CN106904776A - 焙烧提钒工艺废水处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明给出一种焙烧提钒工艺废水处理装置，它的结构包括：多效蒸发器、热风干燥塔、化学沉淀装置；多效蒸发器由多个蒸发器前后衔接构成，焙烧提钒工艺废水首先经过多效蒸发器，完成初步浓缩，再进入热风干燥塔，热空气与废水进行热质交换，废水被进一步浓缩，从塔底流出，进行冷却结晶，上清液进入化学沉淀装置，通过还原槽、中和槽和沉淀池，沉淀完成，上清液达标排放，其特征在于：焙烧提钒工艺废水处理装置的结构还包括：钢渣热风炉，经过焙烧的红热钢渣，进入钢渣热风炉内对空气加热，空气被加热成热空气流出，热空气被用于热风干燥塔干燥物料。

Description

焙烧提钒工艺废水处理装置
技术领域
本发明涉及环保技术，特别是涉及焙烧提钒工艺废水处理装置。
背景技术
大型铁合金生产厂每年产生数万吨冶炼炉渣，炉渣中仍含有1-5％不等的铁合金微小颗粒，随着人们对金属资源再生利用的重视，采用各种方法回收炉渣中的金属，回收产物通常被称为铁合金渣(如铬铁渣、硅锰渣、硅渣等)。
通过对钒铁炉渣碳酸钠焙烧-水浸全过程的矿物分析、热力学计算及对比实验，研究了炉渣中钒转化、溶出的机理与规律，结果显示：随焙烧温度及时间增加，钒酸盐相明显增多，钒溶出率增加。焙烧熟料经水浸后，钒以可溶性钒酸钠和铝酸钠的形式进入水相。焙烧温度1000℃及焙烧时间4h的优化条件下，钒的溶出率可达90％。
含钒有毒的提钒尾渣及含钒钢渣年排放量巨大，而现有焙烧提钒工艺存在钒转浸率低、焙烧温度高、成本高等的问题。碱介质水热过程高效回收钒的过程，其中提钒尾渣中的钒大集中的存在于铁矿相(Fe_2O_3)和铁板钛矿相(Fe_2TiO_5)中，同时也有一部分赋存于含Si锥辉石相(NaFe(SiO_3)_2)中；钢渣中的钒则主要赋存与硅酸二钙、硅酸三钙、自由氧化物和铁酸钙相中。且提钒尾渣和钢渣中的钒分别超过92％、94％的是碱溶性的。温度和碱浓度对硅酸盐相的破坏作用影响显著，提高温度增大了液相流动性，强化了液-固传质效果，并且提高了化学反应活性；而碱浓度对硅酸盐相的分解作用呈现线性增加的关系。
含钒钢渣中提取钒的工艺技术
含钒钢渣是含钒铁水直接在转炉里按一般碱性单渣法炼钢而得到的钢渣。该种渣成分复杂，又经常波动。含钒钢渣的特点是氧化钙含量高，钒含量较低。钢渣中的钙钛氧化物分子式可简写成Ca3(Ti，V)207。该矿物是一种黑色厚薄不等的长板状矿物，并与其他矿物连生，钒置换钛进入晶格中。该矿物中V205含量为9.78％，其钒量占渣中总钒量的78％，是提钒的主要对象。
含钒钢渣返回高炉处理是我国首创的一种提钒工艺。它是把含钒钢渣再烧结后返回小高炉，练出含钒2～3％的铁水，再兑入氧气底吹转炉内吹炼，得到V205含量高于35～40％的高钒渣。此渣在电炉内直接还原，制取含钒大于35％的钒铁合金。
含钒钢渣的特点是氧化钙含量高。用传统的钠盐焙烧--水浸提钒工艺，钒浸出率很低。目前研究出的钠盐焙烧--碳酸化浸出工艺较好的解决了氧化钙的危害。在含钒钢渣中，钒主要赋存在钒钙钛氧化物中，焙烧时钒钙钛氧化物与碳酸钠反应：
2Ca3V207+Na2CO3+O2＝3CaO+2NaVO3+Ca3(VO4)2+CO2
硅钒酸钙与碳酸钠也发生类似反应：
2[Ca2SiO4·Ca(VO4)2]+Na2CO3+O2＝2Ca2SiO4+2NaVO3+Ca3(VO4)2+5CaO+CO3
烧结后水溶性钒约20％，碳酸化浸出的钒约60％。
焙烧主要技术条件：
渣碱比：100∶18，钢渣的磨细度：200目大于60％，制粒后的粒度直径：5～10mm，焙烧温度：1100℃，物料停留时间：3.7小时。
经过水浸提钒工艺，产生大量废水，废水成分非常复杂，含有的多种金属离子，其中包括有剧毒的钒离子、铬离子。比如某冶金化工厂的提钒废水含铬离子为1390mg/l，它是国家法定允许排污量的壹万三千九百倍。
发明内容
一种焙烧提钒工艺废水处理装置，它的结构包括：多效蒸发器、热风干燥塔、化学沉淀装置。
多效蒸发器由多个蒸发器前后衔接构成，焙烧提钒工艺废水首先经过多效蒸发器，完成初步浓缩，再进入热风干燥塔，热空气与废水进行热质交换，废水被进一步浓缩，从塔底流出，进行冷却结晶，上清液进入化学沉淀装置，通过还原槽、中和槽和沉淀池，沉淀完成，上清液达标排放。
焙烧提钒工艺废水处理装置的结构还包括：钢渣热风炉，经过焙烧的红热钢渣，进入钢渣热风炉内对空气加热，空气被加热成热空气流出，热空气被用于热风干燥塔干燥物料。
所述多效蒸发器，它由多个蒸发器前后衔接构成，每个蒸发器的结构包括：蒸汽出口、上封头、上管板、废水进口、蒸汽进口、筒壁、壳程、传热管、下管板、下封头、废水出口。
焙烧提钒工艺废水首先进入第一个蒸发器的传热管内的管程，沿着管内壁面向下流淌，外来加热蒸汽进入第一个蒸发器壳程，蒸汽对管内的废水加热，废水受热蒸发，产生蒸汽流出，进入到第二个蒸发器作为加热蒸汽，管内废水蒸发浓缩后流出，进入第二个蒸发器继续加热浓缩；第三个、更多个蒸发器都同样地利用前一个蒸发器产生的蒸汽作为热源，对前一个蒸发器流过来的废水继续加热浓缩，直到最后一个蒸发器，从废水出口流出的废水完成了多效蒸发过程，剩余蒸汽从蒸汽出口流出。
所述热风干燥塔，它是一个直立的密封钢筒，它的结构包括：废水进口、废气出口、净化器、热风进口、废水出口、废水池。
塔内顶部有废水喷淋装置，从塔顶废水进口进入的废水通过喷头成细雨状向下喷淋，塔底有一个热风进口，热空气在塔内向上流动，形成热风，热风放热，废水蒸发，废水被继续浓缩后，从塔底废水出口流出，进入废水池冷却结晶沉淀，上清液流出并进入化学沉淀装置，热风最后从塔顶废气出口流出，经废气净化器过滤除尘后排放。
所述化学沉淀装置，它的结构包括：还原槽、中和槽、沉淀池。
废水经废水进口首先进入还原槽，由于提钒废水的PH值在3左右，其中的铬离子绝大部分是6价的，通过向还原槽加入硫酸亚铁，将6价铬离子全部还原成3价铬离子，然后经废水出口进入中和槽，在中和槽，通过加入石灰乳，调节PH值至8.5～9.0后，3价铬离子和其它金属离子与氢氧化钙反应，生成的氢氧化物沉淀呈悬浊液，通过废水出口导入沉淀池，经过一段时间，沉淀完成，上清液排放。
所述钢渣热风炉，它的结构包括：热风出口、钢渣进料口、转轮、钢丝传送带、壳体、空气进口。
转轮带动钢丝传送带，从回转窑出来的红热的钢渣经钢渣进料口落在传送带上，空气从一侧空气进口进入壳体内，环绕钢渣，并与钢渣逆向流动，二者逆流换热，当空气被加热到接近初始红热钢渣温度，成为热空气，从壳体的另一侧热风出口流出，热空气被用于热风干燥塔。
附图说明
图1是本发明焙烧提钒工艺废水处理方法的步骤图。
图2是本发明焙烧提钒工艺废水处理装置实施例的总体图。
图3是本发明焙烧提钒工艺废水处理装置实施例的多效蒸发器结构图。
图4是本发明焙烧提钒工艺废水处理装置实施例的热风干燥装置结构图。
图5是本发明焙烧提钒工艺废水水理装置实施例的化学沉淀装置结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细描述。
图1给出了本发明焙烧提钒工艺废水处理方法的步骤图。
本发明焙烧提钒工艺废水处理方法的步骤如下：
1，首先，废水进入多效蒸发器100，进行蒸发浓缩。比如：100吨废水，蒸发浓缩4倍后，剩下25吨，其余蒸发产生的蒸汽，再放热变为凝结水排出。
2，从多效蒸发器100流出的浓缩废水进入热风干燥塔200。
3，在热风干燥塔内，浓缩废水从上向下喷淋，而干燥热风从下向上流动，热风向废水传热，废水进一步蒸发浓缩，高浓度废水从热风干燥塔底部流出，冷却后，部分结晶，剩余废水流向化学沉淀装置400。
4，在化学沉淀装置400内，废水首先进入还原槽，与还原药剂反应，再进入中和槽，与中和药剂反应，形成悬浊液，最后进入沉淀池，进行沉淀分离，上清液达标排放，沉淀物回收或另行处理。
5，热风干燥塔所需的干燥热风，来自钢渣热风炉300。在钢渣热风炉300内，约700℃的红热含钒钢渣与来自环境的空气换热，产生约600℃的热风流出，用于热风塔干燥工艺。红热含钒钢渣是来自焙烧工艺的回转窑的出口。
图2给出了本发明焙烧提钒工艺废水处理装置实施例的总体图。
本发明焙烧提钒工艺废水处理装置实施例的总体，它的结构包括：多效蒸发器100、热风干燥塔200、钢渣热风炉300、化学沉淀装置400。
多效蒸发器100由多个蒸发器前后衔接构成。焙烧提钒工艺废水首先从废水进口101进入第一个蒸发器的管程，从上到下，在管内沿着管内壁面向下流淌，而加热蒸汽从蒸汽入口进入第一个蒸发器管外的壳程，加热蒸汽通过管壁对管内的废水加热，管内废水受热蒸发，蒸汽在管内向上升腾，最后集聚到蒸发器顶部，从蒸汽出口流出，并进入到第二个蒸发器的蒸汽入口。管内废水不断蒸发浓缩，沿着管内壁面向下流淌，到达蒸发器底部，从废水出口流出，接着进入第二个蒸发器的废水进口。第二个、第三个、更多个蒸发器都同样的利用前一个蒸发器产生的蒸汽作为热源，对前一个蒸发器流过来的废水继续加热浓缩，直到最后一个蒸发器，从废水出口114流出的废水完成了全部多效蒸发过程后，再进入热风干燥塔继续浓缩。
热风干燥塔200是一个直立的钢筒，钢筒内顶部有废水喷淋装置，从塔顶进水口201进入的废水通过一个喷头成细雨状向下喷淋。塔底有一个热空气进口，在鼓风机带动下，热空气在塔内向上流动，热风与雨滴状的废水进行热质交换，热风放热，废水蒸发，废水被继续浓缩，并从塔底废水出口202流出进入废水池204，在哪里冷却结晶沉淀。不能再结晶的上清液部分，从进水口411进入化学沉淀装置400，继续处理。
化学沉淀装置400包括三部分：还原槽、中和槽、沉淀池。
从热风干燥塔流入的废水首先进入还原槽，由于提钒废水的PH值在3左右，其中的铬离子绝大部分是6价的，通过向还原槽加入硫酸亚铁，将6价铬离子全部还原成3价铬离子。然后进入中和槽。
在中和槽，通过加入石灰乳，调节PH值至8.5～9.0，3价铬离子和其它金属离子与氢氧化钙反应，生成的氢氧化物沉淀呈悬浊液，将其导入沉淀池，经过一段时间，沉淀完成，上清液可达标排放。
钢渣热风炉300由转轮、钢丝传送带、壳体组成。从回转窑出来的红热的钢渣，通过进渣口301落在传送带上，转轮带动钢丝传送带移动，空气从一侧进入壳体内，空气环绕钢渣，并与钢渣逆向流动，二者逆流换热，当空气被加热到接近红热钢渣温度，从壳体的另一侧的出气口302流出，热空气被用于热风干燥塔吹干物料。
图3给出了本发明焙烧提钒工艺废水处理装置实施例的多效蒸发器结构图。
多效蒸发器100由多个蒸发器前后衔接构成，每个蒸发器包括：蒸汽出口109、上封头110、上管板111、废水进口101、蒸汽进口102、筒壁103、壳程104、传热管105、下管板106、下封头107、废水出口108。焙烧提钒工艺废水首先从废水进口101进入第一个蒸发器的传热管105内的管程，从上到下，在管内，沿着管内壁面向下流淌，而加热蒸汽从蒸汽入口102进入第一个蒸发器传热管管外的壳程104，加热蒸汽通过管壁对管内的废水加热，管内废水受热蒸发，蒸汽在管内向上升腾，最后集聚到蒸发器顶部，从蒸汽出口109流出，并进入到第二个蒸发器的蒸汽入口。管内废水不断蒸发浓缩，沿着管内壁面向下流淌，到达蒸发器底部，从废水出口108流出，接着进入第二个蒸发器的废水进口。第二个、第三个、更多个蒸发器都同样的利用前一个蒸发器产生的蒸汽作为热源，对前一个蒸发器流过来的废水继续加热浓缩，直到最后一个蒸发器，从废水出口114流出的废水完成了全部多效蒸发过程后，再进入热风干燥塔继续浓缩。剩余蒸汽从蒸汽排放口113放掉。
图4给出了本发明焙烧提钒工艺废水处理装置实施例的热风干燥装置结构图。
废水处理装置实施例的热风干燥装置包括：热风干燥塔200、钢渣热风炉300。
热风干燥塔200是一个直立的密封钢筒，它的结构包括：废水进口201、废气出口207、净化器205、热风进口206、废水出口202、废水池204。
钢筒内顶部有废水喷淋装置，从塔顶废水进口201进入的废水通过一个喷头成细雨状向下喷淋。塔底有一个热风进口206，在鼓风机带动下，热风热空气在塔内向上流动，热风与雨滴状的废水进行热质交换，热风放热，废水蒸发，废水被继续浓缩，并从塔底废水出口202流出，进入废水池204，在哪里冷却结晶沉淀。不能再结晶的上清液部分，进入化学沉淀装置400，继续处理。热风最后从塔顶废气出口207流出，经废气净化器205过滤除尘，再排放的大气。
钢渣热风炉300由热风出口302、钢渣进料口301、转轮357、钢丝传送带355、壳体354、空气进口356组成。转轮357带动钢丝传送带355，从回转窑出来的红热的钢渣经钢渣进料口301落在传送带上，被带动移动，空气从一侧空气进口356进入壳体354内，环绕钢渣，并与钢渣逆向流动，二者逆流换热，当空气被加热到接近初始红热钢渣温度，从壳体的另一侧热风出口302流出，热空气被用于热风干燥塔。
图5给出了本发明焙烧提钒工艺废水水理装置实施例的化学沉淀装置结构图。
化学沉淀装置400包括三部分：还原槽410、中和槽420、沉淀池430。
从热风干燥塔流入的废水经废水进口411首先进入还原槽410，由于提钒废水的PH值在3左右，其中的铬离子绝大部分是6价的，通过向还原槽加入硫酸亚铁，将6价铬离子全部还原成3价铬离子，然后经废水出口412进入中和槽420。
在中和槽420，通过加入石灰乳，调节PH值至8.5～9.0后，3价铬离子和其它金属离子与氢氧化钙反应，生成的氢氧化物沉淀呈悬浊液，通过废水出口421导入沉淀池430，经过一段时间，沉淀431全部完成，上清液可达标排放。

Claims (5)

1.一种焙烧提钒工艺废水处理装置，它的结构包括：多效蒸发器、热风干燥塔、化学沉淀装置；多效蒸发器由多个蒸发器前后衔接构成，焙烧提钒工艺废水首先经过多效蒸发器，完成初步浓缩，再进入热风干燥塔，热空气与废水进行热质交换，废水被进一步浓缩，从塔底流出，进行冷却结晶，上清液进入化学沉淀装置，通过还原槽、中和槽和沉淀池，沉淀完成，上清液达标排放，其特征在于：焙烧提钒工艺废水处理装置的结构还包括：钢渣热风炉，经过焙烧的红热钢渣，进入钢渣热风炉内对空气加热，空气被加热成热空气流出，热空气被用于热风干燥塔干燥物料。
2.按照权利要求1所述的焙烧提钒工艺废水处理装置，其特征在于：所述多效蒸发器，它由多个蒸发器前后衔接构成，每个蒸发器的结构包括：蒸汽出口、上封头、上管板、废水进口、蒸汽进口、筒壁、壳程、传热管、下管板、下封头、废水出口；焙烧提钒工艺废水首先进入第一个蒸发器的传热管内的管程，沿着管内壁面向下流淌，外来加热蒸汽进入第一个蒸发器壳程，蒸汽对管内的废水加热，废水受热蒸发，产生蒸汽流出，进入到第二个蒸发器作为加热蒸汽，管内废水蒸发浓缩后流出，进入第二个蒸发器继续加热浓缩；第三个、更多个蒸发器都同样地利用前一个蒸发器产生的蒸汽作为热源，对前一个蒸发器流过来的废水继续加热浓缩，直到最后一个蒸发器，从废水出口流出的废水完成了多效蒸发过程，剩余蒸汽从蒸汽出口流出。
3.按照权利要求1所述的焙烧提钒工艺废水处理装置，其特征在于：所述热风干燥塔，它是一个直立的密封钢筒，它的结构包括：废水进口、废气出口、净化器、热风进口、废水出口、废水池；塔内顶部有废水喷淋装置，从塔顶废水进口进入的废水通过喷头成细雨状向下喷淋，塔底有一个热风进口，热空气在塔内向上流动，形成热风，热风放热，废水蒸发，废水被继续浓缩后，从塔底废水出口流出，进入废水池冷却结晶沉淀，上清液流出并进入化学沉淀装置，热风最后从塔顶废气出口流出，经废气净化器过滤除尘后排放。
4.按照权利要求1所述的焙烧提钒工艺废水处理装置，其特征在于：所述化学沉淀装置，它的结构包括：还原槽、中和槽、沉淀池；废水经废水进口首先进入还原槽，由于提钒废水的PH值在3左右，其中的铬离子绝大部分是6价的，通过向还原槽加入硫酸亚铁，将6价铬离子全部还原成3价铬离子，然后经废水出口进入中和槽，在中和槽，通过加入石灰乳，调节PH值至8.5～9.0后，3价铬离子和其它金属离子与氢氧化钙反应，生成的氢氧化物沉淀呈悬浊液，通过废水出口导入沉淀池，经过一段时间，沉淀完成，上清液排放。
5.按照权利要求1所述的焙烧提钒工艺废水处理装置，其特征在于：所述钢渣热风炉，它的结构包括：热风出口、钢渣进料口、转轮、钢丝传送带、壳体、空气进口；转轮带动钢丝传送带，从回转窑出来的红热的钢渣经钢渣进料口落在传送带上，空气从一侧空气进口进入壳体内，环绕钢渣，并与钢渣逆向流动，二者逆流换热，当空气被加热到接近初始红热钢渣温度，成为热空气，从壳体的另一侧热风出口流出，热空气被用于热风干燥塔。
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