CN208200400U - 冷轧酸洗废液制备纳米Fe2O3光催化剂的系统 - Google Patents
冷轧酸洗废液制备纳米Fe2O3光催化剂的系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种冷轧酸洗废液制备纳米Fe2O3光催化剂的系统，包括碱液罐、废酸预处理罐、超声波反应釜、固液分离器和流化床焙烧炉；碱液罐、废酸预处理罐分别通过管道与超声波反应釜连接，超声波反应釜通过管道与固液分离器连接，固液分离器的固体出料口与流化床焙烧炉的入口连接；本实用新型通过采用酸碱中和、超声控温水热反应、纳米材料固液分离、流化床焙烧等高新集成技术和工艺，实现工业上直接批量制备纳米Fe2O3光催化剂，相对于传统的废酸喷雾焙烧法，显著提高产品附加值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种制备Fe2O3光催化剂的系统，尤其涉及一种采用冷轧酸洗废液制备纳米Fe2O3光催化剂的系统。
背景技术
在冶金企业冷轧生产线，为改善钢材表面结构或对表面进行加工处理，常利用强酸的腐蚀作用对钢材表面进行清洗；而当清洗进行到一定程度，洗液中酸浓度便会降低，需要更换新酸以维持合适的酸洗速度；外排的残酸废液主要成分是氯化亚铁溶液；目前，业内对冷轧生产线外排的废酸普遍通过流化床焙烧炉，采用喷雾焙烧法进行处理：废酸在流化床焙烧炉内喷成雾状，在 550-650℃的高温环境下，氯化亚铁分解为氯化氢气体和氧化铁粉。但采用此工艺制备的氧化铁粉末多为微米级，产品多用于颜料或者作为磁性材料的预处理原料，产品附加值较低。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种冷轧酸洗废液制备纳米Fe2O3光催化剂的系统，采用该系统能够直接批量制备出高附加值的纳米级Fe2O3光催化剂，解决背景技术缺陷。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：
一种冷轧酸洗废液制备纳米Fe2O3光催化剂的系统，包括碱液罐、废酸预处理罐、超声波反应釜、固液分离器和流化床焙烧炉；碱液罐、废酸预处理罐分别通过管道与超声波反应釜连接，超声波反应釜通过管道与固液分离器连接，固液分离器的固体出料口与流化床焙烧炉的入口连接。
上述的一种冷轧酸洗废液制备纳米Fe2O3光催化剂的系统，所述废酸预处理罐顶部装有温度传感器及铁离子检测仪，顶部设有废酸加入口和废气排放口，侧壁开有废钢加入口，内部设有蒸汽换热器；所述超声波反应釜包括釜体、安装于釜体内部的搅拌器和设于釜体外壁的超声波发生器；釜体顶部设有高温气体入口，釜体内部设有温度传感器、液位传感器及pH计；所述固液分离器包括高速离心机，固液分离器顶部设有入口，底部设有固体出料口和废液排放口；所述流化床焙烧炉包括产品出料口和尾气排放管。
上述的一种冷轧酸洗废液制备纳米Fe2O3光催化剂的系统，所述碱液罐通过管道与超声波反应釜顶部的碱液入口连接；废酸预处理罐的废酸出口通过管道与超声波反应釜侧壁的液体入口连接；超声波反应釜的固液混合物出口通过管道与固液分离器的顶部的入口连接；每根管道上分别安装有流量控制阀和液体泵。
采用本系统进行纳米Fe2O3光催化剂的制备方法包括以下步骤：
A、冷轧废酸原料酸碱中和：将冷轧酸洗废液、废钢分别加入废酸预处理罐中，反应后沉淀得到上层清液，当铁离子检测仪检测到上层清液的铁离子浓度达到0.6-1.8mol/L后，启动盘绕在废酸预处理罐底部的蒸汽换热器对上层清液加热，当上层清液加热至80-95℃后，引入超声波反应釜内与碱液进行中和反应；通过观察液位传感器控制液体总体积占超声波反应釜总容积的2/3；
B、超声波反应釜内的水热反应：启动搅拌器进行均匀调质，控制液体pH值稳定在9-11后停止加入碱液；高温气体通入超声波反应釜内进行温度补偿，使超声波反应釜内温度保持在160-280℃，保持3-5h；当超声波反应釜内温度达到160-280℃后，即开始进行水热反应，将水热反应时间平均分为三段，在每个时间段的起始点启动均匀布置在超声波反应釜外侧的多个超声波发生器，三个时间段分别超声20、30和10min，超声结束后，搅拌器停止搅拌；超声波发生器依靠电力提供超声波动力，超声波通过釜体外壳的金属介质进入液体内，影响水热反应，避免大颗粒固体物的聚集；
C、固液分离：水热反应结束后，固液共存的混合物由液体泵输送至固液分离器，超声波反应釜内的混合物完全输送至固液分离器后，启动固液分离器内的高速离心机，转速保持在5000-7000r/min，保持5min，分离出的液体由废液排放口排出，纳米级固体经固体出料口进入流化床焙烧炉；
D、流化床焙烧炉制备出产品：纳米级固体经固体出料口进入流化床焙烧炉后，热风控制流化床温度稳定在150-350℃，焙烧时间约60-90min后，产品由产品出料口排出，蒸发的液体经尾气排放管排放。
本实用新型的有益效果是：
利用本实用新型的制备系统，通过采用酸碱中和、超声控温水热反应、纳米材料固液分离、流化床焙烧等高新集成技术和工艺，可实现工业上直接批量制备纳米Fe2O3光催化剂，显著提高产品附加值。
附图说明
图1为本实用新型系统的结构示意图；
图中标记为：碱液罐1、废酸预处理罐2、超声波反应釜3、固液分离器4、流化床焙烧炉5、管道6、温度传感器7、铁离子检测仪8、废酸加入口201、废气排放口202、废钢加入口203、蒸汽换热器9、釜体10、搅拌器11、超声波发生器12、高温气体入口301、液位传感器13、pH计14、高速离心机15、固体出料口401、废液排放口402、产品出料口501、尾气排放管502、流量控制阀16、液体泵17、不锈钢管111、喷头112和搅拌桨叶113。
具体实施方式
图1显示，本实用新型一种冷轧酸洗废液制备纳米Fe2O3光催化剂的系统，包括碱液罐1、废酸预处理罐2、超声波反应釜3、固液分离器4和流化床焙烧炉5；碱液罐1通过管道6与超声波反应釜3顶部的碱液入口连接，废酸预处理罐2的侧壁开有废酸出口，通过管道6与超声波反应釜3侧壁的液体入口连接；超声波反应釜3的固液混合物出口通过管道6与固液分离器4顶部的入口连接；固液分离器4的固体出料口401与流化床焙烧炉5的入口连接，保证由固液分离器4分离后的固体物料进入流化床焙烧炉5中；
图1显示，废酸预处理罐2的顶部装有温度传感器7和铁离子检测仪8，温度传感器7用于测量废酸预处理罐2中废钢和废酸反应沉淀后的上层清液温度；铁离子检测仪8利用光学原理对废酸预处理罐2中的铁离子浓度进行测量；废酸预处理罐2的顶部设有废酸加入口201和废气排放口202，侧壁开有废钢加入口203，内部设有蒸汽换热器9，用于加热上层清液；
图1显示，超声波反应釜3包括釜体10、安装于釜体10内部的搅拌器11和设于釜体外壁的多个超声波发生器12；在本实施例中，搅拌器11由不锈钢管111、喷头112和搅拌桨叶113构成，喷头112安装于不锈钢管111的下部，搅拌桨叶113沿喷头112的周向固定；由碱液罐1引出的管道6与不锈钢管111的顶部连接，将碱液由不锈钢管111通入，经喷头112向四周喷射，目的为使超声波反应釜3内的酸碱中和反应更加均匀；釜体10的顶部设有高温气体入口301，用于向超声波反应釜3内部通入高温烟气进行温度补偿，以达到水热反应温度；釜体10的内部设有温度传感器7、液位传感器13及pH计14；
图1显示，固液分离器4包括高速离心机15，固液分离器4的顶部设有入口，底部设有固体出料口401和废液排放口402；
图1显示，流化床焙烧炉5包括产品出料口501、尾气排放管502；
图1显示，每根管道6上均安装有流量控制阀16和液体泵17，流量控制阀16用于控制管道6中液体的流量，液体泵17用于提供液体流动的动力。
采用本实用新型制备纳米Fe2O3光催化剂的方法包括以下步骤：
A、冷轧废酸原料酸碱中和：将冷轧酸洗废液、废钢分别加入废酸预处理罐2中，反应后沉淀得到上层清液，当铁离子检测仪8检测到上层清液的铁离子浓度达到0.6-1.8mol/L后，启动盘绕在废酸预处理罐2底部的蒸汽换热器9对上层清液加热，当上层清液加热至80-95℃后，引入超声波反应釜3内与碱液进行中和反应；通过观察液位传感器13控制液体总体积占超声波反应釜3总容积的2/3；
B、超声波反应釜3内的水热反应：启动搅拌器11进行均匀调质，控制液体pH值稳定在9-11后停止加入碱液；高温气体通入超声波反应釜3内进行温度补偿，使超声波反应釜3内温度保持在160-280℃，保持3-5h；当超声波反应釜3内温度达到160-280℃后，即开始进行水热反应，将水热反应时间平均分为三段，在每个时间段的起始点启动均匀布置在超声波反应釜3外侧的多个超声波发生器12，三个时间段分别超声20、30和10min，超声结束后，搅拌器停止搅拌；超声波发生器12依靠电力提供超声波动力，超声波通过釜体10外壳的金属介质进入液体内，影响水热反应，避免大颗粒固体物的聚集；
C、固液分离：水热反应结束后，固液共存的混合物由液体泵17输送至固液分离器4，超声波反应釜3内的混合物完全输送至固液分离器4后，启动固液分离器4内的高速离心机15，转速保持在5000-7000r/min，保持5min，分离出的液体由废液排放口402排出，纳米级固体经固体出料口401进入流化床焙烧炉5；
D、流化床焙烧炉制备出产品：纳米级固体经固体出料口401进入流化床焙烧炉5后，热风控制流化床温度稳定在150-350℃，焙烧时间约60-90min后，产品由产品出料口501排出，蒸发的液体经尾气排放管502排放。
Claims (3)
1.一种冷轧酸洗废液制备纳米Fe2O3光催化剂的系统，其特征在于：它包括碱液罐（1）、废酸预处理罐（2）、超声波反应釜（3）、固液分离器（4）和流化床焙烧炉（5）；碱液罐（1）、废酸预处理罐（2）分别通过管道（6）与超声波反应釜（3）连接，超声波反应釜（3）通过管道（6）与固液分离器（4）连接，固液分离器（4）的固体出料口（401）与流化床焙烧炉（5）的入口连接。
2.如权利要求1所述的一种冷轧酸洗废液制备纳米Fe2O3光催化剂的系统，其特征在于：所述废酸预处理罐（2）的顶部装有温度传感器（7）及铁离子检测仪（8），顶部设有废酸加入口（201）和废气排放口（202），侧壁开有废钢加入口（203），内部设有蒸汽换热器（9）；所述超声波反应釜（3）包括釜体（10）、安装于釜体（10）内部的搅拌器（11）和设于釜体（10）外壁的超声波发生器（12）；釜体（10）顶部设有高温气体入口（301），釜体（10）内部设有温度传感器（7）、液位传感器（13）及pH计（14）；所述固液分离器（4）包括高速离心机（15），固液分离器（4）的顶部设有入口，底部设有固体出料口（401）和废液排放口（402）；所述流化床焙烧炉（5）包括产品出料口（501）和尾气排放管（502）。
3.如权利要求1或2所述的一种冷轧酸洗废液制备纳米Fe2O3光催化剂的系统，其特征在于：所述碱液罐（1）通过管道（6）与超声波反应釜（3）顶部的碱液入口连接；废酸预处理罐（2）的废酸出口通过管道（6）与超声波反应釜（3）侧壁的液体入口连接；超声波反应釜（3）的固液混合物出口通过管道（6）与固液分离器（4）的顶部的入口连接；每根管道（6）上分别安装有流量控制阀（16）和液体泵（17）。
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|---|---|---|---|---|
| CN108439479A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-08-24 | 邯郸钢铁集团有限责任公司 | 冷轧酸洗废液制备纳米Fe2O3光催化剂的系统及方法 |
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