CN105439343A - 一种酸碱废弃物资源化处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种酸碱废弃物资源化处理工艺，属于环保技术领域，特别涉及废弃物综合利用，资源化，产品制备。本发明步骤为：a.备料，将酸洗废液过滤，去除大粒径颗粒物，电石渣粉碎至粒径均匀；b.反应，酸洗废液和电石渣混合搅拌反应；c.固液分离，调节pH至铁盐析出，进入分离装置，分离回收；d.浓缩，氯化钙溶液进入浓缩装置浓缩；e.高温固化，浓缩液进入固化装置固化；f.切片，固化后的氯化钙进入切片装置，切片包装。本发明采用酸碱废弃物制备氯化钙回收铁盐，低压分馏浓缩氯化钙溶液，降低处理成本，工艺过程无废弃物，真正实现零排放，创造了可观的经济、环境和社会效益，解决了两种废弃物难处置的问题，填补了酸碱废弃物资源化的技术空白。

Description

一种酸碱废弃物资源化处理工艺

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及废弃物的综合利用，资源化，化工原料的制备。

背景技术

电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。乙炔(C2H2)是生产聚氯乙烯树脂(PVC)的主要原料，按生产经验，每生产1tPVC产品耗用电石1.5～1.6t，同时每t电石产生1.2t电石渣(干基)，电石渣含水量按90％计，那么每生产1tPVC产品，排出电石渣浆约20t。由此可见，电石渣浆的产生量大大超过了PVC的产量。大多数PVC生产厂家将电石渣浆经重力沉降分离后，上清液循环利用；电石渣经进一步脱水，其含水率仍达40％～50％，呈浆糊状，在运输途中易渗漏污染路面，长期堆积不但占用大量土地，而且对土地有严重的侵蚀作用。电石渣中主要成分是Ca(OH)2，含有少量杂质，新生电石渣有效CaO成分在60％左右，完全可以寻求新的治理工艺，从根本上解决问题，综合利用，化害为利，变废为宝。

工业上常用强酸性溶液对金属表面进行清洗，一方面是为了改变金属表面结构，利于后续的加工处理，另一方面是为了清洗掉金属表面的锈蚀氧化物，使金属表面光洁，避免进一步锈蚀；对于酸洗行业来说盐酸具有强酸性，有价格低廉，是作为酸洗配液的最佳选择；当酸洗液使用一定次数后酸度降低，金属离子浓度升高，降低了酸洗效率，需要更换酸洗液，生产过程中产生废液量大，不及时处理会对周边环境造成严重污染，废液中含有大量盐酸和金属盐，是化工行业的重要原料，在处理酸洗废水的同时回收盐酸和金属盐，产生高效附加值是水处理行业关注的一个焦点，引起了许多专家的高度重视。

由于酸洗行业和聚氯乙烯行业相似度不高，企业之间很少考虑联合治理废弃物，造成处理成本高，二次污染，资源浪费等诸多问题，寻求一种处理成本低、安全可靠、能够提取高附加值的处理方法是最终解决酸洗废水和电石渣污染排放的有效途径，具有可观的经济效益、环境效益和社会效益。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术缺陷，针对酸洗企业和PVC制造企业提供一种投资和处理成本低，能够使废酸、废电石渣和金属盐资源化利用的工艺，不仅可以解决酸洗废水和电石渣处理与处置问题，还可以产生巨大的经济和社会效益。

本发明涉及酸洗废液和电石渣的综合治理和资源化利用，减压低温回收CaCl₂和Fe(OH)₃，根据CaCl₂与盐酸反应放热的特性，充分利用热源，低能耗升温，在低压低温状态下使CaCl₂溶液得以浓缩，浓度可达到45％～50％，满足液态CaCl2的产品需求要求；继续升温浓缩，制备固体CaCl₂，制备固体CaCl₂升温过程中添加分散剂，防止CaCl₂·2H₂O析出，提高固体CaCl₂的强度；反应阶段，严格控制电石渣和酸洗废液的混合比例，使铁离子彻底沉淀，达到铁钙分离的目的，并且保证CaCl2和铁盐的纯度。本发明使得酸碱废弃物处理由单一的处理技术向资源化综合利用方向发展。

本发明所述的酸碱废弃物资源化处理工艺，其步骤为：

a.备料，将酸洗废液经耐酸过滤器过滤，去除大于30微米的颗粒物，将电石渣粉碎，颗粒均匀；

b.反应，将酸洗废液和电石渣按质量比1:1混合，充分搅拌反应，陈化30min；

c.固液分离，调节pH范围在6～7，铁盐析出，沉淀进入分离装置，达到固液分离的目的，回收铁盐；

d.浓缩，固液分离后，氯化钙溶液进入低压浓缩装置，将溶液浓缩至45％～50％；

e.高温固化，氯化钙浓缩液在高温状态下蒸发水分，使其固化；

f.切片，固化后的氯化钙进入切片装置，切片包装。

步骤b所述的将酸洗废液和电石渣按质量比1:1混合，酸洗废液酸含量为10％，电石渣有效氧化钙含量为60％。

步骤c所述的回收铁盐为四氧化三铁，固液分离后调节泥浆pH范围在9，泥浆变黑。

步骤d所述的低压浓缩反应器内部绝对压力为30kpa，温度为70摄氏度。

步骤e所述的高温状态温度为178摄氏度，反应器内部压力为常压。

步骤f所述的切片，其工艺参数为：工艺温度100摄氏度，盐钙比在0.02～0.04范围。

步骤c所述的回收铁盐为四氧化三铁，铁离子的两种价态的物质的量比控制在Fe²⁺:Fe³⁺＝1:2

本发明所提出的酸碱废弃物资源化处理工艺，针对目前酸洗废水和电石渣产生量大，处理成本高等问题，提出了酸洗废水和电石渣相结合的综合处理方法，提供一种先进的酸碱废弃物资源化处理及金属盐回收利用工艺，整个工艺清洁环保，废弃物利用率高，不向环境排放废气物，提高了废弃物的附加值，变废为宝，有效遏制资源浪费和环境污染。该工艺节能环保，不产生二次污染物，低压低温状态下满足产品浓缩需求，充分利用余热及工艺过程的热循环，适用于酸洗废液及碱性固体废弃物的终端处置，实现废弃物资源化，同样适用于原材料加工生产相应产品。本发明首先对酸碱废弃物进行备料，酸洗废液经耐酸过滤器过滤，去除大于30微米的悬浮颗粒物，电石渣粉碎使粒度分布均匀，进入加料装置充分混合，进入反应装置，反应过程中产生的气体进入尾气吸收装置去除，当pH值在6～7时陈化，使氯化亚铁结晶析出，陈化后的物料进入固液分离装置，经分离机固液分离，分离出铁盐，清液是氯化钙溶液，进入低压浓缩器将氯化钙溶液浓缩至45％～50％，达到市场需求的浓度，多余溶液进入高温固化装置，添加盐钙比约为0.02～0.04的氯化钠，充分混匀，进入闪蒸装置浓缩，使氯化钙析出，获取固体氯化钙，将产品固化，固化产品进入切片装置，成型切片封存。工艺末端没有废弃物排出，达到废弃物资源化和零排放。本发明满足酸碱废弃物资源化处理工程化、规模化要求，提高废弃物的资源化利用率，降低运营成本，综合效益显著提高。

本发明提出的酸碱废弃物资源化处理工艺，具有一下的优点以及积极效果：改变目前酸碱废弃物污染环境，难以处理，处理成本高的现状，对其进行最大限度无害化、减量化、资源化的综合处理，其经济效益和社会效益相当显著；本发明所使用的供热***采用空气源换热的形式，充分利用空气热能，减少额外能量供给，加热和冷却设备通过冷媒循环进行热交换，热能利用率可达98％以上，从根本上节约能源，改善了传统工艺供热***能耗大、***用水量大的弊端，填补了工业生产低能耗制冷供热的空白。整个工艺产生的氯化钙、金属盐、水均不外排，并且氯化钙和金属盐具有很高的经济价值，水在工艺中循环使用，满足稀释、换热、冷却、吸收等用水，整个过程不向外界排放任何有害物质，真正达到了零排放的要求。

附图说明

图1是本发明酸碱废弃物资源化处理工艺流程图

具体实施方式

下面结合附图与实例对本发明做进一步说明，但不对本文做任何限制。

如图1所示，本发明工艺包括备料、加料、反应、低压浓缩、固液分离装置、高温固化、切片等工序。

将含有效氧化钙60％的电石渣和含盐酸10％的酸洗废液按质量比1:1在混合器中充分反应，控制pH值在6.5左右，不低于6，静置陈化30min，使溶液分层，上层清液为CaCl₂溶液，下层墨绿色沉淀为Fe(OH)₃，进入固液分离装置，上层清液进入低压浓缩装置，在绝对压力30kpa，分馏温度70摄氏度条件下低压低温浓缩，使氯化钙溶液浓缩至浓度在45％～50％范围，调节泥浆pH值为9，沉淀逐渐变黑，生成Fe3O4，反应过程中产生热量，使用高效热交换器将热量收集，送入低压蒸发器预热器，用于提升蒸发温度。

Ca(OH)₂+2HCl＝CaCl₂+2H₂O

FeCl₂+Ca(OH)₂＝Fe(OH)₂+CaCl₂

4Fe(OH)₂+2H₂O+O₂＝4Fe(OH)₃

Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH-＝Fe₃O₄+4H₂O

电石渣中含有少量CaO、CaS、Ca3N2、Ca3P2等物质，反应过程中会产生刺激性气体，,在反应末端用吸收法去除。

CaO+H₂O＝Ca(OH)₂

CaS+2H₂O＝Ca(OH)₂+H₂S

Ca₃N₂+6H₂O＝3Ca(OH)₂+2NH₃

Ca₃P₂+6H₂O＝3Ca(OH)₂+2PH₃

Ca₂Si+4H₂O＝2Ca(OH)₂+SiH₄

Ca₃As₂+6H₂O＝3Ca(OH)₂+2AsH₃

由于硫化氢和氨气是毒性气体，需要经过双重过滤器进行过滤，去除气体，双重过滤器分两部分，一部分为酸溶液，去除氨气，一部分是饱和氢氧化钠溶液去除硫化氢气体。

上清液进入低压蒸发器减压蒸发，容器内绝对压力为30kpa，预热温度70摄氏度，使用强制循环喷淋布水方式，浓缩氯化钙溶液浓度在45％～50％，进入高温蒸发器，温度升至178摄氏度，使氯化钙含水率不高于10％，成型进入切片装置，切片滚筒温度不低于100摄氏度，生产固体氯化钙产品。下层沉淀，进入固液分离器，收集固体，液体回流至反应器继续参与反应，整个过程不向外界排放任何废弃物，达到废弃物资源化利用，污染物零排放的目的。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种酸碱废弃物资源化处理工艺，其特征在于，其步骤为：

a.备料，将酸洗废液经耐酸过滤器过滤，去除大于30微米的颗粒物，将电石渣粉碎，颗粒均匀；

b.反应，将酸洗废液和电石渣按质量比1:1混合，充分搅拌反应30min；

c.固液分离，调节pH范围在6～7，铁盐析出，沉淀进入分离装置，达到固液分离的目的，回收铁盐；

d.浓缩，固液分离后，氯化钙溶液进入低压浓缩装置，将溶液浓缩至45％～50％；

e.高温固化，氯化钙浓缩液在高温状态下蒸发水分，使其固化；

f.切片，固化后的氯化钙进入切片装置，切片包装。

2.根据权利要求1所述的酸碱废弃物资源化处理工艺，其特征在于，步骤b所述的将酸洗废液和电石渣按质量比1:1混合，酸洗废液酸含量为10％，电石渣有效氧化钙含量为60％。

3.根据权利要求1所述的酸碱废弃物资源化处理工艺，其特征在于，步骤c所述的回收铁盐为四氧化三铁，固液分离后调节泥浆pH范围在9，泥浆变黑。

4.根据权利要求1所述的酸碱废弃物资源化处理工艺，其特征在于，步骤d所述的低压浓缩反应器内部绝对压力为30kpa，温度为70摄氏度。

5.根据权利要求1所述的酸碱废弃物资源化处理工艺，其特征在于，步骤e所述的高温状态温度为178摄氏度，反应器内部压力为常压。

6.根据权利要求1所述的酸碱废弃物资源化处理工艺，其特征在于，步骤f所述的切片，其工艺参数为：工艺温度100摄氏度，盐钙比在0.02～0.04范围。

7.根据权利要求3所述的酸碱废弃物资源化处理工艺，其特征在于，铁离子的两种价态的物质的量比控制在Fe²⁺:Fe³⁺＝1:2。