度6mm，夹层厚8cm。
对比例1：
与实施例1不同的是：去掉余热循环水加热系统，改用日光晒盐模式，盐水蒸发池及盐水结晶池完全暴露在阳光之下，将第三混合液导入盐水蒸发池中，在自然光照射下蒸发；经浓缩后成为第四混合液，导入浓盐水结晶池中，在自然光照射下蒸发使盐结晶。其余同实施例1。
对比例2
与实施例1不同的是：将余热循环水加热系统改为电能循环水加热系统，利用电能加热循环水，将盐水蒸发，其余同实施例1。
效果比较：
根据上述实施例和对比例，对处理酸洗废液产生的工艺衍生盐水蒸发效果进行对比分析，结果见下表1。
表1不同加热方式对酸洗废液工艺衍生盐水蒸发的影响
结果分析：
1、从表1中的实施例1-3数据可知，本发明所述的一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，处理过程及热镀锌冷却过程产生的余热水对工艺衍生盐水进行循环加热蒸发，达到了不需额外耗能，且蒸发效率高的效果。
2、从对比例1的数据可知，采用太阳光作为加热源晒盐，在试验期日照充足的情况下，从时间上来看，与实施例1相比，效率仅为余热的12.5％，从结晶析盐量来看，产品得率仅为余热的25％，造成酸洗废液处理无法与热镀锌生产同步，难以满足连续生产的需要。
3、从对比例2的数据来看，采用电能代替余热加热蒸发工艺衍生盐水，要取得与实施例1相同的效果，每日需耗电500kW·h，以每度电0.7元计，每日需开支电费350元，这是一笔相当大的费用，因此利用电能加热蒸发会造成运行成本高，可行性较低。
综上可知，本发明所述的一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，利用余热循环水加热蒸发工艺衍生盐水，对酸洗废液中可溶性盐的提取工艺，不受天气状况影响，运行成本低下，节能减排；本发明所述的一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法的余热蒸发工艺不能够随意改变，若要兼具节能与效率，则具有不可替代性。本发明所述的一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，真正做到零排放，将酸洗废液处理过程所产生的溶解性工艺衍生盐(主要成分为氯化钠)结晶提纯出来，利用钢铁酸洗后的构件浸入(435±1)℃锌液池中热镀锌后，镀件出锅用水冷却，将直接冷却水的余热(水温65-75℃)，以及在利用片碱配碱液产生的溶解热，碱与酸洗废液发生中和反应的中和热等将循环余热水(水温70-90℃)对工艺衍生盐水进行加热蒸发，使工艺衍生盐浓缩，最终结晶析出工业盐，结晶的工业盐可作为工业资源利用。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (4)

1.一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，其特征在于：是一种利用热镀锌冷却水余热、酸洗废液处理过程所产生溶解热和中和热作为热源加热蒸发工艺衍生盐水溶液，从酸洗废液中制备工业盐的方法，包括如下步骤：
1）在夹层配碱釜中加入纯水，再加入片碱固体，搅拌配制成质量分数为25-50%的氢氧化钠溶液，片碱溶解过程释放溶解热43.47kJ/mol，夹层配碱釜中夹层循环余热水被加热至50-60℃后，导出泵送至夹层氧化沉淀釜中的夹层中；所述的夹层配碱釜为带机械搅拌浆的圆柱形配碱釜，内胆外筒直径及高度是Φ(70-130)cmX(100-150)cm，内胆用316不锈钢材质制作，钢板壁厚0.3-0.5mm，外筒用工程塑料，夹层厚4-8cm，从外筒顶层向下10-20cm处安装循环余热水进水管，距外筒底端5-10cm处安装循环余热水出水管；
2）在夹层氧化沉淀釜中，泵入酸洗废液，在酸洗废液pH值≤1的条件下，加入氧化剂，将酸洗废液中的有机物氧化去除，得到只含有盐酸、氯离子、铁锌金属阳离子的第一混合液；所述的氧化剂是质量分数为13-20%的双氧水，双氧水与酸洗废液中的有机物的质量比是(2.0-2.8):1；
3）向夹层氧化沉淀釜中的第一混合液中加入步骤1）所配氢氧化钠溶液，用盐酸将溶液pH值调至7.3-8.6，使第一混合液中铁、锌金属阳离子转化成难溶的金属氢氧化物，从溶液中沉淀出来，压滤，所得滤液为第二混合液，在酸碱中和反应过程中放出的反应热使夹层氧化沉淀釜的夹层余热水升温至70-90℃，将夹层氧化沉淀釜的夹层余热水导出至夹层浓盐水结晶池的夹层中，循环利用；所述的氢氧化钠溶液与酸洗废液的质量比为(0.8-1.3):1，所得第二混合液电导率>20000μs/cm；
4）将第二混合液通过装有两性高分子树脂的捕捉机，让捕捉机将混合液中的钠离子、氯离子捕捉，使经捕捉机出来的水的电导率变小，当从捕捉机出来的溶液的电导率与进来的第二混合液的电导率相近时，表明离子捕捉机已达饱和捕捉状态，用纯水选择性反冲洗两性高分子树脂3-4次，得到的反冲洗溶液为第三混合液，第三混合液为质量分数为10-18%的氯化钠溶液；所述的两性高分子树脂是分子中同时含有阴阳离子的高分子聚合物，吸附水中的各种阴、阳离子，用纯水反冲洗可将已吸附的氯离子与钠离子选择性洗脱而使树脂得到再生；
5）将第三混合液用泵输送到夹层盐水蒸发池中，在夹层盐水蒸发池的热镀锌高温冷却水的循环加热下蒸发，得第四混合液；所述的第四混合液为浓缩盐水，氯化钠质量分数为23-25%；
6）将第四混合液导入夹层浓盐水结晶池中，经过蒸发浓缩，即有盐结晶析出，待结晶池底析出1-2cm厚度的晶体后，将晶体收集，即得工业盐产品，检验、包装，得到的工业盐质量符合工业盐标准GB/T 5462-2015中日晒工业盐二级标准。
2.根据权利要求1所述的一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，其特征在于：步骤2）中所述的夹层氧化沉淀釜用316不锈钢材质制作，内胆及外筒直径及高度是Φ(110-150)cmX(130-170)cm，夹层内宽10cm，内胆、外筒均用316不锈钢材质制作，钢板壁厚0.4-0.6mm，夹层厚4-8cm，从外筒顶层向下10-20cm处安装循环余热水进水管，距外筒底端5-10cm处安装循环余热水出水管；氧化剂的加入位置为内胆底部，有3-5个喷嘴，呈品字形排列，控制加药液流速5-15mL/min。
3.根据权利要求1所述的一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，其特征在于：步骤5）所述的夹层盐水蒸发池，是(10-14)mX(3-4)mX(0.2-0.4)m，内胆用304不锈钢材质制作，钢板厚0.4-0.6mm，外筒用碳素钢材质制作，碳素钢厚度4-20mm，夹层厚10-16cm；步骤5）所述的第四混合液为用夹层盐水蒸发池的热镀锌高温冷却水作为热源将水蒸发后所得浓缩盐水，氯化钠质量分数为23-25%。
4.根据权利要求1所述的一种利用余热从酸洗废液中制备工业盐的方法，其特征在于：步骤6）所述的夹层浓盐水结晶池，是(6-8)mX(6-10)mX(0.2-0.4)m，内胆用304不锈钢材质制度，钢板厚0.4-0.6mm，外筒用碳素钢材质制作，碳素钢厚度4-20mm，夹层厚5-10cm；所述的将晶体收集，是用机械刮板收集晶体。
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