不銹鋼酸洗液,一般采用氫氟酸、硝酸混合液。在氫氟酸、硝酸廢酸液中,含有一定量的游離酸及金屬鹽類,特別是其中的氟離子及重金屬離子是非常有害的,任其排放將造成環境污染,引起公害。所以,對氫氟酸、硝酸廢酸液必須進行回收處理。這里簡單介紹幾種廢酸回收處理方法。



 1. 減壓蒸發法


  本(ben)方法是(shi)在真(zhen)空狀態下(xia),采用(yong)(yong)低溫蒸發(fa),經冷凝后回(hui)收酸液(ye),用(yong)(yong)硫酸置換金(jin)屬鹽中(zhong)的硝酸根與氟根并將其(qi)回(hui)收使用(yong)(yong)。濃縮液(ye)經分離后回(hui)收硫酸亞鐵,母液(ye)的硫酸溶(rong)液(ye)作為循環酸,再用(yong)(yong)于回(hui)收系統。


圖 5.jpg


  某型號減壓蒸(zheng)發(fa)回收硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)、氫氟酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)工藝(yi)流(liu)(liu)程示意圖見圖9-5,在(zai)圖9-5中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),來自酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)洗車(che)間的(de)廢(fei)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)用泵(beng)打人(ren)(ren)廢(fei)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)貯(zhu)罐(guan)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)貯(zhu)存。廢(fei)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)總酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)度(du)為(wei)3mol/L~4mol/L,硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)根(gen)為(wei)3mol/L~4.5mol/L,氫氟酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)根(gen)為(wei)1mol/L~1.5mol/L,鐵(tie)(tie)離(li)子(zi)(zi)25g/L,鉻(ge)離(li)子(zi)(zi)3g/L~4g/L,鎳離(li)子(zi)(zi)2g/L~2.5g/L.然后用酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)泵(beng)2打入(ru)(ru)廢(fei)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)計量(liang)罐(guan),借助水(shui)(shui)噴(pen)射泵(beng)所產(chan)(chan)生的(de)真(zhen)空(kong)(kong),吸入(ru)(ru)蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),再流(liu)(liu)入(ru)(ru)加(jia)熱(re)器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),不(bu)斷循(xun)環(huan)(huan)加(jia)熱(re)并吸入(ru)(ru)濃硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan),進(jin)(jin)行置(zhi)換。在(zai)蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)產(chan)(chan)生酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)蒸(zheng)氣,進(jin)(jin)人(ren)(ren)冷(leng)凝器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。冷(leng)凝為(wei)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)和氫氟酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)再生酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan),流(liu)(liu)入(ru)(ru)接(jie)受罐(guan)7中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),再流(liu)(liu)入(ru)(ru)成(cheng)品酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)罐(guan)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),用酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)泵(beng)打入(ru)(ru)車(che)間重復使(shi)(shi)用。蒸(zheng)發(fa)后的(de)殘液(ye)流(liu)(liu)入(ru)(ru)結晶器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)結晶,再流(liu)(liu)人(ren)(ren)離(li)心(xin)機中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)進(jin)(jin)行固(gu)液(ye)分離(li),固(gu)體硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)亞(ya)鐵(tie)(tie)回收。母液(ye)流(liu)(liu)人(ren)(ren)循(xun)環(huan)(huan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)槽中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)作為(wei)循(xun)環(huan)(huan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)再吸人(ren)(ren)蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)作為(wei)載體使(shi)(shi)用。系統中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)所用的(de)真(zhen)空(kong)(kong)由(you)水(shui)(shui)噴(pen)射泵(beng)產(chan)(chan)生。用水(shui)(shui)泵(beng)與水(shui)(shui)槽打循(xun)環(huan)(huan)以節約用水(shui)(shui)。



 2. 溶劑萃取法


  溶(rong)劑萃取法(fa)于1973年在瑞(rui)典(dian)研究成(cheng)功,1975年美國(guo)(guo)也開(kai)始研究;1978年日本日新煉(lian)鋼(gang)公司,在瑞(rui)典(dian)研究的(de)(de)基(ji)礎上(shang),完成(cheng)了不銹鋼(gang)廢酸洗液(ye)中(zhong)硝酸、氫氟酸的(de)(de)工(gong)業回收處理裝置的(de)(de)研究。原西德、日本有(you)關(guan)專家來我國(guo)(guo)的(de)(de)技術交(jiao)流中(zhong)都(dou)提到了這(zhe)個(ge)新方法(fa)。


  萃(cui)取(qu)是在混合物(wu)中加入某種溶(rong)劑(ji),利用混合物(wu)的多種成分在該(gai)溶(rong)劑(ji)中溶(rong)解度的不同(tong)將它(ta)們分離的一種方法。用溶(rong)劑(ji)分離液(ye)體混合物(wu)中各組分的,叫“液(ye)-液(ye)萃(cui)取(qu)”或“溶(rong)劑(ji)萃(cui)取(qu)”。


  萃取(qu)劑(ji)通(tong)常(chang)指液-液萃取(qu)所用的(de)溶劑(ji)。要求溶劑(ji)與被萃取(qu)的(de)溶液不(bu)相混溶,同時又須(xu)對被萃取(qu)的(de)溶質(zhi)具有選擇性(xing)的(de)溶解能力。例如磷酸(suan)三丁酯等。中性(xing)膦酸(suan)酯就是常(chang)用的(de)萃取(qu)劑(ji)。


  溶(rong)劑(ji)萃取法就是利用一種(zhong)能溶(rong)解(jie)混合(he)物(wu)中的(de)一種(zhong)組分(fen),但(dan)不溶(rong)解(jie)其他組分(fen)的(de)溶(rong)劑(ji),溶(rong)解(jie)這(zhe)種(zhong)組分(fen),然(ran)后從(cong)(cong)混合(he)物(wu)中分(fen)離出這(zhe)種(zhong)組分(fen)的(de)過程,從(cong)(cong)而(er)達到分(fen)離、精(jing)制(zhi)所需物(wu)質的(de)方法。


  溶劑萃取法是在常溫下操作(zuo),故耐腐蝕(shi)材料(liao)易解(jie)決,并且(qie)設備簡單,能耗少(shao),又(you)適于構成密封循環系統,故作(zuo)為公害防止技術,近年來,尤其(qi)受(shou)到重視。特別(bie)是環保法律嚴格的(de)瑞典、美國、日(ri)本等國家,已將溶媒萃取應(ying)用于工(gong)業廢水(shui)處理。


圖 6.jpg


  溶(rong)劑淬取(qu)(qu)硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氫(qing)氟(fu)(fu)(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)工(gong)藝流(liu)(liu)程見(jian)圖9-6.在圖9-6中(zhong),廢(fei)液(ye)在第(di)(di)一(yi)萃(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)工(gong)序中(zhong)與有(you)(you)機(ji)溶(rong)媒(mei)(mei)逆流(liu)(liu)接觸;對有(you)(you)機(ji)溶(rong)媒(mei)(mei)分配系數大的(de)硝酸(suan)(suan)(suan)(suan),則(ze)被萃(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)到有(you)(you)機(ji)相(xiang)中(zhong)。第(di)(di)一(yi)萃(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)液(ye)送(song)至反萃(cui)(cui)(cui)工(gong)序中(zhong)。而萃(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)殘液(ye)則(ze)在第(di)(di)二(er)萃(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)工(gong)序繼(ji)續(xu)和有(you)(you)機(ji)溶(rong)媒(mei)(mei)逆流(liu)(liu)接觸,此時分配系數小的(de)無(wu)(wu)機(ji)酸(suan)(suan)(suan)(suan),如(ru)氫(qing)氟(fu)(fu)(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)即被萃(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)。第(di)(di)二(er)萃(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)液(ye)和第(di)(di)一(yi)萃(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)液(ye)合流(liu)(liu)送(song)到反萃(cui)(cui)(cui),來自第(di)(di)二(er)萃(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)工(gong)序的(de)萃(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)殘液(ye)送(song)往中(zhong)和工(gong)序或金屬回收工(gong)序。在反萃(cui)(cui)(cui)工(gong)序中(zhong),采用水為(wei)反萃(cui)(cui)(cui)劑,將有(you)(you)機(ji)相(xiang)與硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氫(qing)氟(fu)(fu)(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)分開。硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氫(qing)氟(fu)(fu)(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)作為(wei)回收酸(suan)(suan)(suan)(suan)被取(qu)(qu)出,送(song)往酸(suan)(suan)(suan)(suan)洗車間再次(ci)使用。反萃(cui)(cui)(cui)了無(wu)(wu)機(ji)酸(suan)(suan)(suan)(suan)后的(de)再生(sheng)有(you)(you)機(ji)溶(rong)媒(mei)(mei),分成兩列并列地(di)送(song)至第(di)(di)一(yi)和第(di)(di)二(er)萃(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)工(gong)序重(zhong)復使用。有(you)(you)機(ji)溶(rong)媒(mei)(mei)的(de)量取(qu)(qu)決(jue)于廢(fei)液(ye)中(zhong)硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)及氫(qing)氟(fu)(fu)(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)濃度。


  該方法使(shi)用的(de)(de)溶劑(ji)是被稱為(wei)(wei)TBP的(de)(de)中(zhong)(zhong)性膦酸(suan)酯,例如(ru)磷(lin)(lin)酸(suan)三(san)丁酯、磷(lin)(lin)酸(suan)三(san)辛酯、磷(lin)(lin)酸(suan)二丁酯或(huo)它們(men)的(de)(de)混(hun)合(he)物,采用煤(mei)油、甲苯、苯、四氯化碳作為(wei)(wei)稀(xi)(xi)釋劑(ji)。一(yi)般是采用煤(mei)油稀(xi)(xi)釋了的(de)(de)75%TBP(磷(lin)(lin)酸(suan)三(san)丁酯),其萃(cui)(cui)取能力取決于預先在廢(fei)液中(zhong)(zhong)加入的(de)(de)硫(liu)酸(suan)或(huo)鹽(yan)(yan)酸(suan)的(de)(de)濃度(使(shi)廢(fei)液中(zhong)(zhong)的(de)(de)硝(xiao)酸(suan)、氫氟(fu)(fu)酸(suan)游離并使(shi)廢(fei)液中(zhong)(zhong)的(de)(de)金屬變成硫(liu)酸(suan)鹽(yan)(yan)或(huo)氯化物,以防(fang)止轉(zhuan)移到有機(ji)相(xiang)中(zhong)(zhong)),兩相(xiang)(水相(xiang)和有機(ji)相(xiang))的(de)(de)流速比以及萃(cui)(cui)取段數。萃(cui)(cui)取法能量(liang)消(xiao)耗少(shao),沒有高(gao)溫(wen)部分,防(fang)腐材料容易解決;使(shi)用的(de)(de)試劑(ji)少(shao),回(hui)收(shou)酸(suan)的(de)(de)價值高(gao)于處理費用;硝(xiao)酸(suan)、氫氟(fu)(fu)酸(suan)回(hui)收(shou)可循環用于酸(suan)洗。操作設備易實現(xian)連續(xu)化、自動化。



3. 中和處理法


  將酸洗廢液用堿(jian)性物質如石灰或石灰乳(ru)進行中和(he)(he)處理(li),分(fen)離澄清液和(he)(he)泥(ni)漿,而(er)分(fen)別廢棄(qi)。但使用石灰中和(he)(he)又要一套配制石灰乳(ru)的設(she)備(bei)(bei),而(er)且有大(da)量中和(he)(he)渣(zha)子處理(li)也是比較困難的。如無配制石灰乳(ru)和(he)(he)清渣(zha)的設(she)備(bei)(bei),也可使用液體的氫氧(yang)化鈉(na)加水稀釋后(hou)與(yu)廢酸中和(he)(he)連同(tong)泥(ni)漿一齊排放。


  用石灰中和的(de)反應機理如下式:


  HF+HNO3+Me(NO3)n+Ca(OH)2→2Me(OH)2+CaF2+Ca(NO3)2+H2O


  注:其中Me代表 Fe+3、Cr+3、Ni+2


  中和處理法(fa)的(de)優(you)點(dian)是處理設(she)(she)備簡單,處理操作容易,中和劑便宜,稀酸廢(fei)液也能同時處理,設(she)(she)備投資少;缺點(dian)是價(jia)格很(hen)貴的(de)氫氟酸、


  硝(xiao)酸和鉻鎳等金屬(shu)中(zhong)(zhong)(zhong)和廢棄(qi)了,生成大(da)量的(de)金屬(shu)氫氧(yang)化(hua)物泥漿處(chu)理(li)困難(nan),同時還需要花(hua)費人工費用(yong)(yong)和中(zhong)(zhong)(zhong)和劑費用(yong)(yong)。澄清(qing)液中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)硝(xiao)酸鈣(gai)排入水體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong),必然會引(yin)起公害和漁(yu)業問(wen)題。中(zhong)(zhong)(zhong)和處(chu)理(li)是最不經濟的(de)方法(fa),作為今后(hou)的(de)處(chu)理(li)方法(fa)是不適用(yong)(yong)的(de),但是目前(qian)對低酸廢水的(de)處(chu)理(li)大(da)部(bu)分(fen)還是采用(yong)(yong)中(zhong)(zhong)(zhong)和法(fa)。



 4. 化(hua)學處理(li)法


 化學處理(li)法是(shi)利用化學反(fan)應(ying)對酸洗廢液中(zhong)的硝酸、氫氟(fu)酸進(jin)行處理(li)和(he)(he)(he)回收(shou)(shou)。處理(li)和(he)(he)(he)回收(shou)(shou)時,可根(gen)據具體情況,利用其中(zhong)一(yi)個或幾個方法進(jin)行硝酸、氫氟(fu)酸廢液的處理(li)和(he)(he)(he)回收(shou)(shou)。


  a. 從酸(suan)洗廢液中回收氟化鈣(gai)和硝酸(suan)銨


  將酸洗廢液加氨進行中和,為防止鐵、鎳、鉻等生成絡鹽,同時將它們以氫氧化物沉淀,并過濾分離,分離后的濾液制成粗硝酸銨。用這個方法可回收高純度的氟化鈣、粗硝酸銨,NHNO3為95%~97%,CaF2為0.01%以下,(NH4)2SO4為2%~3%,其他為1%以下。


  b.從酸洗廢液中回收鉻酸鋇


 將(jiang)酸(suan)洗廢(fei)液用(yong)苛性堿(jian)調pH值為2~3,大部分鐵(tie)生成氫氧化鐵(tie)


  沉淀(dian)(dian),過(guo)濾除去鐵、鎳氫氧(yang)(yang)化(hua)物和氟化(hua)鈣(gai)沉淀(dian)(dian),在濾液(ye)中加(jia)(jia)人氯化(hua)鋇(bei)(bei),以鉻酸(suan)(suan)(suan)鋇(bei)(bei)回收鉻。氧(yang)(yang)化(hua)劑(ji)(ji)用(yong)漂(piao)白粉或次氯酸(suan)(suan)(suan)鈉(na)、氯氣(qi)、溴水、過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)氫、過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)鈉(na)等。除漂(piao)白粉外,其他氧(yang)(yang)化(hua)劑(ji)(ji)必須與石灰(hui)乳一齊使用(yong)。鉻在酸(suan)(suan)(suan)性溶液(ye)中氧(yang)(yang)化(hua)時,加(jia)(jia)入過(guo)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)銨、高(gao)錳酸(suan)(suan)(suan)鉀等強氧(yang)(yang)化(hua)劑(ji)(ji),不加(jia)(jia)熱也能氧(yang)(yang)化(hua)成(cheng)鉻酸(suan)(suan)(suan)。


  在堿性溶液中Cr+3很容易氧化成Cr+6,其反應機理如下:


  Ca+2+2(OH)-1→Ca(OH)2


  Cr+3→Cr+6+3e


  Ba+2+CrO4-2→BaCrO4


  鉻(ge)酸(suan)鋇為黃色結(jie)晶(jing)沉(chen)淀,過(guo)濾脫水得到鉻(ge)酸(suan)鋇的結(jie)晶(jing)粉(fen)末。


 c. 從(cong)酸(suan)洗廢液中回(hui)收(shou)氟硅(gui)酸(suan)鈉、硝酸(suan)鉀、硫化鎳(nie)和(he)鉻制品


  酸洗廢液與可溶性硝酸鹽或二氧化硅反應生成不溶性氟化物,如廢液和二氧化硅反應、放置、過濾。放置液中加入硝酸鉀,經過濾、沉淀、干燥,得到約99.9%白色粉末;濾液通氨中和至pH=7,經過濾從沉淀物中回收鉻制品,在濾液中加入足夠量的KCl使NH,NO3變成KNO3,加熱后,放入(NH4)2S并過濾、干燥。


  反應機理如(ru)下:


    6HF+SiO2→H2SiF6+2H2O


    H2SiF6+2KNO3→K2SiF6+2HNO3


   HN4O3+Fe(NO3)3+Cr(NO3)3+7NO3+6H2O→7NH4NO3+Fe(OH)+Cr(OH)3


   NH4NO3+KCl→KNO3+NH4Cl


(NH4)2+Ni(NO3)2→NiS+2NH4NO3


殘液中含有的KNO3、NH4CI等用蒸發濃縮的方法進行回收和利用。