CN212559486U - 一种含铝废硫酸回收设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含铝废硫酸回收设备，涉及含铝废硫酸回收设备技术领域，含铝废硫酸回收设备包括用于盛装废硫酸的原料罐、反应装置、冷冻结晶罐、离心装置和膜分离装置，反应装置包括反应罐和硫酸铵罐，硫酸铵罐、原料罐均与反应罐连通，以使废硫酸中的硫酸铝和硫酸铵在反应罐内反应生产硫酸铝铵；冷冻结晶罐与反应罐连通，用于对硫酸铝铵冷冻结晶，以形成硫酸铝铵晶体；离心装置用于分离硫酸铝铵晶体和硫酸溶液，离心装置与冷冻结晶罐相连通；膜分离装置过滤硫酸溶液中的铝离子，膜分离装置与离心装置、原料罐相连通。如此设置，不会产生危险废物，处理成本较低，而且膜分离装置能够回收全部硫酸，膜浓缩液返回原料罐，实现零排放。

Description

一种含铝废硫酸回收设备

技术领域

本实用新型涉及废硫酸处理技术领域，更具体地说，涉及一种含铝废硫酸回收设备。

背景技术

我国铝材的加工主要是通过硫酸去腐蚀氧化铝材，进行铝材表面处理。铝材表面经过硫酸腐蚀后会将金属铝溶解到硫酸中形成铝离子，当硫酸中的铝离子浓度达到一定浓度后，就变成废硫酸。传统处理废硫酸的方法是使用氢氧化钙中和排放，但是中和会产生大量的固体渣，按照国家危废名录，金属和塑料表面酸(碱)洗工艺产生的废腐蚀液、废洗涤液、废槽液、槽渣和废水处理污泥等，其产物均属于危险废物，故中和产生的固体渣也属于危险废物；而且处理成本高，给企业造成一定的负担。另一方面，通过膜技术净化回收硫酸已经工业化，但是硫酸中的铝离子不容易形成硫酸铝固体，无法从溶液中析出，故而只能部分回收硫酸。

因此，如何解决现有技术中中和处理废硫酸产生危险废物、处理成本高，膜技术只能部分回收硫酸的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种含铝废硫酸回收设备以解决现有技术中中和处理废硫酸产生危险废物、处理成本高，膜技术只能部分回收硫酸的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

本实用新型提供了一种含铝废硫酸回收设备，包括：

原料罐，用于盛装废硫酸；

反应装置，包括反应罐和用于盛装硫酸铵的硫酸铵罐，所述硫酸铵罐和所述原料罐均与所述反应罐相连通、以使所述废硫酸中的硫酸铝和所述硫酸铵在所述反应罐内发生化学反应并生成硫酸铝铵；

冷冻结晶罐，用于对所述硫酸铝铵冷冻结晶、以形成硫酸铝铵晶体，所述冷冻结晶罐与所述反应罐相连通；

离心装置，用于分离所述硫酸铝铵晶体和硫酸溶液，所述离心装置与所述冷冻结晶罐相连通；

膜分离装置，用于过滤所述硫酸溶液中的金属离子，所述硫酸溶液中的稀硫酸透过所述膜分离装置，所述膜分离装置与所述离心装置、所述原料罐均相连通。

优选地，所述膜分离装置包括耐酸纳滤膜，且所述离心装置与所述膜分离装置之间设有清液罐，所述清液罐与所述离心装置、所述膜分离装置均相连通。

优选地，所述原料罐和所述反应罐之间设有第一进料泵，所述第一进料泵的进口端与所述原料罐相连通、出口端与所述反应罐相连通。

优选地，所述反应罐与所述冷冻结晶罐之间设有第二进料泵，所述第二进料泵的进口端与所述反应罐相连通、出口端与所述冷冻结晶罐相连通。

优选地，所述离心装置为离心机，所述离心机的进口端连通所述冷冻结晶罐、所述离心机的出口端连通所述膜分离装置，且所述离心机的下端连通有用于回收所述硫酸铝铵晶体的硫酸铝铵槽。

优选地，所述冷冻结晶罐与所述离心装置之间设有砂浆泵。

优选地，所述清液罐和所述膜分离装置之间设有保安过滤器。

优选地，所述清液罐与所述保安过滤器之间设有增压泵。

优选地，所述保安过滤器与所述膜分离装置之间设有高压泵。

优选地，所述膜分离装置的产水端连通有用于回收所述稀硫酸的硫酸回收罐，所述膜分离装置的浓水端与所述原料罐相连通。

本实用新型提供的技术方案中，含铝废硫酸回收设备包括原料罐、反应装置、冷冻结晶罐、离心装置和膜分离装置，原料罐用于盛装含铝的废硫酸，反应装置包括反应罐和硫酸铵罐，硫酸铵罐、原料罐均与反应罐连通，原料罐内废硫酸中的硫酸铝以及硫酸铵罐中的硫酸铵均能进入反应罐内，并在反应罐内反应生成硫酸铝铵；冷冻结晶罐与反应罐连通，用于对硫酸铝铵冷冻结晶，以使硫酸铝铵从溶液中析出，形成硫酸铝铵晶体；离心装置与冷冻结晶罐相连通，离心装置用于分离硫酸铝铵晶体和硫酸溶液；膜分离装置与离心装置、原料罐相连通，离心装置内的硫酸溶液进入膜分离装置内，膜分离装置过滤硫酸溶液中的铝离子，透过膜分离装置的为稀硫酸，未透过膜分离装置的膜浓缩液中铝离子的浓度高，膜浓缩液重新回入原料罐中，用于后期继续生产硫酸铝铵。

如此设置，含铝废硫酸依次经过反应装置、冷冻结晶罐、离心装置和膜分离装置的处理后生成稀硫酸和高浓度的含铝膜浓缩液，稀硫酸可回收使用，膜浓缩液回入原料罐中用于继续生产硫酸铝铵，整个过程未产生危险废物，处理成本低；而且通过冷冻结晶使硫酸铝铵由溶液中析出，最终也生成了能够回收使用的稀硫酸，整个过程回收了全部硫酸，实现零排放。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中含铝废硫酸回收设备的结构示意图。

图1中：

1、原料罐；2、第一进料泵；3、反应罐；4、硫酸铵罐；5、第二进料泵；6、冷冻结晶罐；7、砂浆泵；8、离心机；9、硫酸铝铵槽；10、清液罐；11、增压泵；12、保安过滤器；13、高压泵；14、膜分离装置；15、硫酸回收罐；16、管道。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本具体实施方式的目的在于提供一种含铝废硫酸回收设备，解决现有技术中中和处理废硫酸产生危险废物、处理成本高，膜技术只能部分回收硫酸的问题。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。

请参阅图1，在本实施例中，含铝废硫酸回收设备包括原料罐1、反应装置、冷冻结晶罐6、离心装置和膜分离装置14。原料罐1用于盛装含铝的废硫酸，含铝废硫酸一般含硫酸15-20％，铝离子约15-20g/L。反应装置包括反应罐3和硫酸铵罐4，硫酸铵罐4、原料罐1均与反应罐3连通，原料罐1内废硫酸中的硫酸铝以及硫酸铵罐4中的硫酸铵均能进入反应罐3内，并在反应罐3内发生化学反应生成硫酸铝铵。冷冻结晶罐6与反应罐3连通，用于对硫酸铝铵冷冻结晶，以使硫酸铝铵从溶液中析出，形成硫酸铝铵晶体。具体地，硫酸铝铵在不同温度下的溶解度不同，通过对含有硫酸铝铵的溶液降温，使硫酸铝铵的溶解度减小，这样一来，溶液中就会析出硫酸铝铵晶体；关于如何进行冷冻结晶，此为现有技术中通过化学技术手段可以实现，本文不再详细赘述。离心装置与冷冻结晶罐6相连通，硫酸铝铵晶体和硫酸溶液进入离心装置内，离心装置分离出硫酸铝铵晶体和硫酸溶液。膜分离装置14与离心装置、原料罐1相连通，离心装置内的硫酸溶液进入膜分离装置14内，膜分离装置14过滤硫酸溶液中的铝离子，即硫酸溶液中的稀硫酸透过膜分离装置14，硫酸溶液中的铝离子不能透过膜分离装置14，透过膜分离装置14的稀硫酸中铝离子浓度小于2g/L，可以返回铝材加工工艺使用；而未透过膜分离装置14的膜浓缩液中铝离子浓度高，铝离子浓度达到20g/L，膜浓缩液重新回入原料罐1中，用于后期继续生产硫酸铝铵。

如此设置，含铝废硫酸依次经过反应装置、冷冻结晶罐6、离心装置和膜分离装置14的处理后生成稀硫酸和高浓度的含铝膜浓缩液，稀硫酸可回收使用，膜浓缩液回入原料罐1中用于继续生产硫酸铝铵，整个过程未产生危险废物，处理成本低；而且通过冷冻结晶使硫酸铝铵由溶液中析出，最终也生成了能够回收使用的稀硫酸，整个过程回收了全部硫酸，实现零排放，有助于铝材加工企业实现资源回收和环境保护。

作为可选地实施方式，膜分离装置14包括耐酸纳滤膜，该耐酸纳滤膜为一级耐酸纳滤膜，且离心装置与膜分离装置14之间设有清液罐10，清液罐10与离心装置、膜分离装置14均均通过管道16相连通，即经过离心装置分离后的硫酸溶液先进入清液罐10内，再由清液罐10进入膜分离装置14内。具体地，耐酸纳滤膜专用于酸性环境连续运行工况，膜会优先去除二价和多价离子，单价离子和无机酸通常会完全透过，单价离子和无机酸的透过率高，不会产生渗透压。经过一级耐酸纳滤膜的过滤后，稀硫酸中的铝离子浓度小于2g/L。

优选地，原料罐1和反应罐3之间设有第一进料泵2，第一进料泵2的进口端与原料罐1通过管道16相连通、出口端与反应罐3也通过管道16实现相连通。

如此设置，通过第一进料泵2使得原料罐1内的含铝废硫酸快速均匀地输送至反应罐3内。

优选地，反应罐3与冷冻结晶罐6之间设有第二进料泵5，第二进料泵5的进口端与反应罐3通过管道16相连通、出口端与冷冻结晶罐6也通过管道16实现相连通。

如此设置，通过第二进料泵5使得反应罐3内的硫酸溶液快速均匀地输送至冷冻结晶罐6内。

作为可选地实施方式，离心装置为离心机8，离心机8的进口端通过管道16连通冷冻结晶罐6，从而使硫酸溶液和硫酸铝铵晶体均进入离心机8内，离心机8将二者分离，离心机8的出口端也通过管道16连通膜分离装置14，且离心机8的下端连通有硫酸铝铵槽9，用来回收硫酸铝铵晶体。这样一来，通过离心机8将硫酸溶液中的硫酸铝铵晶体分离出来，为下一步膜分离装置14过滤硫酸溶液做准备。

在优选的实施例中，冷冻结晶罐6与离心装置之间设有砂浆泵7，砂浆泵7的进口端通过管道16连通冷冻结晶罐6，砂浆泵7的出口端通过管道16连通离心机8的进口端。

如此设置，砂浆泵7具有良好的耐腐蚀性、耐磨损性，能够将冷冻结晶罐6内含有硫酸铝铵晶体的硫酸溶液有效泵送至离心机8内。

在优选的实施例中，清液罐10和膜分离装置14之间设有保安过滤器12，保安过滤器12的进口端与清液罐10之间通过管道16相连通、出口端与膜分离装置14之间也通过管道16实现相连通。具体地，保安过滤器12大都采用防腐材料做外壳，内部装过滤滤芯例如PP棉，主要用在多介质预处理过滤之后，反渗透、超滤等膜过滤设备之前；用来滤除经多介质过滤后的细小物质，以确保水质过滤精度及保护膜过滤元件不受大颗粒物质的损坏。

如此设置，保安过滤器12是对硫酸溶液进行一个精密过滤，来满足后续工序对硫酸溶液的要求。

在优选的实施例中，清液罐10与保安过滤器12之间设有增压泵11。具体地，清液罐10和增压泵11的进口端、增压泵11的出口端与保安过滤器12之间均通过管道16实现连通。

如此设置，增压泵11能够有效地增大清液罐10和保安过滤器12之间管道16的压力，使保安过滤器12对硫酸溶液进行快速充分的过滤，提高了工作效率。

作为可选地实施方式，保安过滤器12与膜分离装置14之间设有高压泵13。具体地，保安过滤器12与高压泵13的进口端、高压泵13的出口端与膜分离装置14之间均通过管道16实现连通。

如此设置，高压泵13能够提供高压的动力，进一步提高工作效率。

作为可选地实施方式，膜分离装置14的产水端通过管道16连通有硫酸回收罐15，用于回收稀硫酸，膜分离装置14的浓水端与原料罐1通过管道16相连通。

在优选的实施例中，原料罐1、反应罐3、冷冻结晶罐6、清液罐10以及硫酸回收罐15的材质可以根据具体的使用环境进行设定，本实施例中原料罐1、反应罐3、冷冻结晶罐6、清液罐10以及硫酸回收罐15的材质均优选为耐酸材料，有效的避免了罐体内的酸性物质与罐体本身发生化学反应。

结合上述各个实施例对本含铝废硫酸回收设备进行具体说明，在本实施例中，含铝废硫酸回收设备包括用于盛装含铝废硫酸的原料罐1、硫酸铵罐4、反应罐3、冷冻结晶罐6、离心机8、清液罐10、膜分离装置14、硫酸回收罐15，其中原料罐1、硫酸铵罐4均与反应罐3通过管道16相连通，以使硫酸铝和硫酸铵在反应罐3内生成硫酸铝铵，冷冻结晶罐6与反应罐3通过管道16相连通，以对硫酸铝铵冷冻结晶并生成硫酸铝铵晶体，原料罐1和反应罐3之间设有第一进料泵2，反应罐3与冷冻结晶罐6之间设有第二进料泵5，冷冻结晶罐6与离心机8之间设有砂浆泵7，离心机8通过管道16连通清液罐10和硫酸铝铵槽9，分离的硫酸铝铵晶体落入硫酸铝铵槽9内，而硫酸溶液进入清液罐10内，膜分离装置14与清液罐10、原料罐1、硫酸回收罐15均通过管道16相连通，膜分离装置14用于过滤硫酸溶液中的铝离子，膜分离装置14的膜浓缩液进入原料罐1内，产水端的稀硫酸进入硫酸回收罐15内，且清液罐10与膜分离装置14之间依次设置有增压泵11、保安过滤器12和高压泵13。

如此设置，含铝废硫酸经过处理后生成稀硫酸和高浓度的含铝膜浓缩液，稀硫酸可回收使用，膜浓缩液回入原料罐1中用于继续生产硫酸铝铵，整个过程未产生危险废物，处理成本低；而且通过冷冻结晶使硫酸铝铵由溶液中析出，最终也生成了能够回收使用的稀硫酸，整个过程回收了全部硫酸，实现零排放，有助于铝材加工企业实现资源回收和环境保护。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本实用新型提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种含铝废硫酸回收设备，其特征在于，包括：

原料罐(1)，用于盛装废硫酸；

反应装置，包括反应罐(3)和用于盛装硫酸铵的硫酸铵罐(4)，所述硫酸铵罐(4)和所述原料罐(1)均与所述反应罐(3)相连通、以使所述废硫酸中的硫酸铝和所述硫酸铵在所述反应罐(3)内发生化学反应并生成硫酸铝铵；

冷冻结晶罐(6)，用于对所述硫酸铝铵冷冻结晶、以形成硫酸铝铵晶体，所述冷冻结晶罐(6)与所述反应罐(3)相连通；

离心装置，用于分离所述硫酸铝铵晶体和硫酸溶液，所述离心装置与所述冷冻结晶罐(6)相连通；

膜分离装置(14)，用于过滤所述硫酸溶液中的金属离子，所述硫酸溶液中的稀硫酸透过所述膜分离装置(14)，所述膜分离装置(14)与所述离心装置、所述原料罐(1)均相连通。

2.如权利要求1所述的含铝废硫酸回收设备，其特征在于，所述膜分离装置(14)包括耐酸纳滤膜，且所述离心装置与所述膜分离装置(14)之间设有清液罐(10)，所述清液罐(10)与所述离心装置、所述膜分离装置(14)均相连通。

3.如权利要求1所述的含铝废硫酸回收设备，其特征在于，所述原料罐(1)和所述反应罐(3)之间设有第一进料泵(2)，所述第一进料泵(2)的进口端与所述原料罐(1)相连通、出口端与所述反应罐(3)相连通。

4.如权利要求1所述的含铝废硫酸回收设备，其特征在于，所述反应罐(3)与所述冷冻结晶罐(6)之间设有第二进料泵(5)，所述第二进料泵(5)的进口端与所述反应罐(3)相连通、出口端与所述冷冻结晶罐(6)相连通。

5.如权利要求1所述的含铝废硫酸回收设备，其特征在于，所述离心装置为离心机(8)，所述离心机(8)的进口端连通所述冷冻结晶罐(6)、所述离心机(8)的出口端连通所述膜分离装置(14)，且所述离心机(8)的下端连通有用于回收所述硫酸铝铵晶体的硫酸铝铵槽(9)。

6.如权利要求1所述的含铝废硫酸回收设备，其特征在于，所述冷冻结晶罐(6)与所述离心装置之间设有砂浆泵(7)。

7.如权利要求2所述的含铝废硫酸回收设备，其特征在于，所述清液罐(10)和所述膜分离装置(14)之间设有保安过滤器(12)。

8.如权利要求7所述的含铝废硫酸回收设备，其特征在于，所述清液罐(10)与所述保安过滤器(12)之间设有增压泵(11)。

9.如权利要求7所述的含铝废硫酸回收设备，其特征在于，所述保安过滤器(12)与所述膜分离装置(14)之间设有高压泵(13)。

10.如权利要求1所述的含铝废硫酸回收设备，其特征在于，所述膜分离装置(14)的产水端连通有用于回收所述稀硫酸的硫酸回收罐(15)，所述膜分离装置(14)的浓水端与所述原料罐(1)相连通。

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