钢材盐酸酸洗废液资源化利用:盐酸再生回收与聚铁混凝剂制备

摘要

目前中小型企业对钢材酸洗废液(SteelSpentPicklingLiquor,SPL)的主要处置方法为碱中和沉淀法或委托具危险废物处理处置，但有着泥渣后续处置难、处理费用高、资源浪费等弊端。资源化利用技术被视为酸洗废液处理处置的最佳出路。
　　本文提出了盐酸酸洗废液资源化利用新技术，自行设计了“加盐蒸馏+铁系混凝剂制备”组合工艺，对盐酸再生回收和铁盐综合利用。该工艺包括以下几个步骤:将氯化钙和废酸液搅拌后进行蒸馏操作，收集的冷凝液为再生盐酸，尾气通过水洗涤塔吸收回收稀盐酸，尾气达标排放;剩余的蒸馏母液添加适量水、氧化剂以及稳定剂在常温常压下制备聚铁混凝剂。针对该工艺，本文对以下几个方面展开了研究:
　　(1)分别试验考察了不同氯盐（氯化钾、氯化钠、氯化镁、氯化钙、氯化亚铁、氯化铁）对盐酸蒸馏的影响，结果表明氯化钙和氯化镁能够更大程度地提高氯化氢-水体系的相对挥发度。对盐酸废液分别添加钙、镁氯盐进行蒸馏操作，氯化钙和氯化镁对再生盐酸的浓度差别不大，并且添加量达到1mol/L后，对蒸馏促进效果不明显。添加氯化镁蒸馏时，有大量氯化氢不凝性气体产生，增加了尾气处理负荷，结合氯化钙较廉价的处理成本，确定氯化钙作为添加盐。
　　(2)考察了蒸馏操作条件对后续蒸馏母液制备聚铁混凝剂的影响。结果表明，蒸馏量在大于等于30％时，羟铁比符合国家标准;蒸馏量在30％时，制备的混凝剂对染料废水的色度去除率最佳。Fe-Ferron逐时络合显示蒸馏量影响铁形态分布规律。
　　(3)利用废酸液蒸馏母液自制的混凝剂，分别对模拟染料废水和实际漂染废水进行了混凝试验。结果表明，直接染料的混凝效果最佳，活性染料其次，酸性染料较差;实际漂染废水为活性染料，CODCr为1375mg/L，色度为500倍，经混凝试验，CODCr去除率为48％，色度去除率可达87％。
　　(4)根据试验结果及相应的工艺参数，对排放量2吨/天的盐酸废液资源化处理进行了方案设计。主要处理设备包括蒸馏塔、搅拌反应釜、冷凝器、洗涤塔等，均采用石墨、搪瓷、石墨改性聚丙烯、PP等防腐材料;工程经济分析结果表明，该方案直接收益为1.18万元，间接收益约16万元。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 钢材酸洗废液资源化处理技术研究现状

1．2．1 高温焙烧法(Spray Roasting)

1．2．2 蒸发蒸馏法(Evaporation／Distillation)

1．2．3 结晶法(Crystallization)

1．2．4 离子交换法(Ion-exchange)

1．2．5 液相萃取法(Solvent Extraction)

1．2．6 化学转化法

1．3 聚铁类混凝剂的研究现状

1．3．1 无机盐类混凝剂

1．3．2 无机高分子混凝剂

1．2．3 有机高分子絮凝剂

1．3．4 聚合氯化铁

1．4 本研究的目的及主要内容

2 酸洗废液成分分析

2．1 实验试剂

2．2 酸含量测定方法

2．2．1 方法原理

2．2．2 指示剂选择与用量

2．2．3 掩蔽剂用量

2．2．4 加标回收试验

2．2．5 测定方法

2．3 铁含量测定方法

2．3．1 总铁含量的测定

2．3．2 Fe2+的测定方法

2．4 酸洗废液的成分分析

3 加盐蒸馏回收再生盐酸

3．1 试验仪器及材料

3．2 试验及测定方法

3．2．1 盐酸溶液的盐效应试验

3．2．2 加盐蒸馏盐酸再生试验

3．3 试验结果与讨论

3．3．1 不同盐的种类对蒸馏效果的影响

3．3．2 氯盐添加量对蒸馏效果的影响

3．3．3 蒸馏量对蒸馏效果的影响

3．4 本章小结

4 聚铁混凝剂的制备技术

4．1 试验仪器和材料

4．2 试验及测定方法

4．2．1 聚铁混凝剂的制备

4．2．2 聚铁混凝剂制备的影响因素探讨

4．2．3 聚合氯化钙铁混凝剂的混凝试验

4．2．4 测定方法

4．3 试验结果与讨论

4．3．1 稳定剂用量的确定

4．3．2 蒸馏工艺对混凝剂制备的影响

4．3．3 染料废水混凝试验结果

4．4 本章小结

5 盐酸酸洗废液资源化处理工艺设计方案

5．1 工艺介绍

5．1．1 背景

5．1．2 资源化处理工艺

5．2 工艺及装置设计

5．2．1 工艺流程

5．2．2 主要装置

5．2．3 工艺操作参数

5．3 热能与水耗

5．3．1 热能估算

5．3．2 冷却水估算

5．4 工程经济分析

5．4．1 工程投资概算

5．4．2 运行费用

5．4．3 产品收入

5．4．4 经济可行性分析

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 不足与展望

参考文献

作者简介

参与发表论文和专利情况