一種微波噴霧焙燒處理酸洗廢液的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微波噴霧焙燒處理酸洗廢液的方法，屬于微波能應(yīng)用及冶金環(huán)保【技術(shù)領(lǐng)域】。首先將酸洗廢液加熱，然后加入廢鋼、鐵屑或鐵粒，將經(jīng)一段預(yù)處理的酸洗廢液冷卻后加入濃氨水，同時(shí)通入空氣反應(yīng)后，繼續(xù)加入絮凝劑聚合，最后進(jìn)行固液分離處理，獲得固體廢棄物和預(yù)處理后的酸洗廢液；將上述步驟制備得到的預(yù)處理后的酸洗廢液通過(guò)噴槍霧化成小液滴，以空氣為載體將小液滴引入到微波爐中焙燒，得到Fe2O3粉體，在此過(guò)程中產(chǎn)生的混合有氣體經(jīng)后續(xù)處理后，得到再生鹽酸溶液。本發(fā)明將微波作為熱源直接作用于軋鋼廠酸洗廢液的噴霧焙燒過(guò)程，改進(jìn)傳統(tǒng)的加熱方式，建立一種微波噴霧焙燒處理酸洗廢液的新方法。
【專利說(shuō)明】一種微波噴霧焙燒處理酸洗廢液的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微波噴霧焙燒處理酸洗廢液的方法，屬于微波能應(yīng)用及冶金環(huán)?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】[0002]在鋼材酸洗方面，鹽酸酸洗技術(shù)在世界范圍內(nèi)已得到了廣泛應(yīng)用，我國(guó)從20世紀(jì)70年代開始已逐步由鹽酸酸洗代替了硫酸酸洗工藝。鹽酸酸洗工藝主要是洗去原料帶鋼表面的氧化鐵皮(化學(xué)組成主要為Fe203、Fe304和FeO)，要保證酸洗的效果和鋼材表面質(zhì)量，必須對(duì)酸洗時(shí)間、酸液濃度、酸液溫度等進(jìn)行控制，在實(shí)際中對(duì)酸液進(jìn)行加熱，提高反應(yīng)速度，同時(shí)連續(xù)補(bǔ)充新酸，排除廢酸。因此，在酸洗過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的酸洗廢液，該廢酸液量大，F(xiàn)e2\Fe3+和Cl_粒子濃度高，且廢酸液溫高。針對(duì)鋼鐵廠酸洗廢液的特點(diǎn)，我國(guó)寶鋼、鞍鋼、武鋼、攀鋼、本鋼等大型鋼鐵企業(yè)均采用噴霧焙燒法鹽酸再生技術(shù)。該法是利用FeCl2在高溫、有充足水蒸汽和適量空氣的條件下能定量水解的特性，在焙燒爐的高溫狀態(tài)下直接將FeCl2轉(zhuǎn)化為Fe2O3和HCl氣體，反應(yīng)生成的和從酸里蒸發(fā)出來(lái)的HCl氣體被水吸收得到再生鹽酸。使用該法鹽酸的再生率高，且產(chǎn)生的副產(chǎn)品Fe2O3用途廣泛，能獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。但該法的焙燒反應(yīng)溫度高、焙燒爐需通過(guò)混合煤氣、天然氣、液化氣或輕柴油等燃燒產(chǎn)生的外加熱源來(lái)維持溫度促使?fàn)t內(nèi)反應(yīng)的進(jìn)行，存在熱效率低、設(shè)備龐大、操作復(fù)雜、燃燒產(chǎn)生的尾氣需單獨(dú)處理等問題，且消耗大量冷卻水、電、燃料(天然氣、液化氣等)，使得投資和運(yùn)行成本高。
[0003]CN102774908A公布了一種微波加熱含酸廢液再生的方法，該法是在0.08MPa的負(fù)壓下，將含鹽酸廢液通過(guò)微波加熱至沸騰，產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)冷凝后收集得到再生鹽酸。該法對(duì)鹽酸的再生取得了較好的效果，但是對(duì)含鹽酸廢液中的其它金屬元素的回收沒有涉及。
[0004]微波是一種頻率為0.3~300GHz的電磁波。在微波作用下，分子偶極以每秒數(shù)億次的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱效應(yīng)，改變了常規(guī)加熱需要在溫度梯度的推動(dòng)下，經(jīng)歷熱源的傳導(dǎo)、媒介的對(duì)流傳熱、容器壁的熱傳導(dǎo)、樣品內(nèi)部的熱傳導(dǎo)等過(guò)程；微波能使物料在瞬間得到或失去熱源，表現(xiàn)出對(duì)物料加熱的無(wú)惰性；絕大部分的微波能被介質(zhì)吸收轉(zhuǎn)化為升溫所需要的熱量，降低了常規(guī)加熱中發(fā)生的設(shè)備預(yù)熱、加熱過(guò)程和高溫介質(zhì)熱損失等。
[0005]由于微波加熱具備以上所述的特殊加熱機(jī)制，宏觀表現(xiàn)出選擇性加熱、加熱均勻、熱效率高、清潔無(wú)污染、啟動(dòng)和停止加熱非常迅速以及甚至可以改善材料性能等優(yōu)越特征。目前微波加熱技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金、材料、環(huán)保、化工、國(guó)防和家庭等領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種微波噴霧焙燒處理酸洗廢液的方法。本發(fā)明利用微波加熱能源利用率高、加熱速度快、加熱均勻、溫度梯度小、里外同時(shí)加熱、傳熱方向與傳質(zhì)方向一致等特點(diǎn)，將微波作為熱源直接作用于軋鋼廠酸洗廢液的噴霧焙燒過(guò)程，改進(jìn)傳統(tǒng)的加熱方式，建立一種微波噴霧焙燒處理酸洗廢液的新方法，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0007] —種微波噴霧焙燒處理酸洗廢液的方法，其具體步驟如下:
(1)酸洗廢液的預(yù)處理:首先將酸洗廢液加熱到溫度為65~95°C，加入廢鋼、鐵屑或鐵粒調(diào)節(jié)酸洗廢液PH值為0.8~2.0進(jìn)行一段預(yù)處理，然后將經(jīng)一段預(yù)處理的酸洗廢液自然冷卻至30~50°C后加入濃氨水將pH值調(diào)整至3.0~6.5，同時(shí)通入空氣反應(yīng)I~2h后，繼續(xù)加入絮凝劑聚合10~60min，然后進(jìn)行固液分離處理，獲得固體廢棄物和預(yù)處理后的酸洗廢液；
(2)將步驟(1)制備得到的預(yù)處理后的酸洗廢液通過(guò)噴槍霧化成小液滴，以100~300°C的空氣為載體將小液滴引入到微波爐爐腔內(nèi)，在450~900°C條件下微波快速焙燒，然后將生成的Fe2O3粉體采用粉體收集器收集，包括HC1、水蒸汽、N2, O2的混合有氣體及少量Fe2O3粉體通過(guò)旋風(fēng)分離器分離，分離出的混氣體經(jīng)水溶液多級(jí)噴淋吸收后，得到質(zhì)量百分濃度為15~22%的再生鹽酸溶液，其他N2、O2氣體排空。
[0008]所述酸洗廢液來(lái)自軋鋼廠鹽酸酸洗廢液，包括以下濃度的組分:Fe60~130g/L、游離 HC130 ~90g/L、總 HCl 120 ~200g/L、Si021 50mg/L 以下。
[0009]所述絮凝劑為高分子化合物，包括陽(yáng)離子型高分子絮凝劑、陰離子型高分子絮凝劑和中性絮凝劑。
[0010]所述步驟(2)中載體空氣與小液滴的質(zhì)量百分比為1: (I~10)。
[0011]上述絮凝劑加入量與酸洗廢液的體積比為0.05~0.2g/L。
[0012]上述制備得到的Fe2O3粉體品質(zhì)較高，F(xiàn)e2O3含量為99%以上，SiO2含量為0.01%以下，可作為高級(jí)軟磁材料的原料，經(jīng)濟(jì)效益顯著，且排空的空氣中HCl含量為80mg/m3以下，環(huán)境友好，制備得到的15~22%的再生鹽酸溶液返回軋鋼酸洗系統(tǒng)循環(huán)利用。
[0013]本發(fā)明的原理為=FeCl2在高溫、有充足水蒸汽和適量空氣的條件下定量水解直接轉(zhuǎn)化為Fe2O3和HCl氣體，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下:
2FeCl2+2H20+l/202 — Fe203+4HC1 丨(I)
2FeCl3+3H20 — Fe203+6HC1 ? (2)。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:(1)微波加熱是基于材料本身的介質(zhì)損耗發(fā)熱，整個(gè)裝置中，只有試樣本身處于高溫中，其余部分仍處于常溫冷態(tài)，所以整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積??；(2)傳熱方向與傳質(zhì)方向一致，具有極快的加熱速度，強(qiáng)化反應(yīng)的進(jìn)行，因而大幅度提高生產(chǎn)率；(3)高效節(jié)能:微波加熱極大地減少了對(duì)環(huán)境的熱損失，大大降低了能耗。微波的啟動(dòng)和停止非常迅速，易于控制，安全可靠；(4)噴霧焙燒過(guò)程為一連續(xù)過(guò)程，無(wú)需過(guò)濾、洗滌、干燥、粉碎過(guò)程，操作簡(jiǎn)單，有利于工業(yè)放大；(5)產(chǎn)生的尾氣通過(guò)多級(jí)水噴淋吸收，制成鹽酸溶液，可返回酸洗系統(tǒng)或綜合利用，環(huán)境友好，同時(shí)得到了高品質(zhì)的氧化鐵紅產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。[0017]實(shí)施例1
如圖1所示，該微波噴霧焙燒處理酸洗廢液的方法，其具體步驟如下:
(O酸洗廢液的預(yù)處理:首先將酸洗廢液加熱到溫度為65 °C，加入廢鋼調(diào)節(jié)酸洗廢液pH值為0.8進(jìn)行一段預(yù)處理，然后將經(jīng)一段預(yù)處理的酸洗廢液自然冷卻至30°C后加入濃氨水將PH值調(diào)整至3.0,同時(shí)通入空氣反應(yīng)Ih后，繼續(xù)加入絮凝劑聚合30min，然后進(jìn)行固液分離處理，獲得固體廢棄物和預(yù)處理后的酸洗廢液，其中酸洗廢液來(lái)自軋鋼廠鹽酸酸洗廢液，包括以下濃度的組分:Fe60g/L、游離HC130g/L、總HC1120g/L、Si0260mg/L，絮凝劑為中性高分子絮凝劑，絮凝劑加入量與酸洗廢液的體積比為0.2g/L ；
(2)將步驟(1)制備得到的預(yù)處理后的酸洗廢液通過(guò)噴槍霧化成小液滴，以100°C的空氣為載體將小液滴引入到微波爐爐腔內(nèi)，其中載體空氣與小液滴的質(zhì)量百分比為1:1，在450°C條件下微波快速焙燒，然后將生成的Fe2O3粉體采用粉體收集器收集，包括HC1、水蒸汽、N2、02的混合有氣體及少量Fe2O3粉體通過(guò)旋風(fēng)分離器分離，分離出的混氣體經(jīng)水溶液兩級(jí)噴淋吸收后，得到質(zhì)量百分濃度為15%的再生鹽酸溶液，其他N2、O2氣體排空。
[0018]上述制備得到的Fe2O3粉體品質(zhì)較高，F(xiàn)e2O3含量為99.0%以上，SiO2含量為小于
0.01%，可作為高級(jí)軟磁材料的原料，經(jīng)濟(jì)效益顯著，且排空的空氣中HCl含量為80mg/m3以下，環(huán)境友好，制備得到的15%的再生鹽酸溶液返回軋鋼酸洗系統(tǒng)循環(huán)利用。
[0019]實(shí)施例2
如圖1所示，該微 波噴霧焙燒處理酸洗廢液的方法，其具體步驟如下:
(O酸洗廢液的預(yù)處理:首先將酸洗廢液加熱到溫度為95°c，加入廢鋼、鐵屑或鐵粒調(diào)節(jié)酸洗廢液PH值為2.0進(jìn)行一段預(yù)處理，然后將經(jīng)一段預(yù)處理的酸洗廢液自然冷卻至50°C后加入濃氨水將PH值調(diào)整至6.5，同時(shí)通入空氣反應(yīng)2h后，繼續(xù)加入絮凝劑聚合60min，然后進(jìn)行固液分離處理，分離獲得固體廢棄物和預(yù)處理后的酸洗廢液，其中酸洗廢液來(lái)自軋鋼廠鹽酸酸洗廢液，包括以下濃度的組分:Fel30g/L、游離HC190g/L、總HC1200g/L、Si02150mg/L以下，絮凝劑為陽(yáng)離子型高分子絮凝劑，絮凝劑加入量與酸洗廢液的體積比為
0.05g/L ；
(2)將步驟(1)制備得到的預(yù)處理后的酸洗廢液通過(guò)噴槍霧化成小液滴，以300°C的空氣為載體將小液滴引入到微波爐爐腔內(nèi)，其中載體空氣與小液滴的質(zhì)量百分比為1:10，在900°C條件下微波快速焙燒，然后將生成的Fe2O3粉體采用粉體收集器收集，包括HC1、水蒸汽、N2、02的混合有氣體及少量Fe2O3粉體通過(guò)旋風(fēng)分離器分離，分離出的混氣體經(jīng)水溶液多級(jí)噴淋吸收后，得到質(zhì)量百分濃度為22%的再生鹽酸溶液，其他N2、O2氣體排空。
[0020]上述制備得到的Fe2O3粉體品質(zhì)較高，F(xiàn)e2O3含量為99.5%，SiO2含量為小于0.01%,可作為高級(jí)軟磁材料的原料，經(jīng)濟(jì)效益顯著，且排空的空氣中HCl含量為80mg/m3以下，環(huán)境友好，制備得到的22%的再生鹽酸溶液返回軋鋼酸洗系統(tǒng)循環(huán)利用。
[0021]實(shí)施例3
如圖1所示，該微波噴霧焙燒處理酸洗廢液的方法，其具體步驟如下:
(O酸洗廢液的預(yù)處理:首先將酸洗廢液加熱到溫度為85°c，加入廢鋼、鐵屑或鐵粒調(diào)節(jié)酸洗廢液PH值為1.0進(jìn)行一段預(yù)處理，然后將經(jīng)一段預(yù)處理的酸洗廢液自然冷卻至40°C后加入濃氨水將pH值調(diào)整至5.0,同時(shí)通入空氣反應(yīng)1.5h后，繼續(xù)加入絮凝劑聚合lOmin，然后進(jìn)行固液分離處理，分離獲得固體廢棄物和預(yù)處理后的酸洗廢液，其中酸洗廢液來(lái)自軋鋼廠鹽酸酸洗廢液，包括以下濃度的組分:Fe80g/L、游離HC160g/L、總HC1150g/L、Si0285mg/L，絮凝劑為陰離子型高分子絮凝劑，絮凝劑加入量與酸洗廢液的體積比為0.1g/L ；
(2)將步驟(1)制備得到的預(yù)處理后的酸洗廢液通過(guò)噴槍霧化成小液滴，以200°C的空氣為載體將小液滴引入到微波爐爐腔內(nèi)，其中載體空氣與小液滴的質(zhì)量百分比為1:8，在500°C條件下微波快速焙燒，然后將生成的Fe2O3粉體采用粉體收集器收集，包括HC1、水蒸汽、N2、02的混合有氣體及少量Fe2O3粉體通過(guò)旋風(fēng)分離器分離，分離出的混氣體經(jīng)水溶液多級(jí)噴淋吸收后，得到質(zhì)量百分濃度為18%的再生鹽酸溶液，其他N2、O2氣體排空。 [0022]上述制備得到的Fe2O3粉體品質(zhì)較高，F(xiàn)e2O3含量為99.0%，SiO2含量為小于0.1%，可作為高級(jí)軟磁材料的原料，經(jīng)濟(jì)效益顯著，且排空的空氣中HCl含量為80mg/m3以下，環(huán)境友好，制備得到的18%的再生鹽酸溶液返回軋鋼酸洗系統(tǒng)循環(huán)利用。
【權(quán)利要求】
1.一種微波噴霧焙燒處理酸洗廢液的方法，其特征在于具體步驟如下: (1)酸洗廢液的預(yù)處理:首先將酸洗廢液加熱到溫度為65~95°C，加入廢鋼、鐵屑或鐵粒調(diào)節(jié)酸洗廢液PH值為0.8~2.0進(jìn)行一段預(yù)處理，然后將經(jīng)一段預(yù)處理的酸洗廢液自然冷卻至30~50°C后加入濃氨水將pH值調(diào)整至3.0~6.5，同時(shí)通入空氣反應(yīng)I~2h后，加入絮凝劑聚合10~60min，然后進(jìn)行固液分離處理后，獲得固體廢棄物和預(yù)處理后的酸洗廢液； (2)將步驟(1)制備得到的預(yù)處理后的酸洗廢液通過(guò)噴槍霧化成小液滴，以100~300°C的空氣為載體將小液滴引入到微波爐爐腔內(nèi)，在450~900°C條件下進(jìn)行快速微波焙燒，然后將生成的Fe2O3粉體采用粉體收集器收集，包括HC1、水蒸汽、N2、02的混合有氣體及少量Fe2O3粉體通過(guò)旋風(fēng)分離器分離，分離出的混氣體經(jīng)水溶液多級(jí)噴淋吸收后，得到質(zhì)量百分濃度為15~22%的再生鹽酸溶液，其他N2、O2氣體排空。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波噴霧焙燒處理酸洗廢液的方法，其特征在于:所述酸洗廢液來(lái)自軋鋼廠鹽酸酸洗廢液，包括以下濃度的組分:Fe60~130g/L、游離HC130~90g/L、總 HCl 120 ~200g/L、Si02150mg/L 以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波噴霧焙燒處理酸洗廢液的方法，其特征在于:所述絮凝劑為高分子化合物，包括陽(yáng)離子型高分子絮凝劑、陰離子型高分子絮凝劑和中性絮凝劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波噴霧焙燒處理酸洗廢液的方法，其特征在于:所述步驟(2)中載體空氣與小液滴的質(zhì)量百分比為1: 1~10)。
【文檔編號(hào)】C01G49/06GK103643244SQ201310609892
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】張利華, 彭金輝, 郭勝惠, 巨少華, 陳玉祥, 郭磊 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)