CN114162873B - 一种减少酸洗废液焙烧后氧化铁红中氯离子含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种减少酸洗废液焙烧后氧化铁红中氯离子含量的方法，将浓缩后的酸洗废液喷入焙烧炉中，与沿切向进入焙烧炉的高温烟气接触，生成氧化铁粉末，下落到焙烧炉底部的沸腾床反应器中进行二次焙烧；二次焙烧的热风来自热风炉；本发明通过在焙烧炉底部增设沸腾床反应器对酸洗废液分解后生成的氧化铁粉进行二次焙烧，依靠沸腾床反应器优异的气固反应性能，实现氧化铁粉的二次脱氯，最终获得低氯的氧化铁粉产品。
Description
技术领域
本发明涉及冷轧酸洗废液再生处理技术领域，尤其涉及一种减少酸洗废液焙烧后氧化铁红中氯离子含量的方法。
背景技术
冷轧酸洗废液再生系统，以酸洗钢板用的废液为原料，采用Ruthner喷射雾化焙烧技术获得再生盐酸,同时得到副产物Fe2O3粉，既提高了酸洗工序的效益，降低了生产成本，又保护了环境。目前，以酸洗废液为原料产生的氧化铁粉作为铁氧体磁性材料和电子器件的原材料，在电工电子领域得到广泛应用，占有了市场80％以上份额。
Ruthner技术是将酸洗废液送入预浓缩器中进行浓缩，浓缩后的酸洗废液送入水解焙烧炉焙烧，使氯化亚铁被分解为氧化铁和HCl，其中氧化铁作为产品销售；含有HCl的高温烟气通过旋风除尘后进入预浓缩器，与进入预浓缩器的酸洗废液进行气液接触，高温烟气被冷却后进入吸收塔，用水对烟气中的HCl进行吸收，获得浓度为18％～20％的再生酸，脱酸后的烟气经进一步洗涤后达标排放。
焙烧回收盐酸法将酸洗废液的加热及脱水、亚铁盐的氧化和水解、氯化氢气体的收集及吸收成盐酸有机地结合在一个系统内完成，具有处理能力大、设施紧凑、资源回收率高(可达98％～99％)，再生酸浓度高、酸中含Fe2+少、氧化铁品位高(可达98％以上)及应用广等特点，因此得到了普遍应用。目前，国内有五百余套焙烧法回收盐酸法的系统已经投入运行。
氧化铁粉中的杂质元素含量直接影响磁性材料产品的质量和等级。其中，氯元素是影响磁性材料产品品质的关键成分，Cl在高温条件下易腐蚀设备及污染环境，严重制约磁性铁氧体的生产工艺，对成品性能产生了极为不利的影响。因此，市场对氧化铁红中氯离子含量的要求不断提高着，《GB/T 24244-2009铁氧体用氧化铁》标准中，更是将Cl的含量限制在0.1％以下，上述要求给用于处理酸洗废液的酸再生系统提出了新的课题。
发明内容
本发明提供了一种减少酸洗废液焙烧后氧化铁红中氯离子含量的方法，通过在焙烧炉底部增设沸腾床反应器对酸洗废液分解后生成的氧化铁粉进行二次焙烧，依靠沸腾床反应器优异的气固反应性能，实现氧化铁粉的二次脱氯，最终获得低氯的氧化铁粉产品。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种减少酸洗废液焙烧后氧化铁红中氯离子含量的方法，包括如下步骤：
1)将浓缩后的酸洗废液喷入焙烧炉中，喷雾产生的液滴与沿切向进入焙烧炉的1100～1200℃高温烟气接触，液滴经过干燥、成粒、HCl逸出过程生成氧化铁粉末，下落到焙烧炉底部的沸腾床反应器中进行二次焙烧；
2)沸腾床反应器中用于二次焙烧的热风来自热风炉，热风炉产生温度为900～1000℃，压力为30～40kPa的高压高温热风；氧化铁粉末在沸腾床反应器的床体上停留2～4h后，随着料层升高从侧面的采出口溢出，通过水冷却螺旋出料机移出焙烧炉；
3)沸腾床反应器二次焙烧产生的烟气与沿切向进入的高温烟气一道与液滴接触反应，反应后的气体通过焙烧炉顶部的气体出口流出。
所述热风炉由罗茨风机提供助燃风，并形成高压热风。
经步骤2)二次焙烧后的氧化铁红粉末平均粒径为0.5～1.5微米，氯离子含量低于0.1％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
将Ruthner的焙烧系统进行改进，从焙烧炉顶部喷入的浓缩后的酸洗废液经一次焙烧分解后生成氧化铁粉落在炉底，炉底设置沸腾床反应器，经热风炉通入高温高压热风，对氧化铁粉进行进一步的沸腾分解，借助沸腾床反应器优异的传热性、颗粒与气体接触面积极高的优势，使氧化铁粉与高温烟气沸腾接触并在床体上停留一段时间，实现氧化铁粉的二次焙烧，从而大幅度减低了氧化铁粉中的氯离子的含量。
附图说明
图1是本发明实施例中焙烧系统的结构示意图。
图中：1.水解焙烧炉 2.酸洗废液喷枪 3.气体出口 4.切向燃烧室 5.焙烧炉燃烧器 6.助燃风机 7.高压风机 8.热风炉燃烧器 9.热风炉 10.集气室 11.沸腾床反应器12.气嘴 13.出料室 14.水冷螺旋输送机
具体实施方式
本发明所述一种减少酸洗废液焙烧后氧化铁红中氯离子含量的方法，包括如下步骤：
1)将浓缩后的酸洗废液喷入焙烧炉中，喷雾产生的液滴与沿切向进入焙烧炉的1100～1200℃高温烟气接触，液滴经过干燥、成粒、HCl逸出过程生成氧化铁粉末，下落到焙烧炉底部的沸腾床反应器中进行二次焙烧；
2)沸腾床反应器中用于二次焙烧的热风来自热风炉，热风炉产生温度为900～1000℃，压力为30～40kPa的高压高温热风；氧化铁粉末在沸腾床反应器的床体上停留2～4h后，随着料层升高从侧面的采出口溢出，通过水冷却螺旋出料机移出焙烧炉；
3)沸腾床反应器二次焙烧产生的烟气与沿切向进入的高温烟气一道与液滴接触反应，反应后的气体通过焙烧炉顶部的气体出口流出。
所述热风炉由罗茨风机提供助燃风，并形成高压热风。
经步骤2)二次焙烧后的氧化铁红粉末平均粒径为0.5～1.5微米，氯离子含量低于0.1％。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
【实施例】
如图1所示，本实施例中，一种减少酸洗废液焙烧后氧化铁红中氯离子含量的方法基于一种焙烧系统实现，所述焙烧系统包括水解焙烧炉1、热风炉9及沸腾床反应器11；所述水解焙烧炉1的顶部设气体出口3及多个酸洗废液喷枪2，中部设切向燃烧室4，底部设沸腾床反应器11；沸腾床反应器11的底部设集气室10与热风炉9顶部的热风出口连通。
所述气体出口3设于水解焙烧炉1的中心位置，多个酸洗废液喷枪2沿周向均匀设于气体出口3的外围。
所述切向燃烧室4为多个，沿水解焙烧炉1的周向均匀设置；切向燃烧室4的内端设高温烟气出口与水解焙烧炉1的炉体内部连通，切向燃烧室4的外端设焙烧炉燃烧器5；焙烧炉燃烧器5的燃料入口连接天然气管道，焙烧炉燃烧器5的助燃气体入口连接助燃风机6的出口；切向燃烧室4的高温烟气出口沿水解焙烧炉1炉体的切线方向设置。
所述助燃风机6为罗茨风机。
所述沸腾床反应器11的床体上设多个气嘴12，气嘴12的进气端与下方的集气室10连通，气嘴12的出气端与上方的水解焙烧炉1炉体连通。
所述沸腾床反应器11的床体上方一侧设出料室13，出料室13的底部设出料口。
所述出料室13的出料口处设水冷螺旋输送机14。
所述热风炉9的一侧设热风炉燃烧器8；热风炉燃烧器8的燃料入口连接天然气管道，热风炉燃烧器8的助燃气体入口连接高压风机7。
本实施例中，一种减少酸洗废液焙烧后氧化铁红中氯离子含量的方法的原理是：浓缩后的酸洗废液通过酸洗废液喷枪2喷入水解焙烧炉1中，酸洗废液喷枪2产生的雾化液滴与切向燃烧室4产生的、沿切向进入水解焙烧炉1的高温烟气接触，液滴中氯化亚铁及氯化铁等瞬间高温分解，产生的氧化铁粉下落至水解焙烧炉1底部的沸腾床反应器11的床体上。沸腾床反应器11通过气嘴12通入加热用的热风，热风来自热风炉9，热风炉9以天然气为燃料，使用高压风机7提供助燃风，燃烧后产生高压高温的热风。氧化铁粉在沸腾床反应器11的床体上被热风炉产生的高温高压烟气托起，剧烈碰撞，实现二次焙烧。停留一段时间后，随着床体上料层升高，二次焙烧后的氧化铁粉从侧面的采出口流入出料室13，最后通过水冷却螺旋出料机14送出水解焙烧炉1。沸腾床反应器二次焙烧的烟气与水解焙烧炉1内一次焙烧产生烟气一起从水解焙烧炉1顶部的气体出口3逸出送往后续的旋风分离器。
采用本实施例所述焙烧系统及方法进行生产的过程见实施例1-3。
【实施例1】
本实施例中，生产过程如下：
以天然气作为热源，在焙烧系统中进行反应，水解焙烧炉炉顶温度为400℃，炉底温度为1100℃，将经预浓缩器浓缩后的酸洗废液喷入焙烧炉中，每小时处理酸洗废液3.2m3。
焙烧炉的切向燃烧室温度为1100℃，沸腾床反应器中的热风温度为1000℃，压力为40Kpa，氧化铁粉在沸腾床反应器器中停留时间为2h。
经水冷螺旋输送机收集的氧化铁红粉末，重量为520kg/h，其中Fe2O3含量为99.4％wt，Cl含量为0.08％wt；氧化铁红粉末的中位粒径为1.5微米。
【实施例2】
本实施例中，生产过程如下：
以天然气作为热源，在焙烧系统中进行反应，水解焙烧炉炉顶温度为500℃，炉底温度为1200℃，将经预浓缩器浓缩后的酸洗废液喷入焙烧炉中，每小时处理酸洗废液3.2m3。
焙烧炉的切向燃烧室温度为1200℃，沸腾床反应器中的热风温度为900℃，压力为30Kpa，氧化铁粉在沸腾床反应器器中停留时间为4h。
经水冷螺旋输送机收集的氧化铁红粉末重量为515kg/h，其中Fe2O3含量为99.5％wt，Cl含量为0.06％wt；氧化铁红粉末的中位粒径为0.5微米。
【实施例3】
本实施例中，生产过程如下：
以天然气作为热源，在焙烧系统中进行反应，水解焙烧炉炉顶温度为470℃，炉底温度为1150℃，将经预浓缩器浓缩后的酸洗废液喷入焙烧炉中，每小时处理酸洗废液3.2m3。
焙烧炉的切向燃烧室温度为1150℃，沸腾床反应器中的热风温度为950℃，压力为35Kpa，氧化铁粉在沸腾床反应器器中停留时间为3h。
经水冷螺旋输送机收集的氧化铁红粉末，重量为518kg/h，其中Fe2O3含量为99.5％wt，Cl含量为0.07％wt；氧化铁红的中位粒径为1微米。
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 (1)
1.一种减少酸洗废液焙烧后氧化铁红中氯离子含量的方法，其特征在于，基于一种焙烧系统实现，所述焙烧系统包括水解焙烧炉、热风炉及沸腾床反应器；所述水解焙烧炉的顶部设气体出口及多个酸洗废液喷枪，中部设切向燃烧室，底部设沸腾床反应器；沸腾床反应器的底部设集气室与热风炉顶部的热风出口连通；所述气体出口设于水解焙烧炉的中心位置，多个酸洗废液喷枪沿周向均匀设于气体出口的外围；所述切向燃烧室为多个，沿水解焙烧炉的周向均匀设置；切向燃烧室的内端设高温烟气出口与水解焙烧炉的炉体内部连通，切向燃烧室的外端设焙烧炉燃烧器；焙烧炉燃烧器的燃料入口连接天然气管道，焙烧炉燃烧器的助燃气体入口连接助燃风机的出口；切向燃烧室的高温烟气出口沿水解焙烧炉炉体的切线方向设置；所述助燃风机为罗茨风机；所述沸腾床反应器的床体上设多个气嘴，气嘴的进气端与下方的集气室连通，气嘴的出气端与上方的水解焙烧炉炉体连通；
所述减少酸洗废液焙烧后氧化铁红中氯离子含量的方法包括如下步骤：
1）将浓缩后的酸洗废液喷入焙烧炉中，喷雾产生的液滴与沿切向进入焙烧炉的1100～1200℃高温烟气接触，液滴经过干燥、成粒、HCl逸出过程生成氧化铁粉末，下落到焙烧炉底部的沸腾床反应器中进行二次焙烧；
2）沸腾床反应器中用于二次焙烧的热风来自热风炉，热风炉由罗茨风机提供助燃风，并产生温度为900～1000℃，压力为30～40kPa的高压高温热风；氧化铁粉末在沸腾床反应器的床体上停留2～4 h后，随着料层升高从侧面的采出口溢出，通过水冷却螺旋出料机移出焙烧炉；经二次焙烧后的氧化铁红粉末平均粒径为0.5～1.5微米，氯离子含量低于0.1%；
3）沸腾床反应器二次焙烧产生的烟气与沿切向进入的高温烟气一道与液滴接触反应，反应后的气体通过焙烧炉顶部的气体出口流出。
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