CN114262099B

CN114262099B - 钢件酸洗液回收处理系统

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Publication number: CN114262099B
Application number: CN202111621224.0A
Authority: CN
Inventors: 李洪瑞; 侯成林; 刘璇; 唐行鹏; 王昌鑫; 王晨旭; 曹放; 任翠娟; 王博恒; 郝彦龙; 刘世虎; 郑玉祥; 付丽霞; 门朋朋; 王玉谦
Original assignee: NORENDAR INTERNATIONAL Ltd
Current assignee: NORENDAR INTERNATIONAL Ltd
Priority date: 2021-12-28
Filing date: 2021-12-28
Publication date: 2023-05-19
Anticipated expiration: 2041-12-28
Also published as: CN114262099A

Abstract

本发明公开了一种钢件酸洗液回收处理系统，属于危险废物处理技术领域，包括废酸储池、微电解循环罐、调配池及氧化塔，微电解循环罐与调配池相连，废酸储池内废液分别注入微电解循环罐及调配池内，废液在微电解循环罐内转化为氯化亚铁，通过调配池调节盐酸与亚铁离子的摩尔比为1:1；氧化塔内输入氧气及催化剂，氯化亚铁在氧化塔内催化氧化生产氯化铁。通过微电解+调配+循环喷淋催化氧化技术可在常温常压下快速高效氧化钢件酸洗废液中的二价铁，使其转化为三氯化铁，并通过后续加碱调节盐基度，最终制得聚合氯化铁。本发明能够在常温常压下快速实现二价铁的转化，缩短了反应时间，提高了效率。

Description

钢件酸洗液回收处理系统

技术领域

本发明属于危险废物处理技术领域，尤其涉及一种钢件酸洗液回收处理系统。

背景技术

目前，在金属型材及其制品生产过程中为了清除基材表面的氧化层，通常采用硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸及磷酸等对进行酸洗，随时间的推移，酸洗液酸度降低，生产效率下降；同时盐度增加会在基材表面生成金属盐结晶，影响产品质量，必须定期更换，称之为废酸洗母液，其中含有5%～12%左右的游离酸及大量金属盐，环保部将其列为危险废物，并在《国家危险废物名录》（2021年版）中编号为HW34，表明其具有腐蚀性（C）及毒性（T）的危险特性，严控其产生、收存、转运及最终处置过程。一般生产每吨钢材可产生酸洗废液约55～72kg。企业所产生的废酸大部分经过简单中和处理或不处理直接排放，对环境造成了极大的污染，严重威胁人民生命健康及安全。

对于钢铁工业及铁制品业，酸洗工艺以盐酸酸洗者居多，钢件酸洗废盐酸的成分主要是：游离酸、氯化亚铁和水，其含量随酸洗工艺、操作温度、钢材材质、规格不同而异，一般含氯化亚铁：20～26%，游离酸：5～8%，其余为水。鉴于企业产生的废盐酸一般不处理直接委外或简单的酸碱中和处理后排入现有污水站。由于酸碱中和需消耗大量的碱，且会产生大量氢氧化铁污泥，处理费用昂贵。如果直接委外处理按照现有危废项目管理，每吨委外费用更是高达3000～4000元，普通企业难以承受。另外，一些大型钢厂会采用喷雾焙烧法回收盐酸及氧化铁红，但投资及运行费用高，管理复杂也使得大部分企业难以接受。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢件酸洗液回收处理系统，旨在解决现有技术中钢件酸洗废液采用酸碱中和处理或其它处理方式均存在成本高、投资大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种钢件酸洗液回收处理系统，包括废酸储池、微电解循环罐、调配池及氧化塔，所述微电解循环罐内装有微电解填料，所述微电解循环罐与调配池相连，所述废酸储池内的盐酸废液能够分别注入微电解循环罐及调配池内，废液在微电解循环罐内转化为氯化亚铁，通过调配池调节盐酸与亚铁离子的摩尔比为1:1；所述氧化塔内输入氧气及催化剂，氯化亚铁在氧化塔内催化氧化生产氯化铁。

优选的，所述氧化塔内反应完全的氯化铁输入氯化铁储罐内缓存。

优选的，还包括聚合罐，所述聚合罐内注入液碱和稳定剂，所述氧化塔内反应完全的溶液输入聚合罐，用于使氯化铁聚合反应生成聚合氯化铁。

优选的，所述废酸储池内的废液经提升泵输送至调配池，所述调配池内的溶液经提升泵输送至氧化塔内；所述氧化塔底部的废液经循环泵输送至顶部喷淋组件。

优选的，所述氧化塔的塔体内部自上而下依次为喷淋组件、反应区及循环液区，所述反应区设有多层填料，用于增大氧气与废液的接触反应时间；所述循环液区设有氧气曝气组件，所述氧气曝气组件的曝气管能够浸没于底部废液中，所述塔体的底部出液口通过废液循环组件与塔体顶部喷淋组件的进液口相连，所述废液循环组件包括循环泵及管路，所述循环泵设置于塔体的外部，所述循环泵的进出口分别通过管路与塔体的进液口及出液口连通；所述塔体的侧壁上设有用于添加催化剂的加药口。

优选的，所述喷淋组件包括喷淋主管、多个支管及若干个喷淋头，所述喷淋主管的进口端贯穿塔体的进液口与废液循环组件的管路相连，多个支管间隔设置于喷淋主管上，若干个喷淋头交错设置于支管的下表面上；所述喷淋头为耐腐蚀、耐高温的实心螺旋形防堵塞喷头，所述喷淋头的流量为1kg压力下62.5L/min。

优选的，所述喷淋组件的上方设有除雾器，所述除雾器上方的塔体顶部设有排气孔及压力表，所述排气孔上设有安全阀，用于保持塔体内为微正压状态。

优选的，所述填料为由耐腐蚀材质制作而成的多面空心球填料，每层填料的上方塔体侧壁上设有装填孔；所述反应区的底部填料下方的塔体侧壁上设有pH计、温度计及液位计，用于监控氧化反应过程中的参数。

优选的，所述氧气曝气组件包括氧气主管及与之相连的曝气管，所述氧气主管的进口端贯穿塔体的中部侧壁与外部氧气管路相连，所述曝气管呈十字交叉或环形布置、且通过支架设置在塔体底部，所述曝气管的管壁上设有若干个出气孔，所述出气孔总面积不小于氧气主管的截面积。

优选的，所述曝气管的侧壁两边交替均匀开设出气孔，所述出气孔分别朝向两侧倾斜45°开孔，所述出气孔的孔径为5mm；所述氧气主管的进口设置于塔体内废液的上方、且氧气主管的进口端设有调节阀及安全阀，用于调节氧气进口压力及流量；

所述氧化塔内的氧气进口压力不得大于0.02Mpa，氧气加入量50～100m3/h，所述催化剂为浓度为20%的亚硝酸钠溶液，亚硝酸钠的加入量为1～3g/L；所述氧化塔内每小时循环量约为塔底废酸量的8～10倍，反应时间2～5h。

优选的，所述氧化塔排出的废气输入调配池内。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过微电解+调配+循环喷淋催化氧化技术可在常温常压下快速高效氧化钢件酸洗废液中的二价铁，使其转化为三氯化铁，并通过后续加碱调节盐基度，使得最终成品聚合氯化铁满足《水处理剂-聚氯化铁》（HG/T4672-2014）中的各项指标要求。本发明能够在常温常压下利用氧化塔内循环喷淋增强气液接触面积，提高催化剂和氧化剂的利用效率，快速实现二价铁的转化；并将氧化塔排出未反应的氧化剂及催化剂输送至调配池内，起到了预氧化的作用，从而进一步缩短了反应时间，提高了效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例中废液的处理流程图；

图2是本发明实施例中所用氧化塔的结构示意图；

图3是本发明实施例中喷淋组件的俯视图；

图4是本发明实施例中曝气管的断面示意图；

图5是图4中曝气管的仰视图；

图中：1-塔体，2-填料，3-曝气管，4-喷淋主管，5-支管，6-喷淋头，7-除雾器，8-排气孔，9-压力表，10-氧气主管，11-出液口，12-进液口，13-排污口，14-裙带，15-支架，16-出气孔，17-装填孔，18- pH计接口，19-温度计及液位计接口，20-废液进料口,21-加药口，22-检修孔。

具体实施方式

下面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的一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明提供的一种钢件酸洗液回收处理系统，包括废酸储池、微电解循环罐、调配池及氧化塔，所述微电解循环罐内装有微电解填料，所述微电解循环罐与调配池相连，所述废酸储池内的盐酸废液能够分别注入微电解循环罐及调配池内，废液在微电解循环罐内转化为氯化亚铁，通过调配池调节盐酸与亚铁离子的摩尔比为1:1；所述氧化塔内输入氧气及催化剂，氯化亚铁在氧化塔内催化氧化生产氯化铁。其中，微电解循环罐采用专利号为CN203999071U中公开的旋流微电解反应器，微电解填料为铁碳填料，废酸液在该设备中停留时间为30~60min，可根据废酸中游离酸含量做相应调整，主要通过微电解作用，消耗废酸液中的游离酸，并转化为氯化亚铁储存，作为调配原料使用，其余废酸液直接泵入调配池。

若氧化塔内废液催化氧化后测得各项指标达标，且无需制成聚合氯化铁，则可将氧化塔内反应完全的溶液泵至氯化铁储罐内缓存。

在本发明的另一个具体实施例中，若需制成聚合氯化铁，则将氧化塔内溶液泵入聚合罐，在聚合罐内注入液碱调盐基度，使氯化铁聚合反应生成聚合氯化铁，同时投加稳定剂磷酸二氢盐，保证成品几个月内不出现沉淀，回收工作完成。

在各工序操作过程中，所述废酸储池内的废液经提升泵输送至调配池，所述调配池内的溶液经提升泵输送至氧化塔内；所述氧化塔底部的废液经循环泵输送至顶部喷淋组件，进行循环催化氧化。

在本发明的一个具体实施例中，如图2-5所示，所述氧化塔的塔体1内部自上而下依次为喷淋组件、反应区及循环液区，所述反应区设有多层填料2，用于增大氧气与废酸液的接触反应时间；所述循环液区设有氧气曝气组件，所述氧气曝气组件的曝气管3能够浸没于底部废酸液中，所述塔体1的底部出液口11通过废酸液循环组件与塔体1顶部喷淋组件的进液口12相连；所述塔体1的侧壁上设有加药口21，用于向塔体内添加作为催化剂的亚硝酸钠。通过废酸液循环组件将废酸液循环输送至喷淋组件内，再向下喷淋至填料上，利用氧气曝气组件将氧气输送至塔体底部，氧气与废酸液内的氯化亚铁在填料中多次发生催化氧化反应生成氯化铁，既降低了氯化铁的生产成本，又实现了处理酸洗钢件废液的目的，降低了废酸液的处理难度及成本。

在本发明的一个具体实施例中，如图2、3所示，所述喷淋组件包括喷淋主管4、多个支管5及若干个喷淋头6，所述喷淋主管4的进口端贯穿塔体1的进液口与废酸液循环组件的管路相连，多个支管5间隔设置于喷淋主管4上，若干个喷淋头6交错设置于支管5的下表面上。具体制作时，所述喷淋头6选用耐腐蚀、耐高温的实心螺旋形防堵塞喷头，所述喷淋头6的流量为1kg压力下62.5L/min；支管垂直喷淋主管设置，喷淋主管及支管的端部均通过支撑座与塔体内壁相连。其中，喷淋头的数量根据实际情况选择。

进一步优化上述技术方案，如图2所示，所述喷淋组件的上方设有除雾器7，所述除雾器7上方的塔体顶部设有排气孔8及压力表9，所述排气孔8上设有安全阀（图中未画出），用于保持塔体内为微正压状态。当塔体内压力过大时自动打开安全阀排气，并调节排气口阀门开度，当压力过小甚至无压时阀门开度变小，保持微正压即可。借助除雾器可防止排出塔体的气体中带出大量水汽。

在本发明的一个具体实施例中，如图2、4、5所示，所述氧气曝气组件包括氧气主管10及与之相连的曝气管3，所述氧气主管10的进口端贯穿塔体1的中部侧壁与外部氧气管路相连，所述曝气管3呈十字交叉或环形布置、且通过支架15设置在塔1底部，所述曝气管3的管壁上设有若干个出气孔，所述出气孔总面积不小于氧气主管10的截面积。其中，所述曝气管3的侧壁两边交替均匀开设出气孔16，所述出气孔16分别朝向两侧倾斜45°开孔，所述出气孔16的孔径为5mm；所述氧气主管8的进口设置于塔体1内废酸液的上方、且氧气主管8的进口端设有调节阀及安全阀（图中未画出），用于调节氧气压力及流量压力。

具体制作时，氧气主管进口设在塔体中间位置，废酸液上方约200mm处，避免废酸液倒流；借助调节阀及安全阀，随时调节氧气进口压力和流量，并将调节阀及安全阀与控制器相连，实现自控连锁。当压力超过设定值时通过安全阀排空，当压力低于设定值时自动调节阀门开度，加大进气量及压力。

其中，调配池内的溶液经提升泵输送至氧化塔内，可一次性加入约10m³，氧气主管的氧气进口压力不得大于0.02Mpa，氧气加入量50～100m3/h，一天完成氧化反应4次，每次反应5h；所述催化剂为浓度为20%的亚硝酸钠溶液，亚硝酸钠的加入量为1～3g/L；所述氧化塔内每小时循环量约为塔底废酸量的8～10倍，反应时间2～5h。

在本发明的一个具体实施例中，所述废酸液循环组件包括循环泵及管路（图中未画出），所述循环泵设置于塔体1的外部，所述循环泵的进出口分别通过管路与塔体1的进液口12及出液口11连通。

在本发明的一个具体实施例中，如图2所示，所述反应区的底部填料2下方的塔体侧壁上设有安装pH计、温度计及液位计的接口，用于监控催化氧化反应过程中的参数。可在塔体侧壁上预留三个接口，分别为pH计接口18、温度计及液位计接口19，方便安装pH计、温度计及液位计；以及废酸液进料口20，可提前将废酸液注入到塔体内。

作为一种优选结构，所述填料2为由耐腐蚀材质制作而成的多面空心球填料，每层填料2的上方塔体侧壁上设有装填孔17，方便向塔体内装填填料，同时装填孔也可作为检修孔。

具体制作时，所述填料2为三层，每层填料2高度为800mm，相邻填料2层间距为400mm。另外，塔体的底部还设有检修孔22、排污口13及取样口，方便随时观测反应情况，及时调整参数；所述塔体1的侧壁上设有多个加药口21，根据工艺要求向塔体内注入催化剂及碱剂，方便进行后序处理。同时，塔体的底部四周设有加固用的裙带14，确保立式塔体的稳定性。

进一步优化上述技术方案，如图1所示，所述氧化塔排出的废气输入调配池内。氧化塔排出的气体中含有未反应的氧化剂及催化剂（氧气及氮氧化物），在氧化塔微正压下自行导入调配池内，能够起到预氧化的作用，从而进一步缩短了反应时间，提高了效率。

综上所述，本发明所需四个工段分别为铁碳内电解、调配、循环喷淋催化氧化、调盐基度，在铁碳内电解工段中，废盐酸通过微电解循环罐，通过铁碳填料将废酸中的游离酸消耗，使其转化为氯化亚铁，反应结束后暂存至氯化亚铁储罐调配用；在调配工段中通过调节废酸中盐酸及亚铁离子的摩尔比接近1:1，当酸不足时补充盐酸，当铁不足时补充氯化亚铁，配好后待反应；在循环喷淋催化氧化工段，常温常压下，在氧化塔内通过投加亚硝酸钠及氧气进行催化氧化二价铁为三价铁（最终生成氯化铁），并通过内循环喷淋增强气液接触面积，提高催化剂和氧化剂的利用效率，同时保持氧化塔内微正压，剩余的混合气体（氧气及氮氧化物）从塔顶导出至调配池，进一步预氧化未反应的原废酸液，缩短后续反应时间；在调盐基度工段，通过投加氢氧化钠及稳定剂使氯化铁发生聚合反应，生成聚合氯化铁，最终形成成品，满足《水处理剂-聚氯化铁》（HG/T4672-2014）中的各项指标要求，可外售。采用本发明处理后废酸中二价铁、三价铁、游离酸、盐基度、密度及各种重金属均可稳定达标，具有良好的效果。

以下为采用本发明处理某钢件酸洗废盐酸的具体实施例中，各项基本指标如下：

反应前原液指标：

反应条件：

处理后成品指标：

由此可见，达到《水处理剂-聚氯化铁》（HG/T4672-2014）中要求的指标，有着良好的处理效果。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他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推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims

1.一种钢件酸洗液回收处理系统，其特征在于：包括废酸储池、微电解循环罐、调配池及氧化塔，所述微电解循环罐内装有微电解填料，所述微电解循环罐与调配池相连，所述废酸储池内的盐酸废液能够分别注入微电解循环罐及调配池内，废液在微电解循环罐内转化为氯化亚铁，通过调配池调节盐酸与亚铁离子的摩尔比为1:1；所述氧化塔内输入氧气及催化剂，氯化亚铁在氧化塔内催化氧化生产氯化铁；氧气进口压力不大于0.02Mpa；所述氧化塔排出的废气输入调配池内；所述废酸储池内的废液经提升泵输送至调配池，所述调配池内的溶液经提升泵输送至氧化塔内；

所述氧化塔的塔体内部自上而下依次为喷淋组件、反应区及循环液区，所述反应区设有多层填料，用于增大氧气与废液的接触反应时间；所述循环液区设有氧气曝气组件，所述氧气曝气组件的曝气管能够浸没于底部废液中，所述塔体的底部出液口通过废液循环组件与塔体顶部喷淋组件的进液口相连，所述废液循环组件包括循环泵及管路，所述循环泵设置于塔体的外部，所述循环泵的进出口分别通过管路与塔体的进液口及出液口连通；所述塔体的侧壁上设有用于添加催化剂的加药口；

所述喷淋组件包括喷淋主管、多个支管及若干个喷淋头，所述喷淋主管的进口端贯穿塔体的进液口与废液循环组件的管路相连，多个支管间隔设置于喷淋主管上，若干个喷淋头交错设置于支管的下表面上；所述喷淋头为耐腐蚀、耐高温的实心螺旋形防堵塞喷头，所述喷淋头的流量为1kg压力下62.5L/min；

所述喷淋组件的上方设有除雾器，所述除雾器上方的塔体顶部设有排气孔及压力表，所述排气孔上设有安全阀，用于保持塔体内为微正压状态。

2.根据权利要求1所述的钢件酸洗液回收处理系统，其特征在于：所述氧化塔内反应完全的氯化铁输入氯化铁储罐内缓存。

3.根据权利要求1所述的钢件酸洗液回收处理系统，其特征在于：还包括聚合罐，所述聚合罐内注入液碱和稳定剂，所述氧化塔内反应完全的溶液输入聚合罐，用于使氯化铁聚合反应生成聚合氯化铁。

4.根据权利要求1所述的钢件酸洗液回收处理系统，其特征在于：所述填料为由耐腐蚀材质制作而成的多面空心球填料，每层填料的上方塔体侧壁上设有装填孔；所述反应区的底部填料下方的塔体侧壁上设有pH计、温度计及液位计，用于监控氧化反应过程中的参数。

5.根据权利要求1所述的钢件酸洗液回收处理系统，其特征在于：所述氧气曝气组件包括氧气主管及与之相连的曝气管，所述氧气主管的进口端贯穿塔体的中部侧壁与外部氧气管路相连，所述曝气管呈十字交叉或环形布置、且通过支架设置在塔体底部，所述曝气管的管壁上设有若干个出气孔，所述出气孔总面积不小于氧气主管的截面积。

6.根据权利要求5所述的钢件酸洗液回收处理系统，其特征在于：所述曝气管的侧壁两边交替均匀开设出气孔，所述出气孔分别朝向两侧倾斜45°开孔，所述出气孔的孔径为5mm；所述氧气主管的进口设置于塔体内废液的上方、且氧气主管的进口端设有调节阀及安全阀，用于调节氧气进口压力及流量；所述氧化塔内的氧气进口压力不得大于0.02Mpa，氧气加入量50～100m³/h，所述催化剂为浓度为20%的亚硝酸钠溶液，亚硝酸钠的加入量为1～3g/L；所述氧化塔内每小时循环量约为塔底废酸量的8～10倍，反应时间2～5h。