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钢铁行业酸洗水分离金属——特种吸附工艺

             来源:江苏海普功能材料有限公司 阅读:1180 更新时间:2021-09-27 09:40

 

一、钢铁行业酸洗废水来源及危害

 

随着我国工业经济的快速发展,带动了钢铁行业的迅猛发展,钢铁原件在冷轧、电镀、喷涂前都要经过酸洗,以清除表面的氧化物,产生酸洗废水,酸洗废水主要主要成分为SO42-、H+、Fe2+、Na+、Cr6+、F-、Ni等,其中Cr6+、F-、Fe2+为主要污染物。
若该类废酸直接排放到环境中危害巨大,会导致农作物枯死;会腐蚀钢筋、下水道等设备;会导致土壤疏松、钙化;高酸度水也会使人的健康受到极大损坏等。该类型废酸处理费用高,同时作为金属离子和酸,此类废酸极具回收价值,如果将其回收将大大减少对环境危害,解决环保问题,同时能够为企业有效的降低成本,带来显著的经济效益。
 

 

二、钢铁行业酸洗废水常见处理方法

 

1、中和沉淀法
早期,对于含酸1%以下的酸性工业废水一般采用化学中和法进行处理。具体方法有:酸、碱废水中和、投药中和、过滤中和等。其中过滤中和一般适用于含油和盐较少,含酸浓度不高(硫酸小于2g/L盐酸、硝酸小于20~30g/L)的酸性废水,该法一般不用于不锈钢酸洗废水处理。
处理钢铁酸洗废水最常用的是石灰中和法,向废水中投入NaOH/石灰,将pH调节至8-9,铁、铬、镍等金属离子反应生成氢氧化物沉淀,氟离子则形成氟化钙沉淀,然后进入反应澄清池进行泥水分离,产生的污泥经脱水机干化后做为危险固体废弃物外运处置,上清液经pH调节后进入砂滤器去除残留的悬浮物,最终出水达标排放。
中和法简便易行,但是存在下列问题:
(1) 管理繁琐,不易控制,废水处理量受到限制;
(2) 废水中的硫酸、水、FeO、Fe3O4和FeSO4未能利用;
(3) 处理过程中生成的气体扩散,引起二次污染;
(4) 污泥产生量大,污泥组成复杂,回收困难,不可再利用,危害性大。其污泥主要由氢氧化物沉淀、过量石灰、氟化钙、石灰粉杂质、PAC/PAM药剂、水(约占50%∽65%)等组成,有价值金属盐的含量非常低,基本没有回炼、回收价值,较多的杂质与水份使污泥产生量非常巨大,而且由于重金属的存在(如铬化合物),此类污泥已被列入危险固体废物名单;
(5) 污泥的填埋处置,造成金属资源的浪费与环境的破坏,含酸、铬废水产生的污泥,含有大量的铁、铬、镍等有价值的金属物质,进行填埋处置,不仅需要花费高额的危险固废处置费用,而且还需要侵占大量的土地资源进行填埋,会影响周边居民的生活和地下水的水质。
 
2、浓缩-过滤-自然结晶法
又名铁屑法,先将硫酸废液与铁屑置于一个酸洗槽中充分反应,再将溶液加热到100℃,反应2h,再加热浓缩后自然冷却,使硫酸亚铁结晶析出,最后由甩干机脱水烘干。
该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;产品质量差、生产周期长,比较适合于乡镇企业小型生产。
 
3、浸没燃烧高温结晶法
该法的主要原理是将煤气和空气燃烧,产生高温烟气,直接喷入废酸水,使水分蒸发,浓缩了硫酸,同时析出硫酸亚铁。
该法的优点是热效高,再生酸浓度高,设备较易解决;缺点是酸雾大,需用可燃气体,较适用于处理量大的废酸。
 
4、蒸汽喷射真空结晶法
将废酸液用雾化效率高的喷头喷射到燃烧着的火焰上,使水分蒸发,一般可得到约35%的硫酸和部分FeSO4•H2O。其工作原理是:通过蒸汽喷射器和冷凝器,使蒸发器和结晶器保持一定的真空度。当温度适宜废液通过时,其中的水分在绝热状况下蒸发,从而浓缩了废液,降低了废液温度,相应地降低了硫酸亚铁的溶解度,增加了它的过饱和程度。同时蒸发器中由于硫酸的加入,使硫酸亚铁的过饱和程度进一步提高。在此情况下,硫酸亚铁结晶析出。
此方法要求使用的材质有较高的耐腐蚀性,易于产生二次污染或运行不稳定而不能正常生产。
 
5、碱液-硫酸亚铁共沉淀法
该法是将中和法和硫酸亚铁结合起来处理酸性废水的。其基本原理是:在废水中加入碱液或石灰以中和酸性废水,生成硫酸钠。生成的硫酸钠仍具有一定的溶解度,需投入聚丙烯酰胺絮凝剂,使金属离子聚集沉降。采用两级处理,将第一级处理所得的沉渣用搅拌器搅拌,以破坏沉淀与液相中离子的平衡,再经中和塔,使其充分反应,再进行第二级沉降处理,以获得较好的效果。
 

 

三、海普技术——特种吸附工艺处理

 

针对该废酸的特点、难点和处理要求,海普公司自主研发了一系列高性能特种吸附材料,通过印迹制孔等技术,实现对多孔材料的孔径精准调节,通过化学修饰,增加材料的选择性,增强材料的抗污染性能。针对现有其他工艺存在的分离不到位,出水酸度低等特点,优化酸分离工艺。
我公司处理工艺的基本原理是利用利用吸附剂对无机酸的高选择性,吸附过程中无机酸被吸附,而金属离子则可以通过。吸附饱和后,对吸附材料进行脱附处理,使吸附材料得以再生并重新继续吸附,如此不断循环进行。
吸附剂中富集的酸被水洗脱下来,回收酸可回用;吸附出水为高浓度铁溶液,可以进行处理回用,回收率更高。
案例:某钢铁厂酸洗水分离铁离子进出水参数
 
 

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