[发明专利]一种废酸、碱渣以及除尘灰的综合利用方法

说明书

技术领域

本发明属于资源循环利用领域，涉及一种废酸、碱渣以及除尘灰的综合利用方法。

背景技术

钢板是汽车工业、家用电器、集装箱运输以及焊管生产行业的重要原材料。由于放置过久的钢板表面往往会形成一层氧化铁皮，因此钢板冷轧前都需要经过酸洗来除去这层氧化铁皮，这样一来就会消耗大量的盐酸，从而产生了大量的废盐酸。一般来说，冷轧厂产出的废酸中游离盐酸的含量约为10wt％，游离铁离子的含量约为20～30wt％，同时还含有少量的镍离子和钴离子；以一个中小型的冷轧厂为例，其每天废酸量多达数十至上百吨，而目前处理冷轧厂产出的废酸的方法主要有中和法、焙烧法、蒸发法和硫酸置换法等。

中和法是采用大量的石灰与盐酸反应直至达到可排放标准后直接排放。该方法在消耗大量石灰同时，还造成大量废酸中的盐酸和氯化亚铁的浪费。排放后废液中所含的Fe2+被氧化成Fe3+后使水体变为棕色，造成土壤板结，严重影响生态环境。因此,中和法是一种污染物转移的方法，仅适用于处理少量的酸洗废液。

焙烧法是通过高温焙烧回收废酸中的盐酸，同时产生如氯化铁或氧化铁颗粒。该方法主要有喷雾焙烧法和流化焙烧法。喷雾焙烧法是通过将废酸通过焙烧炉顶部的喷嘴喷入炉内，点燃炉内煤气直接加热的方式，最终从尾气中喷淋得到重生盐酸，炉底得到氧化铁颗粒。该方法的焙烧温度一般在600-800℃。流化焙烧法是将废酸喷入含氧化铁流化介质的流化床内，煤气由底部点燃加热，最终得到重生盐酸和氧化铁颗粒。该方法优点在于盐酸回收率大、浓度高，回收的盐酸浓度在20％左右；缺点是投资高，包括占地面积大、设备投入高、运行成本高，土建、结构设计复杂，还包括热源、冷却水的供应。同时所得氧化铁颗粒杂质量大，纯度不高导致价格地。由于其如此高的投入和能耗，目前仅仅能够运用在在大型酸洗机组当中。

蒸发法是在负压环境下蒸发废酸，将盐酸和水从废酸中蒸发出来，经过冷却回收盐酸。所得浓缩液冷却结晶，经固液分离后最终得到约22％左右的盐酸和氯化亚铁晶体。该方法优点在于：土建及设备的投资较小，没有很复杂的结构。但其生产周期较长，处理量不大，而且所得浓缩母液经固液分离后需返回蒸馏，能耗(蒸汽、电等)较高，适合于钢丝、钢管及铁塔等废酸量较小的小型酸洗机组。

硫酸置换法是基于蒸发法而来，由于蒸发法所得盐酸浓度较低，因此在废酸中加入硫酸，硫酸和氯化亚铁发生置换反应，最终得到硫酸亚铁和盐酸。之后在经过负压蒸发、固液分离得到浓度较高的盐酸和硫酸亚铁晶体。该方法所得盐酸浓度较高，同时获得硫酸亚铁。但由于该反应是置换反应，是完全的离子间反应，因此所得酸液中同时存在盐酸和硫酸亚铁，分离难度较大。同时由于硫酸亚铁是可溶物，其溶解度为66.67g，因此，分离有一定的难度，导致所得盐酸的浓度低于理论浓度。如果硫酸过量，回收酸中会含有一定量的硫酸，即常常得到混酸，严重腐蚀设备。另外，由于加入了硫酸，导致成本也相应增加，也会影响效益

纯碱作为基础的大宗型化工产品，自19世纪末诞生以来，就对世界工业的进步贡献了巨大力量。在2010～2014年间，我国纯碱产能由2010年底的2640万吨扩建到2014年的3300万吨，年均增长率约5.2％，成为世界第一纯碱生产大国。但是，与“全球老大”光环相伴相随的，是碱渣排放量第一。虽然我国采用氨碱法纯碱的比重已逐渐下降，但产量占比仍近五到六成左右。按照这个比例，氨碱法产生的纯碱为1400～1700万吨左右。业内普遍认为，每生产1吨纯碱要排放10立方米废液，其中固体含量(干基)约3％。那么，采用氨碱法生产纯碱将会产生450～500万吨碱渣。碱渣中含大量氯离子，pH值较高，在雨水等冲淋作用下又会随水进入土壤，污染地下水。碱渣自发明氨碱法制碱的工艺以来，其所带来的环境问题，在全球范围内一直是一个世纪难题。目前，欧美等发达国家通过淘汰氨碱法的方式来避免碱渣带来的污染。但我国由于技术及资源的限制，氨碱法仍无法完全淘汰，因此，若要处理数量如此庞大的碱渣，需购置价格不菲的专业设备并投入高昂的运行维护费用。在成本面前，各碱厂对碱渣就不做任何处理，直接将碱渣堆积在海边河边，这样势必会占用土地，而且还会危及航道，造成海域、河流不同程度的污染和淤塞，甚至危及水产养殖业。