專利名稱：自含有氯化物的溶液中回收有用物質(zhì)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種廢酸溶液處理及回收裝置，特別涉及一種自含有氯化物的溶液中回收有用物質(zhì)的裝置。
背景技術(shù)：
金屬物質(zhì)(如鐵)置于空氣中無可避免將會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，即一般所說的金屬生銹，而工業(yè)上一般是使用鹽酸來清洗已被氧化的金屬表面，但清洗后將伴隨產(chǎn)生其他物質(zhì)，此即內(nèi)部含有氯化物的廢酸溶液，該等廢酸溶液在處理上不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且將形成環(huán)境保護(hù)上的一大負(fù)擔(dān)。而鋅電鍍槽所排放的廢酸溶液不僅內(nèi)含有氯化亞鐵及鹽酸，還包括有氯化鋅等有毒物質(zhì)，其處理上比內(nèi)部僅存在有一種氯化物的廢酸溶液更加困難及麻煩，此可從鋅電鍍槽廢酸溶液的回收處理中所需要的成本費(fèi)用較高事實(shí)可見一斑。
已知處理廢酸溶液的裝置中，不僅制作流程繁瑣，且亦無法真正獲得具商業(yè)價(jià)值的回收產(chǎn)物以降低處理費(fèi)用，其主要是難以在一保持較高產(chǎn)量情況下獲得一較高品質(zhì)的回收產(chǎn)出物。因此，如何在制作過程中保持一穩(wěn)定的操作條件，且控制硫酸濃度的變化以有效大幅降低回收物晶粒大小的不均勻、不易過濾、產(chǎn)物酸度過高、或鹽酸產(chǎn)量較低的缺憾發(fā)生，即為本實(shí)用新型的創(chuàng)作重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是要提供一種自含有氯化物的溶液中回收有用物質(zhì)的裝置，以解決使其保持穩(wěn)定的操作條件，回收產(chǎn)物純度高，可有效提高廢酸溶液的處理經(jīng)濟(jì)價(jià)值及具環(huán)保要求的技術(shù)問題。
解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這樣的
一種自含有氯化物的溶液中回收有用物質(zhì)的裝置，其特征是主要構(gòu)造包括有一用以置放硫酸及至少一氯化物的廢酸溶液并產(chǎn)出硫酸化合物及鹽酸的溶液反應(yīng)器；一用以置放溶液反應(yīng)器產(chǎn)出的鹽酸的吸收塔，以一第三管線與該溶液反應(yīng)器連接；一用以回收處理部分鹽酸的鹽酸收集槽，以一第四管線與該吸收塔連接；一置放來自溶液反應(yīng)器產(chǎn)出的硫酸化合物及未反應(yīng)的硫酸的分離器，以一第六管線與該溶液反應(yīng)器連接；一置放來自分離器的第一硫酸化合物并在此產(chǎn)出第二硫酸化合物的第二硫酸化合物反應(yīng)器，以一第九管線與該分離器連接；一用以回收處理第二硫酸化合物的第二硫酸化合物儲(chǔ)存槽，以一第十管線與該第二硫酸化合物反應(yīng)器連接；該第一硫酸化合物是為硫酸亞鐵，而第二硫酸化合物則為硫酸鐵；該裝置尚包括有一置放來自分離器產(chǎn)物的第三硫酸化合物還原器，并以一第七管線與該分離器連接；一用以回收第三硫酸化合物的第三硫酸化合物收集槽，以一第八管線與第三硫酸化合物還原器連接；其中第三硫酸化合物還原器以一第二十管線連接該分離器，形成第三硫酸化合物還原器內(nèi)的一有機(jī)溶劑回流至分離器內(nèi)的通路；一冷卻器，裝設(shè)于第八管線上；該第三硫酸化合物是為硫酸鋅或硫酸鋁或硫酸鋅、硫酸鋁；該吸收塔以一第五管線與該溶液反應(yīng)器連接，并形成將未被送至鹽酸收集槽的鹽酸回流至溶液反應(yīng)器內(nèi)的通路，第五管線連設(shè)有一吹氣設(shè)備，且第四管線上裝設(shè)有一熱交換器，該熱交換器以一第十八管線連接該吸收塔，形成未送至鹽酸收集槽的鹽酸回流至吸收塔的通路，該第三管線上連設(shè)有一可引入水進(jìn)入吸收塔內(nèi)的第十九管線；該分離器以一第十二管線連接該溶液反應(yīng)器，形成分離器內(nèi)的多余硫酸及水回流至溶液反應(yīng)器內(nèi)的通路；該第十管線裝設(shè)有一熱交換器，而該熱交換器以一第十三管線連接該第二硫酸化合物反應(yīng)器，形成未送至第二硫酸化合物儲(chǔ)存槽的第二硫酸化合物回流至第二硫酸化合物反應(yīng)器的通路，又該第十三管線上連設(shè)有一導(dǎo)引空氣進(jìn)入第二硫酸化合物反應(yīng)器內(nèi)的第十四管線，另外第十管線上裝設(shè)有一泵；該第二硫酸化合物反應(yīng)器連設(shè)有一洗滌器；設(shè)置一置放第一硫酸化合物的第一硫酸化合物儲(chǔ)存槽，其以一第十五管線連接第九管線；該溶液反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有一攪拌裝置，且第二硫酸化合物反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有一與第十三管線末端連接的混合噴嘴。
本實(shí)用新型是關(guān)于一種自內(nèi)部含有金屬氯化鹽混合物的廢酸溶液中提取有用物質(zhì)的裝置，尤指一種可自廢酸溶液中回收具商業(yè)價(jià)值的鹽酸、硫酸亞鐵、硫酸鐵或硫酸鋅的裝置。
本實(shí)用新型是以精確及獨(dú)特的自動(dòng)控制裝置，使在鹽酸高產(chǎn)率狀況下制造出一高品質(zhì)的金屬鹽產(chǎn)物，其基本方法是使用一空氣吹氣設(shè)備將混合存在于硫酸溶液內(nèi)的鹽酸溶液及過量的水吹出。但是，若要制造出能為市場所接受的有價(jià)值回收產(chǎn)物，則需要設(shè)計(jì)出一套可提供相互對(duì)應(yīng)的操作溫度及良好攪拌狀況，并由精確控制硫酸、空氣、廢酸溶液的添加量，而在各種變數(shù)相對(duì)關(guān)系下亦能保持一定均衡態(tài)樣的裝置，如此才能夠獲得最終產(chǎn)物的最大產(chǎn)量及高品質(zhì)要求。
為了確定在制作流程中能夠生產(chǎn)出完美的晶粒，因此必須控制制作流程在一穩(wěn)定狀態(tài)下操作，一溶液反應(yīng)器的溫度、液面高度、硫酸濃度及吹入的空氣流量都必須保持恒常，如此才能確保晶粒的均勻成長及良好過濾特性，最終方能獲得一具商業(yè)價(jià)值的濾餅。
該溶液反應(yīng)器內(nèi)酸度的變化會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶體物理特性的不同，其沉淀速率也會(huì)受到反應(yīng)器內(nèi)溫度及吹入空氣流速的影響，這些變數(shù)如果一直處于變動(dòng)狀態(tài)，即會(huì)影響生產(chǎn)線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及相對(duì)產(chǎn)出品質(zhì)較差的濾餅。因此本實(shí)用新型主要提供于制作流程中均勻產(chǎn)出顆粒均勻的結(jié)晶體，并讓往后的過濾及流動(dòng)性增加，相對(duì)沉淀出較高品質(zhì)而具商業(yè)價(jià)值的回收產(chǎn)物，且在維持恒常的溫度及空氣流量情形下，以保持反應(yīng)器內(nèi)的適當(dāng)酸度，進(jìn)而產(chǎn)出體積大、輕灰色、容易過濾且快速沉降的結(jié)晶粒。
反之，如果反應(yīng)器內(nèi)酸度維持過高，則其制程產(chǎn)出晶粒就會(huì)較細(xì)、較白、不易沉降、不易流動(dòng)且不易過濾，若再加上溫度及空氣流量又有變化，則將使得情況更加惡化。另一方面，若反應(yīng)器內(nèi)酸度維持過低時(shí)，則產(chǎn)出的結(jié)晶粒體積就會(huì)有忽大忽小的情形，而呈現(xiàn)黃色的色澤，發(fā)生沉淀困難并含有過量鹽酸的情形。若溫度與空氣流量又有變化時(shí)就會(huì)致使情況更加惡化，溶液反應(yīng)器內(nèi)酸度愈常發(fā)生變化(溫度及空氣流量也是)，則結(jié)晶粒體積的變化就愈大，愈不均勻的結(jié)果將會(huì)導(dǎo)致一系列操作問題的發(fā)生。
制造流程的控制系統(tǒng)必須要能夠控制該溶液反應(yīng)器內(nèi)的液位、溫度、硫酸濃度及吹入的空氣流量，這些變數(shù)必須在良好攪拌情形以維持一定相互恒常關(guān)系，任何一參數(shù)的改變就會(huì)改變結(jié)晶粒形成的速率及大小，因而影響反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)出物的固體顆粒均勻度及過濾結(jié)果。
在本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例中，溶液反應(yīng)器內(nèi)的硫酸濃度可保持在55％重量至60％重量之間、輸入空氣流量約在1200CFM(立方英尺/每分鐘)至1600CFM、溫度在華氏180度、及反應(yīng)器內(nèi)液位高度在30”(英寸)水柱高之下，如此即可確保在鹽酸高產(chǎn)出量情況下，以生產(chǎn)出較高品質(zhì)且具商業(yè)價(jià)值的回收產(chǎn)物。然而，只要能控制這些可變的參數(shù)使它們之間的關(guān)系保持恒常，同樣也可以找到其它參數(shù)結(jié)合方式的有效條件，這些參數(shù)關(guān)系的控制可經(jīng)由精密的感應(yīng)儀器將信號(hào)輸入電腦來控制，以達(dá)成系統(tǒng)電腦化控制，然而假如有足夠的人力，它也可以用手動(dòng)方式來達(dá)到控制的目的。
另外，為了增加從鋅電鍍槽廢酸溶液中所制造出的濾餅具有商業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，本實(shí)用新型發(fā)展出一種可自硫酸亞鐵/硫酸鋅混合物中分離出硫酸鋅的裝置，該裝置分離的方法是利用一有機(jī)溶劑將鋅離子從硫酸亞鐵/硫酸鋅混合物中分離出來以成為一有機(jī)化合物，而分離出來的含鋅有機(jī)化合物再利用硫酸或鹽酸使從有機(jī)化合物中析出鋅離子，借以達(dá)到硫酸鋅的分離。
本實(shí)用新型是可在維持鹽酸高產(chǎn)量條件下將氯化鋅及氯化亞鐵結(jié)晶產(chǎn)出，并利用一適量的有機(jī)溶劑將氯化鋅及氯化亞鐵分離，其回收產(chǎn)物不僅純度較高，且其有市場上的商業(yè)價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)；并可在一較低成本的鹽酸產(chǎn)量條件下，借由嚴(yán)謹(jǐn)控制的操作參數(shù)，致使制作流程能恒定于一穩(wěn)定狀態(tài)下，而得以確保有用物質(zhì)的高產(chǎn)率；亦可自內(nèi)含有氯化鋅及氯化亞鐵的廢酸溶液中生產(chǎn)高產(chǎn)量的鹽酸；又可自一廢酸溶液中分離氯化亞鐵及氯化鋅，并以此產(chǎn)出更具有商業(yè)價(jià)值的濾餅，進(jìn)而得以降低制作成本，從而解決了使其保持穩(wěn)定的操作條件，回收產(chǎn)物純度高，可有效提高廢酸溶液的處理經(jīng)濟(jì)價(jià)值及具環(huán)保要求的技術(shù)問題。
本實(shí)用新型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，其主要是在一內(nèi)部置放有氯化亞鐵及氯化鋅的溶液反應(yīng)器中加入適量的硫酸，以置換方式而產(chǎn)出硫酸亞鐵及硫酸鋅，并將產(chǎn)出的硫酸亞鐵及硫酸鋅送至一分離器，在分離器內(nèi)加入一有機(jī)溶劑而將鋅離子析出，被產(chǎn)出的含鋅有機(jī)化合物再被送至一硫酸鋅還原器內(nèi)，并以酸析冷卻方式產(chǎn)出具有商業(yè)價(jià)值的硫酸鋅，而留在分離器內(nèi)的硫酸亞鐵則被送至一硫酸鐵反應(yīng)器中，且以氧化方式產(chǎn)出具有商業(yè)價(jià)值的硫酸鐵，如此即可有效提高廢酸溶液的處理經(jīng)濟(jì)價(jià)值及確保環(huán)保品質(zhì)要求，而具實(shí)用性。
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圖1所示，是為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的組合示意圖；如圖所示，本實(shí)用新型基本上可包含有兩個(gè)或三個(gè)步驟的制作流程，視酸洗溶液中是否具有含鋅物質(zhì)而定。于步驟一，主要是要將金屬氯化物先與熱硫酸混合，使氯離子自金屬氯化物的分子中釋出。含有金屬氯化物的廢酸溶液以一定的速率經(jīng)由一管線12(第一管線)連續(xù)或依次被導(dǎo)入一溶液反應(yīng)器10中。廢酸溶液開始進(jìn)料前，該溶液反應(yīng)器10內(nèi)已由一管線14(第十一管線)注入硫酸，硫酸在與金屬氯化物混合前濃度最好維持在約93％重量(93wt.％)，溫度則最好加熱至華氏60～300度之間。
在溶液反應(yīng)器10內(nèi)，硫酸的濃度將受到嚴(yán)格的監(jiān)視及控制，可維持在10％～98％重量間，如在本實(shí)施例中是控制在59wt.％，而溶液反應(yīng)器10內(nèi)的反應(yīng)溫度則介于華氏60～300度間，例如在本實(shí)施例中是控制在華氏180度。當(dāng)然，該廢酸溶液于進(jìn)料前就必須先予以過濾，并移除任何污染物及碳等無用物質(zhì)。
為了維持硫酸在反應(yīng)器內(nèi)的濃度可恒定59wt.％，因此，硫酸在通過管線14(第十一管線)被引入溶液反應(yīng)器10內(nèi)時(shí)，硫酸的濃度就需要經(jīng)常性地以儀器加以監(jiān)視且控制，以確保溶液反應(yīng)器10內(nèi)酸濃度的恒定性，反應(yīng)物必須加熱至華氏180度，并經(jīng)由一裝設(shè)于溶液反應(yīng)器10內(nèi)的混合噴嘴或攪拌裝置105持續(xù)對(duì)溶液反應(yīng)器10內(nèi)的硫酸及廢酸溶液進(jìn)行攪拌動(dòng)作，以加速反應(yīng)物質(zhì)的混合及反應(yīng)作用。而氯化亞鐵、氯化鋅及硫酸則根據(jù)反應(yīng)式(1)及(2)反應(yīng)生成鹽酸、硫酸亞鐵及硫酸鋅。
(1)(2)當(dāng)溶液內(nèi)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)時(shí)，經(jīng)由一管線13(第二管線)而將空氣氣流送入溶液反應(yīng)器10內(nèi)，輸入的空氣流量須依據(jù)溶液反應(yīng)器10的大小等客觀條件而精確地加以控制在一定值，如本實(shí)施例的1200CFM至1600CFM。吹入的空氣流量在通過溶液反應(yīng)器10后，將以一定的速率經(jīng)由一管線18(第三管線)將鹽酸及過量水蒸氣帶入一吸收系統(tǒng)，如本實(shí)施例所示的吸收塔16為其主要設(shè)備，而鹽酸及過量的水在此系統(tǒng)內(nèi)被還原及回收。
在連續(xù)操作方式下，被空氣氣流所攜帶出來的鹽酸濃度大約為25wt.％～29wt.％，此時(shí)可借一管線19(第十九管線)加入適量的水進(jìn)入管線18(第三管線)或直接加入吸收塔16內(nèi)，以控制鹽酸的濃度在接近其共沸點(diǎn)的濃度，也就是大約為21wt.％為較佳，此濃度即為鋼鐵金屬酸洗時(shí)酸洗溶液的一般濃度。
在回收塔16中的水及鹽酸將經(jīng)由一管線21(第四管線)被導(dǎo)引循環(huán)回流至一可使用水、空氣或其它熱導(dǎo)物質(zhì)當(dāng)作冷卻媒介的熱交換器20，鹽酸此時(shí)將受到冷卻處理而降溫至一適當(dāng)溫度，例如本實(shí)施例的華氏110度，而濃度為21.0wt.％的鹽酸經(jīng)由一管線22而被收集至一鹽酸收集槽225中。另外，水蒸氣及未收集到的鹽酸，濃度也大約為21.0wt.％，則將經(jīng)由一管線24(第十八管線)而循環(huán)回流至吸收塔16，且經(jīng)由一管線26(第五管線)而回流至溶液反應(yīng)器10。一吹氣設(shè)備28將裝設(shè)于管線26上，除了可增加推動(dòng)管線26內(nèi)的動(dòng)力外，亦可將溶液反應(yīng)器10內(nèi)的壓力增至30”(英寸)水柱高。因此，在本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中，輸送空氣流量的管線13(第二管線)亦可與此具有吹氣設(shè)備28的管線26(第五管線)合而為一。
在溶液反應(yīng)器10中被吹送氣流所帶出的鹽酸含量是由吹送氣流的溫度來決定，雖然使用濃度較高的硫酸可讓溶液反應(yīng)器10的溫度降低，但是本實(shí)施例中卻建議使用較高的空氣溫度，因?yàn)檩^高的空氣溫度將會(huì)捕捉住較多量的鹽酸，而且較高的溫度也會(huì)降低反應(yīng)物在溶液反應(yīng)器10內(nèi)的停留時(shí)間。吹送空氣的溫度必須低于鹽酸的沸點(diǎn)華氏230度或水-鹽酸兩相的沸點(diǎn)華氏227.4度，循環(huán)鹽酸在吸收塔16內(nèi)的溫度則需冷卻至華氏60至120度之間，例如在此實(shí)施例中的華氏110度，如此方可有利于鹽酸的收集。
控制鹽酸在其共沸點(diǎn)濃度將可減少鹽酸在制造流程中回流的量，從而增加第一次循環(huán)鹽酸回收量，故第一次化學(xué)反應(yīng)所得到的大部分鹽酸就是在此被回收處理。
在制程的第一步驟，其獨(dú)特的地方即在于使用適當(dāng)?shù)目諝鈿饬鲗Ⅺ}酸及水蒸氣自溶液反應(yīng)器10中帶出，然后由包含一吸收塔16的吸收系統(tǒng)作用，將其中大部分的鹽酸及水吸收并還原，但不管所處理的廢酸溶液是包含氯化鋅及氯化亞鐵的廢酸溶液或是僅只含有氯化亞鐵的廢酸溶液，其空氣流量必須精確地加以控制，使空氣流量能將未收集到的鹽酸一起帶回溶液反應(yīng)器10。由于此空氣流量一直維持連續(xù)循環(huán)，任何未被收集到的鹽酸皆將被送回溶液反應(yīng)器10內(nèi)，而不會(huì)有任何鹽酸逸至大氣中，所以本實(shí)用新型的裝置對(duì)于鹽酸的吸收有莫大幫助，且對(duì)于空氣污染問題亦有明顯的改善。再者，由于空氣流量是經(jīng)過精確的控制及設(shè)計(jì)，故本實(shí)用新型只需使用一最少數(shù)量的吸收塔16即可完成制程及目的的需要，因此可大幅降低設(shè)備及運(yùn)轉(zhuǎn)成本。
在溶液反應(yīng)器10中加入硫酸以取代氯離子后，硫酸亞鐵(第一硫酸化合物)就會(huì)沉淀產(chǎn)出，溶液反應(yīng)器10可由第二生產(chǎn)管線32(第六管線)將硫酸亞鐵產(chǎn)物、硫酸及水自溶液反應(yīng)器10中移出，而導(dǎo)引進(jìn)入一分離器34，該分離器34可自水及硫酸中將硫酸亞鐵分離出來，而處理后水及硫酸則經(jīng)由一管線36(第十二管線)回流至溶液反應(yīng)器10，此即為本實(shí)用新型的第二步驟。
第二步驟所產(chǎn)出的硫酸亞鐵水溶液經(jīng)由一管線40(第九管線)而被引導(dǎo)進(jìn)入硫酸鐵反應(yīng)器38(第二硫酸化合物反應(yīng)器)，再利用一進(jìn)料管路42(第十六管線)及44(第十七管線)將另外的空氣(或水)及硫酸引導(dǎo)進(jìn)入硫酸鐵反應(yīng)器38中，根據(jù)反應(yīng)式(3)故可將硫酸亞鐵、硫酸再加上氧的化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)出硫酸鐵(第二硫酸化合物)，其工作溫度是約為華氏120至300度之間，而生成的硫酸鐵水溶液濃度則為43wt.％。在此較佳實(shí)施例中，該反應(yīng)是可控制在華氏180度及一大氣壓條件下作用。另外，在此步驟中，引進(jìn)空氣的作用最主要是為提供反應(yīng)時(shí)的氧氣，因此管線42亦可選擇直接引用氧氣及臭氧等可反應(yīng)物質(zhì)。
當(dāng)加入的硫酸量比化學(xué)平衡劑量數(shù)值為少時(shí)，硫酸鐵會(huì)形成一高分子化合物，當(dāng)硫酸加入量剛好維持在一化學(xué)平衡劑量數(shù)值時(shí)，硫酸就會(huì)與硫酸亞鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使硫酸鐵反應(yīng)器38內(nèi)硫酸濃度降低，從而阻止硫酸亞鐵的沉淀，且更進(jìn)一步能防止最終產(chǎn)物帶有過量的自由酸，降低最終產(chǎn)物中硫酸亞鐵含量。因此硫酸根離子與鐵離子的比例須要加以監(jiān)視及控制，使氧化反應(yīng)能達(dá)到完全反應(yīng)，如此最終產(chǎn)品的硫酸鐵才不致含有過量的硫酸或自由硫酸。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該比值可介于1.8至1.3之間，且以1.5效果為最佳。
硫酸鐵反應(yīng)器38內(nèi)的反應(yīng)物會(huì)流經(jīng)一管線46(第十管線)，并經(jīng)過泵48的加壓程序后，使其循環(huán)流過一熱交換器50，而熱交換器50可利用一蒸氣套筒或直接使用蒸氣加熱的方式將反應(yīng)物加熱至約華氏180度，因此硫酸鐵反應(yīng)器38無需另加裝其它加熱器。
熱交換器50內(nèi)的物質(zhì)經(jīng)由管線52將約43％濃度的硫酸鐵送至一硫酸鐵儲(chǔ)存槽53，此時(shí)并非所有的硫酸鐵會(huì)被送至硫酸鐵儲(chǔ)存槽53中，其中有部分產(chǎn)物及其它的反應(yīng)物會(huì)經(jīng)由管線54(第十三管線)及56回流到硫酸鐵反應(yīng)器38中。若要將送入硫酸鐵反應(yīng)器38及儲(chǔ)存槽53中的反應(yīng)物分流處理，可再加裝一分流器(未顯示)。經(jīng)由管線54及56回送的硫酸鐵將通過一存在于硫酸鐵反應(yīng)器38內(nèi)的一混合噴嘴57作用，使得反應(yīng)物于硫酸鐵反應(yīng)器38內(nèi)達(dá)到完全充分混合。
由于硫酸鐵回流至硫酸鐵反應(yīng)器38，故硫酸鐵反應(yīng)器38內(nèi)的硫酸鐵停留時(shí)間就會(huì)相對(duì)增加，這也就相對(duì)增加了硫酸亞鐵轉(zhuǎn)換為硫酸鐵的轉(zhuǎn)換率，因此，最終產(chǎn)品之一的硫酸鐵即具有高純度的品質(zhì)，例如于管線52的產(chǎn)出物約含有12％的三價(jià)鐵離子溶液。
空氣也將以一定的速率由管線58(第十四管線)而被引導(dǎo)進(jìn)入硫酸鐵反應(yīng)器38內(nèi)，此注入的空氣除了提供將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵所需的氧氣外，尚可作為反應(yīng)物的混合及攪拌用途，空氣管線58(第十四管線)是與回流管線54(第十三管線)相互連接，因此，管線54、58亦可取代輸送空氣的管線42(第十六管線)，或管線42可作為輸送水的線路。管線54亦可具有一混合噴嘴(如57；未顯示)，因此空氣就更能協(xié)助硫酸鐵反應(yīng)器38內(nèi)的反應(yīng)物進(jìn)行混合的動(dòng)作。而由硫酸鐵反應(yīng)器38出來的空氣在釋放至大氣前，將經(jīng)過管線60而被送到一洗滌器605，在此進(jìn)行清洗后才會(huì)被放出，因此不會(huì)造成污染大氣的缺憾。
為了提高本實(shí)用新型的可多變性，因此于管線40上尚可由一管線71(第十五管線)而接連至一熱交換器70，熱交換器70再經(jīng)由一管線72連接至一硫酸亞鐵儲(chǔ)存槽73。如此，分離器34所產(chǎn)出的硫酸亞鐵亦可直接通過熱交換器70而被回收且置放于硫酸亞鐵儲(chǔ)存槽73中，并非一定要全部制成硫酸鐵回收。當(dāng)然，由于硫酸亞鐵產(chǎn)出物的熱源并非如此重要，因此，管線71亦可直接連接至硫酸亞鐵儲(chǔ)存槽73中，而無需再另設(shè)有一熱交換器70。
若制造流程中是采用批次式方式，其進(jìn)料程序是先加入水及硫酸至硫酸鐵反應(yīng)器38，并于硫酸鐵反應(yīng)器38充滿水及硫酸后，將由溶液反應(yīng)器10所產(chǎn)出的硫酸亞鐵一并加入至該硫酸鐵反應(yīng)器38中，如同連續(xù)式操作程序一般，如此亦可達(dá)到相同類似的目的與結(jié)果。
另外，若處理的廢酸溶液是來自鋅電鍍廠，則溶液反應(yīng)器10中加入硫酸以取代氯離子后，則將有硫酸亞鐵/硫酸鋅混合物沉淀產(chǎn)出，并經(jīng)由管線32(第六管線)將硫酸亞鐵/硫酸鋅混合物、硫酸及水自溶液反應(yīng)器10移出而被引入分離器34。
雖然硫酸亞鐵及硫酸鋅極易溶解于熱硫酸水溶液中，但它們的溶解度會(huì)隨著硫酸量的增加而大幅地降低，本實(shí)用新型就是利用這個(gè)特性來使硫酸亞鐵及硫酸鋅從硫酸及水中分離出來，只要維持溶液反應(yīng)器10內(nèi)的硫酸濃度在一定值內(nèi)，如本實(shí)施例的59wt.％，則硫酸亞鐵/硫酸鋅混合物就會(huì)沉淀產(chǎn)出。對(duì)于硫酸的濃度，如控制的愈精確，則晶粒的形成及過濾的特性就會(huì)愈好。在此步驟中從溶液反應(yīng)器10排出的物質(zhì)是為一混合泥漿狀，該泥漿狀物質(zhì)會(huì)被送至分離器34，使硫酸亞鐵/硫酸鋅混合物自硫酸及水中分離出來，可選用離心式分離機(jī)、過濾器、氣旋機(jī)、沉淀池或任何其它一種，只要可分離的裝置皆可適用。
分離出來的硫酸及水經(jīng)由管線36(第十二管線)而回流至溶液反應(yīng)器10，此硫酸的回流設(shè)計(jì)可增加化學(xué)反應(yīng)式(1)及(2)于反應(yīng)過程中所需要的硫酸分子，進(jìn)而降低所需添加的硫酸數(shù)量。在批次操作情況下，補(bǔ)充的硫酸于操作之前或周期性地于反應(yīng)過程期間加入，然而，硫酸濃度必須精確加以控制，如此方可在后續(xù)程序中獲得一品質(zhì)良好且具商業(yè)價(jià)值的回收產(chǎn)物。
不管硫酸亞鐵是直接從分離器34沉淀產(chǎn)出或自含硫酸鋅混合物中分離，皆被傳送至第二反應(yīng)器-即硫酸鐵反應(yīng)器38中，其后續(xù)制程如前所述。
另外，經(jīng)過分離器34執(zhí)行分離程序后，利用一有機(jī)溶劑而可將鋅離子與硫酸亞鐵分離，以成為一有機(jī)化合物，而分離出來含有鋅離子的有機(jī)化合物則經(jīng)由管線61(第七管線)而被導(dǎo)引至硫酸鋅還原器615中，該有機(jī)化合物則由一存在于硫酸鋅還原器615內(nèi)的硫酸水溶液或鹽酸將鋅離子加以移除，如此即可制造出硫酸鋅(第三硫酸化合物)，此即為本實(shí)用新型的第三步驟。而被脫離大部分鋅離子的有機(jī)溶劑則會(huì)經(jīng)由管線63(第二十管線)自硫酸鋅還原器615中被回流送至分離器34，并可再加以重新使用。硫酸鋅水溶液則被送入一冷卻器64，經(jīng)過冷卻處理后，使硫酸鋅呈現(xiàn)結(jié)晶態(tài)樣，并自管線62(第八管線)中移出至一硫酸鋅收集槽625，以完成回收程序。當(dāng)然，冷卻器64如果不采用的話，同樣亦可以將硫酸鋅的濃縮溶液經(jīng)由卡車或鐵路等交通工具運(yùn)送出去，以進(jìn)行回收處理。而硫酸鋅還原器615可由一管線617(第二十一管線)適時(shí)添加欲做為反應(yīng)物的硫酸水溶液或鹽酸。
當(dāng)然，依據(jù)本實(shí)用新型精神，還是存在有許多變化，例如要回流到溶液反應(yīng)器10的硫酸也可送至硫酸鐵反應(yīng)器38以提供反應(yīng)使用，此設(shè)計(jì)的任一設(shè)計(jì)都能使硫酸循環(huán)使用；溫度及濃度的變化也可依照產(chǎn)品的需求而改變(亦即增加或降低反應(yīng)速率)；另外，反應(yīng)物在溶液反應(yīng)器10及硫酸鐵反應(yīng)器38所停留的停留時(shí)間也可改變；當(dāng)然，前述實(shí)施例雖然皆以氯化鋅為講解對(duì)象，其實(shí)依據(jù)本實(shí)用新型的精神亦可適用于其它金屬材質(zhì)廢酸溶液中，例如鋁材質(zhì)。
以上所述，僅為本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，本實(shí)用新型還可作很多有技巧的改變，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本實(shí)用新型的申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種自含有氯化物的溶液中回收有用物質(zhì)的裝置，其特征是主要構(gòu)造包括有一用以置放硫酸及至少一氯化物的廢酸溶液并產(chǎn)出硫酸化合物及鹽酸的溶液反應(yīng)器；一用以置放溶液反應(yīng)器產(chǎn)出的鹽酸的吸收塔，以一第三管線與該溶液反應(yīng)器連接；一用以回收處理部分鹽酸的鹽酸收集槽，以一第四管線與該吸收塔連接；一置放來自溶液反應(yīng)器產(chǎn)出的硫酸化合物及未反應(yīng)的硫酸的分離器，以一第六管線與該溶液反應(yīng)器連接；一置放來自分離器的第一硫酸化合物并在此產(chǎn)出第二硫酸化合物的第二硫酸化合物反應(yīng)器，以一第九管線與該分離器連接；一用以回收處理第二硫酸化合物的第二硫酸化合物儲(chǔ)存槽，以一第十管線與該第二硫酸化合物反應(yīng)器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自含有氯化物的溶液中回收有用物質(zhì)的裝置，其特征是該第一硫酸化合物是為硫酸亞鐵，而第二硫酸化合物則為硫酸鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自含有氯化物的溶液中回收有用物質(zhì)的裝置，其特征是該裝置尚包括有一置放來自分離器產(chǎn)物的第三硫酸化合物還原器，并以一第七管線與該分離器連接；一用以回收第三硫酸化合物的第三硫酸化合物收集槽，以一第八管線與第三硫酸化合物還原器連接；其中第三硫酸化合物還原器以一第二十管線連接該分離器，形成第三硫酸化合物還原器內(nèi)的一有機(jī)溶劑回流至分離器內(nèi)的通路；一冷卻器，裝設(shè)于第八管線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自含有氯化物的溶液中回收有用物質(zhì)的裝置，其特征是該第三硫酸化合物是為硫酸鋅或硫酸鋁或硫酸鋅、硫酸鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自含有氯化物的溶液中回收有用物質(zhì)的裝置，其特征是該吸收塔以一第五管線與該溶液反應(yīng)器連接，并形成將未被送至鹽酸收集槽的鹽酸回流至溶液反應(yīng)器內(nèi)的通路，第五管線連設(shè)有一吹氣設(shè)備，且第四管線上裝設(shè)有一熱交換器，該熱交換器以一第十八管線連接該吸收塔，形成未送至鹽酸收集槽的鹽酸回流至吸收塔的通路，該第三管線上連設(shè)有一可引入水進(jìn)入吸收塔內(nèi)的第十九管線；該分離器以一第十二管線連接該溶液反應(yīng)器，形成分離器內(nèi)的多余硫酸及水回流至溶液反應(yīng)器內(nèi)的通路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自含有氯化物的溶液中回收有用物質(zhì)的裝置，其特征是該第十管線裝設(shè)有一熱交換器，而該熱交換器以一第十三管線連接該第二硫酸化合物反應(yīng)器，形成未送至第二硫酸化合物儲(chǔ)存槽的第二硫酸化合物回流至第二硫酸化合物反應(yīng)器的通路，又該第十三管線上連設(shè)有一導(dǎo)引空氣進(jìn)入第二硫酸化合物反應(yīng)器內(nèi)的第十四管線，另外第十管線上裝設(shè)有一泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自含有氯化物的溶液中回收有用物質(zhì)的裝置，其特征是該第二硫酸化合物反應(yīng)器連設(shè)有一洗滌器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自含有氯化物的溶液中回收有用物質(zhì)的裝置，其特征是設(shè)置一置放第一硫酸化合物的第一硫酸化合物儲(chǔ)存槽，其以一第十五管線連接第九管線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自含有氯化物的溶液中回收有用物質(zhì)的裝置，其特征是該溶液反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有一攪拌裝置，且第二硫酸化合物反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有一與第十三管線末端連接的混合噴嘴。
專利摘要一種自含有氯化物的溶液中回收有用物質(zhì)的裝置，其特征是主要包括有一溶液反應(yīng)器，一吸收塔并以第三管線與溶液反應(yīng)器連接，一鹽酸收集槽并以第四管線與該吸收塔連接，一分離器并以第六管線與該溶液反應(yīng)器連接，一第二硫酸化合物反應(yīng)器并以第九管線與該分離器連接，一第二硫酸化合物儲(chǔ)存槽并以第十管線與該第二硫酸化合物反應(yīng)器連接；該溶液反應(yīng)器中置放有氯化亞鐵及氯化鋅并加入適量的硫酸，以置換方式產(chǎn)出硫酸亞鐵及硫酸鋅送至分離器，并加入有機(jī)溶劑將鋅離子析出，被產(chǎn)出的含鋅有機(jī)化合物送至一硫酸鋅還原器內(nèi)產(chǎn)出硫酸鋅，分離器內(nèi)的硫酸亞鐵送至硫酸鐵反應(yīng)器中產(chǎn)出硫酸鐵，達(dá)有效提高廢酸溶液的處理經(jīng)濟(jì)價(jià)值及確保環(huán)保品質(zhì)，而具實(shí)用性。
文檔編號(hào)C23G1/36GK2552946SQ02241250
公開日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2002年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月8日
發(fā)明者賴勝全 申請(qǐng)人:朝寧工程顧問股份有限公司