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不锈钢酸洗废酸处理与资源化利用

2020-07-15 14:02:59   来源:富宝资讯   打印

  不锈钢问世颠覆了人们对钢总会生锈的认知,其优良的机械性能和良好外观受到消费者的喜爱。不断扩大的应用领域带来了不断增长的市场需求,使不锈钢长期保持不减的发展势头。

  不锈钢的外观质量是经过酸洗得到的。酸洗过程排出废酸,酸液中含有的腐蚀性酸及重金属对生物链有害,直接排放不被允许,废酸的处理成为不锈钢生产发展的重要制约因素。

  一、不锈钢废酸处理现状

  目前,对不锈钢酸洗废酸、废液的处理总体上处于无害化,减量化阶段。

  无害化处理废酸的基本工艺是石灰中和法。

  利用石灰作中和剂,除价格优势外,还有石灰中的钙是除去废酸中氟离子的元素,这是用其它碱作中和剂时不具备的。

  石灰中和法处理废酸的优点在于成本低,工艺成熟,操作简单,适用面广,但这一方法具有众所周知的缺陷是过程中产生危险固废——酸泥。

  石灰中和废酸同时使酸液中的金属离子成氢氧化物沉淀。沉淀的酸泥中金属总品位低,再利用价值小。酸泥长期堆放,重金属被氧化成有毒的可溶性盐污染地表及地下水。酸泥成二次污染物,需再花代价处置,即浪费了金属资源又加大了处理成本。

  减少污泥最有效,最直接的方法是降低废酸排放。沿着废酸减排——酸泥量减少——环境风险降低的思路,人们开始了从废酸中回收酸的技术研究。一些不锈钢厂采用简单沉淀,取上清液返回酸洗线再使用,也收到了减排废酸的效果。

  国外开发了喷雾焙烧,扩散渗析等多种回收酸技术,这些技术的应用使废酸处理从无害化进入减量化阶段。减量化处理废酸的工艺是酸回收+石灰中和。

  不锈钢酸洗液判废的标准与其他废酸不同,酸洗液废与不废不是根据酸是否失去酸洗功能。判废的原因是酸液中的金属离子会结晶析出沉淀在钢材表面影响表观质量。经验数值是当酸泥液中金属离子含量在40g—60g/L时,可能结晶析出造成钢材酸洗质量不合格。此时,虽然游离酸含量很高,酸洗功能不减,仍然判为废酸排出。废酸的这一特点为酸回收提供了较大的生存空间。

  喷雾焙烧技术在酸回收推广应用中占有很大比例。该技术经引进、消化、提高,设备已国产化并规模装备了酸洗生产线,成为减量化处理废酸的标志。

  这一方法高温焙烧废混酸,使得硝酸氢氟酸气化,经冷却、洗涤、吸收后再生返回生产线使用。金属离子在高温氧化条件下成金属氧化物回收,处理过程无水,无废渣实现了零排放。得到的再生酸和金属氧化物有价,同时产生经济效益,可冲抵废酸处理成本。根据这些优点,一段时间来人们认为喷雾焙烧技术可成为废酸资源化利用的发展方向。

  但是实践证明,这一方法只能实现废酸减量排放,明显的两项内生不足限制了它的资源回收作用和推广应用范围。

  第一项不足是对所处理的废酸种类有强选择性。由于喷雾焙烧技术的关键是混酸雾化,只有经过繁复的预处理后的洁净混酸才能满足喷嘴雾化要求。于是预处理产生的不洁净混酸,不宜处理的废硫酸和低浓度混酸洗水都不能用此法处理,这些废酸液还只能用石灰中和法兜底。对处理酸种类的选择性限制了它在资源回收的作用。

  第二项不足是经济性差

  这一方法的高温焙烧强腐蚀酸的工况条件给设备选择材料的抗腐蚀性提出了很高的要求,设备投资巨大是不可避免的,运行中能耗大、维护难,开动率较低等,汇成的高运行成本只有大型企业有能力承担,在中小企业推广难度大。

  在常温常压下作业的扩散渗析法回收酸在多领域已成功应用,但在不锈钢领域的应用较少,扩散渗析法的优缺点与喷雾焙烧法相反。

  扩散渗析法是利用废酸与清水浓度差作动力来回收游离酸的。作业时不消耗能源,连续性作业,操作维护简单、运行成本低是其优点。但此法还需排出含金属离子的等量残渣,达不到喷雾焙烧无水无排放的效果。残液只能用石灰中和产生酸泥又显其不足。

  现有的酸回收技术都需要石灰中和法配套,仍然有大量酸泥产生。以回收酸为代表的废酸减量化还不能解除污染环境的后顾之忧。

  二、资源化利用废酸组合技术

  党的十八大以来,经济发展开启了新运行模式,再不能以牺牲环境为代价,绿水青山也是金山银山,既要金山银山更要绿水青山的理念日愈深入人心。清洁生产,环境和谐给废酸处理提出了更高要求。研究无危废、水零排使废酸中所有资源化都得到再利用技术的研发已经具有现实紧迫性。

  循环经济的基本观点认为工业废物实质是放错了地方的资源。世界本无废,只是未识君。

  无害化、减量化处理废酸仍遗留二次污染源的原因是人们潜意识里把废酸视作废弃物,追求用简单的处理方法来做到达标排放。这种粗放型处理方式,结果是花去了成本,浪费了资源,有诸失而无得。

  如果改变思路,把废酸看作是一种人造共生矿,对废酸的作为不再是处理达标排放,而是综合开发,就能打开新局面,把废酸处理提升到资源化利用新阶段。

  分析不锈钢酸洗过程,分析废酸的成分组成,可以清楚看到可用的游离酸占总酸的绝大部分,金属铁、铬、镍等占总固体物的绝大部分。这种人工行为造成的酸和金属的混合物完全可以看做是过量酸浸共生矿的浸出液。它是一种特殊的资源,不应再被认为是废弃物。

  废酸中含有的金属在作废弃物处理时成危害环境的酸泥。如果将其回收成合金原料返回生产使用,酸泥就失去了存在的基础,重金属污染环境的问题就将迎刃而解。

  根据上述认识,我们开发了一套资源化利用废酸的综合技术,即用扩散渗析法回收酸,回收酸后的金属残液再用湿法冶金方法顺序提取铁、铬、镍,再用火法冶金将提取金属氧化物制备成铁合金,湿法冶金过滤水用矿物吸附处理成可做初级用途的回用水。这样进入废酸的各种资源全部获得再生,重新具有了使用价值,从而解除了不锈钢生产影响环境的后顾之忧。

  废酸资源化利用综合技术经单项和模拟全流程流水线应用试验都取得良好效果,一些单项成果已实现产业化。体现出诸多优点:

  1.适应面广。酸洗过程产生的废硫酸,废混酸,含铬废水和各类洗水均可用此技术回收资源。

  2.布置灵活。即可单项应用,也可整体组合成流水线,并且形成上一产品的下脚料即是下一产品的原料。物流中间环节少。

  3.资源回收率高。

  4.选择通用设备,所需投资少。

  5.运行成本低。

  6.回收资源的产品价值高。

  7.环保效益好,无固废,水零排放。

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