[发明专利]一种钢铁行业酸洗废液的资源化处理方法

说明书

技术领域

本发明属于废液资源化处理技术领域，具体涉及回收钢铁行业酸洗废液中硫酸和硫酸亚铁的方法。

背景技术

钢管在使用前均需要采用酸洗的方法去除其表面的氧化层，酸洗的条件是硫酸浓度为20～25%，酸洗的温度是50～65℃。当酸洗液中硫酸浓度低于5%，硫酸亚铁浓度达到250g/L时，便不能满足生产要求，需要更换酸洗液，更换下来的酸洗液就是通常所说的酸洗废液。由于严重的腐蚀性，已被列入《国家危险废物名录》。

目前钢铁行业（硫酸）酸洗废液处理技术主要有7大类方法。

1.中和处理法：一般采用石灰、电石渣或烧碱对其进行中和处理，使pH值达到国家排放标准后排放。中和法简便易行，但管理繁琐不易控制，废酸处理量受到限制，而且酸洗废液中的硫酸、FeSO₄等资源没有得到有效利用。当钢铁企业酸洗废液的处理单位，与其他企业的废碱液处理单位距离较近时，可考虑利用酸碱废液相互中和，达到以“废”治“废”的目的。

其缺点是当废酸量和浓度变化较大时，处理效果往往难于保证，需增设调节池或补充中和剂。

2.结晶法：结晶回收硫酸亚铁通常有3种方法：

①将酸洗废液冷却至-5～10℃，大部分硫酸亚铁以FeSO₄·7H₂O晶体形式析出；  　　           

②酸洗废液经加热浓缩后，冷却至常温（20～25℃），硫酸亚铁以FeSO₄·7H₂O晶体析出； 　　③在酸洗废液中加入硫酸用以盐析硫酸亚铁，析出FeSO₄·7H₂O晶体。

降低回收硫酸亚铁成本和提高效率，采用硫酸盐析和适当降温相结合的办法是经济有效的。

3.纳滤膜分离：该技术主要是利用纳滤膜对硫酸和硫酸亚铁的截留率不同，在压力的作用下，将大分子水合硫酸亚铁截留在膜的一侧，而让小分子的硫酸透过膜，实现两者的分离，然后对浓缩母液进行降温处理，使水合硫酸亚铁形成结晶析出。纳滤膜分离技术具有膜体耐热、耐酸碱性能好、操作压力低、集浓缩与透析为一体等特点。

纳滤膜分离法只有在酸洗废液产量比较大的场合下使用，才具有一定的经济性。这主要是因为纳滤膜分离法需要较高的设备投入，在运行过程中也有较高的能耗，只有达到一定的处理规模后，才可以实现收支平衡。 　 

4.电渗析法：电渗析法回收酸的关键在于离子交换膜的选用，一般阴离子交换膜，H⁺容易透过，电流效率比较低，因此应采用H⁺难透过性阴离子膜，以提高电流效率；另外，从含有金属离子的酸废液中回收酸时，金属离子也会透过阳离子交换膜，因此选用阳离子交换膜时可选用一价离子交换膜，以进一步提高回收酸的纯度。电渗析法也可以回收酸洗废液中的硫酸，并且提取其中的铁。该法的优点是设备简单，回收效率高；缺点是耗电量太高。     

5.铁屑法：该法先将硫酸废液与铁屑置于一个反应槽中充分反应，再将溶液加热到100℃，反应2h，加热浓缩后自然冷却，使硫酸亚铁结晶析出，最后由离心机脱水烘干。

铁屑法可以从酸洗废水中回收低、中、高三级硫酸亚铁，供工农业、医药、化学试剂用。具有简单易操作、投资少、费用低等优点，但只能回收硫酸亚铁，不能回收硫酸，处理能力小，残液需要再处理；产品质量差、生产周期长，适用于废液排放量不大，Fe²⁺含量较高的中小钢铁企业硫酸酸洗废水的处理。    

6.生物法：通常的氧化酸洗废液法都是在pH较高的条件下进行的。国外研究结果表明，可以利用微生物硫细杆菌氧化二价铁盐，然后再水解生成黄铵铁钒、FeOHSO₄和α-Fe₂O₃。该生物氧化法的一个优势就是可以在很低的pH下进行，通常可低至pH=1.4~1.5。该方法需要在NH₄⁺存在的条件下才能顺利进行。

处理过的液体中，剩余的铁离子的质量浓度低至0.2g/L，而硫酸的浓度已高于原始酸洗用液(0.3mol/L)，所以可以直接重新回到酸洗生产线，循环利用。