[發(fā)明專利]一種不銹鋼酸洗廢水資源化回收方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510540264.0
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN105060599A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴立元;王慶偉;蔣國民;彭寧;趙次嫻
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;C22B7/00;C22B23/00;C22B34/32;C02F103/16
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 袁靖

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及不銹鋼、鋼絲繩生產(chǎn)及相關(guān)的表面處理酸洗廢水的氫氟酸、硝酸、鐵、鉻、鎳的資源回收方法，屬于工業(yè)三廢處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

一直以來，不銹鋼生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量酸洗廢水的處理是鋼鐵企業(yè)的難題。隨著鋼鐵工業(yè)逐步發(fā)展，人們逐漸認識到酸洗廢水對環(huán)境特別是對人類自身的危害，不銹鋼酸洗廢水是含Cr⁶⁺、Cr³⁺和金屬鐵、鎳的酸性廢水。Cr³⁺在人體中屬于微量元素，參與葡萄糖和脂類代謝，但過量的Cr³⁺易積存在肺泡中，引起肺癌，進入血液中引起肝和腎的障礙。Cr⁶⁺有很大的刺激和腐蝕性。含鐵廢水排入水體時，由于從水中奪去了氧，就破壞了魚、食魚動物及參與水的自凈化的微生物等的生存條件，致使魚類死亡。硝態(tài)氮排入水中，會引起水體的富營養(yǎng)化。氟元素可以與動植物中的多種酶發(fā)生作用，引起代謝紊亂、細胞變形、壞死，也可以引起骨質(zhì)過度鈣化出現(xiàn)骨刺、椎管狹窄，以及致癌作用。可見不銹鋼酸洗廢水中各成分對環(huán)境危害嚴(yán)重，但同時廢水中的硝酸、氫氟酸、鎳、鉻等元素有具有回收價值，因此，不銹鋼酸洗廢水需進行資源化回收和深度凈化處理達標(biāo)后方能排入環(huán)境。

現(xiàn)有不銹鋼酸洗廢水的處理基本采用：曝氣、中和、沉淀的方法，由于傳統(tǒng)方法未考慮廢水中的重金屬回收，只顧及處理達標(biāo)排放，所以運行成本過高，且壓干的污泥往往由于處置不當(dāng)容易造成重金屬二次污染，同時造成資源浪費。對硝酸、氫氟酸廢液的治理，歐美、日德等國都進行了很多研究工作，通常采用的方法有化學(xué)法、蒸發(fā)法、離子交換法和溶劑萃取法等。化學(xué)法可回收一些有用物質(zhì)，但工藝龐雜，設(shè)備較多；離子交換把固定床改為流動床是個進步，但還存在廢酸濃縮和稀酸處理問題；溶劑萃取法的優(yōu)點是能量消耗少，設(shè)備、材料容易選擇，但酸的回收率低。專利(CN201510037110)一種從冷軋不銹鋼酸洗廢液中回收混合酸的方法公開了一種蒸發(fā)回收混酸的方法，可以實現(xiàn)混酸的回收，但該方法混酸回收率并不高，工藝成本高，關(guān)鍵還存在有價金屬無法分離回收，產(chǎn)生的硫酸鐵等廢渣含有硫酸難以處理利用等問題；專利(201510180241)公開了一種不銹鋼酸洗廢液的處理及鐵、鉻、鎳的回收方法，可以一定程度實現(xiàn)鐵、鉻、鎳的分離，但是存在混酸無法回收、新添加入的氨氮及溶液中的硝態(tài)氮對后續(xù)水處理造成極大負擔(dān)，中和酸的過程中中和劑用量大、成本高等問題，傳統(tǒng)的方法難以實現(xiàn)有價資源的高效回收及廢水的深度處理，本發(fā)明技術(shù)可實現(xiàn)酸的高效回收；減少后續(xù)處理中堿的消耗，產(chǎn)渣量小，各種渣分離效果好，有價金屬的損失率低，使不銹鋼酸洗廢水的高效資源化成為可能，不但解決環(huán)境污染問題，還能獲得可觀的經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題提供一種不銹鋼酸洗廢水處理方法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)硝酸、氫氟酸混酸的高效回收，而且可以實現(xiàn)各有價元素的富集及渣的分離。鐵、鉻和鎳等有價資源高效回收，有利于所有分離渣的功能化利用，杜絕廢水處理過程產(chǎn)生的廢渣無法利用而產(chǎn)生的二次污染問題，避免了廢渣處理要承擔(dān)的費用，同時能保證凈化后水能夠穩(wěn)定達標(biāo)，經(jīng)濟效益顯著。

為了綜合考慮不銹鋼酸性廢水的全過程清潔處理和全元素回收，本發(fā)明在優(yōu)先考慮廢水中硝酸和氫氟酸回收時，為了避免蒸酸過程產(chǎn)生的含酸、鐵、鉻、鎳等重金屬廢渣資源的浪費和對環(huán)境的污染，首次考慮將蒸酸循環(huán)過程與膜分離過程相互結(jié)合，優(yōu)勢互補。當(dāng)蒸酸過程中酸和有價金屬循環(huán)積累到一定量后，進入膜分離工序，既保障了蒸酸過程的順利進行，減少了添加劑的使用量，提高了硝酸和氫氟酸的回收率，而且每次蒸酸后冷卻回收鐵，能保證鎳和鉻的富集達到滿意程度，通過膜法一步高效回收積累的酸時，再將回收的鐵溶入溶液中，可將鐵渣中帶出的一部分鎳鉻重新回收，從而增加了鎳鉻的回收率。此外，還有利于渣量的減少，為后續(xù)處理節(jié)省成本，降低環(huán)境污染。

為實現(xiàn)不銹鋼酸洗廢水中有價元素的全量回收，便于渣的資源化，本發(fā)明在蒸酸和膜分離的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了中和劑和沉淀劑，利用高效沉淀分離設(shè)備將水處理渣分為成了4種有價渣，分別為石膏、鐵渣、鎳渣和鉻渣。其中石膏可以作為建材銷售，鐵渣、鎳渣和鉻渣可以返回熔煉系統(tǒng)，實現(xiàn)了不銹鋼酸洗廢水的資源化處理。在鎳渣的分離沉淀過程，采用硫化氫和硫化鈉的組合使用來實現(xiàn)鎳的高效沉淀及與鉻的有效分離，在保障效果的同時，簡化了操作過程。在整個處理過程中未引進銨態(tài)氮及其他污染物，有益于廢水的回用和排放。

上述的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種不銹鋼酸洗廢水資源化回收方法，包括如下步驟：