CN108609718A - 用于废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环装置及方法。包括夹套反应釜、耐腐蚀泵和换热器；夹套反应釜与换热器通过耐腐蚀泵连接起来，其作用是保证本装置中的夹套反应釜与换热器组成一个闭路***，进而使得反应液在夹套反应釜和换热器之间循环起来。将夹套反应釜内的高温反应液引入到换热器内，从而保证了废酸液与氧化剂反应所释放的热量能够被及时的被换热器移走；利用废酸液制备纳米级四氧化三铁过程中，二价铁离子的氧化过程需始终保持在某一温度。使用本发明装置及方法，可以使得反应液的温度维持在所需数值的±0.5℃范围内，实现了废酸液制铁过程中反应液的温度恒定。
Description
技术领域
本发明属于纳米级四氧化三铁制备技术领域，特别涉及一种用于废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环装置及方法。
背景技术
钢材在加工处理前通常需消耗大量盐酸对其进行酸洗，以去除表面的氧化铁皮。随着酸洗的进行，产生大量的含盐酸和二价铁离子的废酸液。例如，一个中型轧钢厂每天排出的废酸液多达数十吨乃至上百吨，其典型组成为盐酸含量5-15％，二价铁离子含量80-150g/L。废酸液对环境污染和生态安全隐患巨大，已被我国视为危险废物之一列入《国家危险废物名录》。因此，如何安全处理并充分回收废酸液中具有潜在价值的物质成分，成为当前环保领域的热点之一。
专利“钢铁酸洗废水制备纳米级四氧化三铁的方法”(专利号：ZL201510198719.5)提出利用钢铁酸洗废液中的二价铁离子，通过氧化和沉淀等过程制备纳米级四氧化三铁的方法。该专利中，废酸液首先通过加热至30～50℃的某一稳定值，然后连续的加入氧化剂，将废酸液中部分的二价铁离子氧化而得到纳米级四氧化三铁制备所需要的三价铁离子。然而，氧化剂与二价铁离子的反应过程中会放出大量的热，必然会引起废酸液与氧化剂组成的反应液的温度急剧升高。因此，如何使废酸液既能获得热量从而提升其温度到某一值，又能将二价铁离子氧化过程中释放的热量及时移走，即如何保证反应器内的反应液温度始终恒定在某一值，是钢铁酸洗废水制备纳米级四氧化三铁过程中能否实现氧化剂的连续加入，从而连续进行生产的关键。
发明内容
本发明的目的在于克服当前利用废酸液制铁过程中，氧化剂与废酸液反应放出的热量无法及时移走的缺陷，提供一种工艺简单、成本低廉的废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环装置及方法。
本发明的技术方案如下：
一种用于废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环装置：包括夹套反应釜5、耐腐蚀泵 8和换热器11；夹套反应釜5与换热器11通过耐腐蚀泵8连接起来，其作用是保证本装置中的夹套反应釜5与换热器11组成一个闭路***，进而使得反应液在夹套反应釜5和换热器 11之间循环起来。
详细说明本发明的废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环装置：夹套反应釜5通过反应液出口管6与耐腐蚀泵8连接；耐腐蚀泵8通过换热器反应液入口管9与换热器11连接；通过换热器反应液出口管12与反应液入口管7的连接，换热器11与夹套反应釜5进行了连接；如此所述，组成了本发明的废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环装置。
本发明的一种废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环方法，夹套反应釜5内加入废酸液；热介质通过热介质入口管4进入夹套3内，并由热介质出口管2流出；夹套反应釜5 内的废酸液，在搅拌桨1的作用下与夹套3内的热介质发生热交换，升温至某一温度值；当向废酸液中连续不断的加入氧化剂时，二者组成的反应液由于反应放出大量的热而造成其温度急剧升高，高温反应液由反应液出口管6通过耐腐蚀泵8，被泵至换热器11的换热器反应液入口管9而进入换热器11；冷介质由冷介质入口管10进入换热器11，并由冷介质出口管 13流出；高温反应液在换热器11的作用下，热量被冷介质移走；降温后的反应液由换热器反应液出口管12流出，再通过反应液入口管7流入夹套反应釜5内，完成了反应液在夹套反应釜5和换热器11之间的内循环。
优选加入氧化剂的时间为25～30分钟之内全部加入到废酸液中。
优选废酸液与氧化剂反应放出的热量连续的被换热器11移走后，保证反应液温度恒定在 30～50℃。
具体说明如下：
采用本发明的废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环方法：夹套反应釜5内加入一定量的废酸液；热介质通过热介质入口管4进入夹套3内，并由热介质出口管2流出；夹套反应釜5内的废酸液，在搅拌桨1的作用下与夹套3内的热介质发生热交换，升温至30～50 ℃之间的某一温度值；并保持在此温度；根据夹套反应釜5内废酸液中的二价铁离子含量计算出所需氧化剂的使用量后，采用连续加入氧化剂的方式，并控制在25～30分钟之内全部加入到废酸液中；当向废酸液中连续不断的加入氧化剂时，二者组成的反应液由于反应放出大量的热而造成其温度急剧升高，高温反应液由反应液出口管6通过耐腐蚀泵8，被泵至换热器11的换热器反应液入口管9而进入换热器11；冷介质由冷介质入口管10进入换热器11，并由冷介质出口管13流出；高温反应液在换热器11的作用下，热量被冷介质移走；降温后的反应液由换热器反应液出口管12流出，再通过反应液入口管7流入夹套反应釜5内，完成了反应液在夹套反应釜5和换热器11之间的内循环。随着氧化剂不断的加入，反应液在夹套反应釜5和换热器11之间不断的进行内循环，实现了废酸液与氧化剂反应放出的热量连续的被换热器11移走，从而保证了反应液温度恒定在30～50℃之间的某一数值。
目前实际生产过程中使用的夹套反应釜，只具备单一的向釜内反应液加热或移走热量的功能。对于特定的反应条件来讲，比如原料液需要在某一高温下进行反应，因此夹套内通常会通入热蒸汽对原料液进行加温；而当反应为放热反应时，放出的热量无法及时被移走，只能暂时停止生产而采取其他的降温措施。本发明的装置与方法最关键的作用是实现了反应液在***内部的循环，从而达到了反应放出的热量被及时移走，保证了具有上述反应特征的生产过程的持续进行。
本发明的主要优点在于：(1)由于通过耐腐蚀泵8将夹套反应釜5与换热器11连接起来，使得本装置中的反应液形成一个闭路循环***，其关键作用是将夹套反应釜5内的高温反应液引入到换热器11内，从而保证了废酸液与氧化剂反应所释放的热量能够被及时的被换热器 11移走；(2)利用废酸液制备纳米级四氧化三铁过程中，二价铁离子的氧化过程需始终保持在某一温度。当向夹套反应釜5内的废酸液中连续不断的加入氧化剂时，大量的反应热会造成反应液温度急剧升高，为此不得不停止氧化剂的加入而进行自然降温操作。本发明的废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环装置及方法，可避免上述问题的出现，从而实现了反应热的连续移走，保证了氧化剂加入的不间断和连续生产。
附图说明
图1：本发明的工艺流程示意图。
其中：1——搅拌桨；2——热介质出口管；3——夹套；4——热介质入口管；
5——夹套反应釜；6——反应液出口管；7——反应液入口管；8——耐腐蚀泵；
9——换热器反应液入口管；10——冷介质入口管；11——换热器；
12——换热器反应液出口管；13——冷介质出口管。
具体实施方式
下面本发明将结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述：
如图1所示：一种用于废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环装置：包括夹套反应釜5、耐腐蚀泵8和换热器11；夹套反应釜5与换热器11通过耐腐蚀泵8连接起来，其作用是保证本装置中的夹套反应釜5与换热器11组成一个闭路***，进而使得反应液在夹套反应釜5和换热器11之间循环起来。
夹套反应釜5通过反应液出口管6与耐腐蚀泵8连接；耐腐蚀泵8通过换热器反应液入口管9与换热器11连接；通过换热器反应液出口管12与反应液入口管7的连接，换热器11与夹套反应釜5进行了连接；如此所述，组成了本发明的废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环装置。
实施例1
夹套反应釜5内加入一定量的废酸液；热介质通过热介质入口管4进入夹套3内，并由热介质出口管2流出；夹套反应釜5内的废酸液，在搅拌桨1的作用下与夹套3内的热介质发生热交换，升温至30℃；并保持在此温度；根据夹套反应釜5内废酸液中的二价铁离子含量计算出所需氧化剂的使用量后，采用连续加入氧化剂的方式，并控制在25分钟之内全部加入到废酸液中；当向废酸液中连续不断的加入氧化剂时，二者组成的反应液由于反应放出大量的热而造成其温度急剧升高，高温反应液由反应液出口管6通过耐腐蚀泵8，被泵至换热器11的换热器反应液入口管9而进入换热器11；冷介质由冷介质入口管10进入换热器11，并由冷介质出口管13流出；高温反应液在换热器11的作用下，热量被冷介质移走；降温后的反应液由换热器反应液出口管12流出，再通过反应液入口管7流入夹套反应釜5内，完成了反应液在夹套反应釜5和换热器11之间的内循环。随着氧化剂不断的加入，反应液在夹套反应釜5和换热器11之间不断的进行内循环，实现了废酸液与氧化剂反应放出的热量连续的被换热器11移走，从而保证了反应液温度恒定在30℃。
实施例2
夹套反应釜5内加入一定量的废酸液；热介质通过热介质入口管4进入夹套3内，并由热介质出口管2流出；夹套反应釜5内的废酸液，在搅拌桨1的作用下与夹套3内的热介质发生热交换，升温至40℃；并保持在此温度；根据夹套反应釜5内废酸液中的二价铁离子含量计算出所需氧化剂的使用量后，采用连续加入氧化剂的方式，并控制在27分钟之内全部加入到废酸液中；当向废酸液中连续不断的加入氧化剂时，二者组成的反应液由于反应放出大量的热而造成其温度急剧升高，高温反应液由反应液出口管6通过耐腐蚀泵8，被泵至换热器11的换热器反应液入口管9而进入换热器11；冷介质由冷介质入口管10进入换热器11，并由冷介质出口管13流出；高温反应液在换热器11的作用下，热量被冷介质移走；降温后的反应液由换热器反应液出口管12流出，再通过反应液入口管7流入夹套反应釜5内，完成了反应液在夹套反应釜5和换热器11之间的内循环。随着氧化剂不断的加入，反应液在夹套反应釜5和换热器11之间不断的进行内循环，实现了废酸液与氧化剂反应放出的热量连续的被换热器11移走，从而保证了反应液温度恒定在40℃。
实施例3
夹套反应釜5内加入一定量的废酸液；热介质通过热介质入口管4进入夹套3内，并由热介质出口管2流出；夹套反应釜5内的废酸液，在搅拌桨1的作用下与夹套3内的热介质发生热交换，升温至50℃；并保持在此温度；根据夹套反应釜5内废酸液中的二价铁离子含量计算出所需氧化剂的使用量后，采用连续加入氧化剂的方式，并控制在30分钟之内全部加入到废酸液中；当向废酸液中连续不断的加入氧化剂时，二者组成的反应液由于反应放出大量的热而造成其温度急剧升高，高温反应液由反应液出口管6通过耐腐蚀泵8，被泵至换热器11的换热器反应液入口管9而进入换热器11；冷介质由冷介质入口管10进入换热器11，并由冷介质出口管13流出；高温反应液在换热器11的作用下，热量被冷介质移走；降温后的反应液由换热器反应液出口管12流出，再通过反应液入口管7流入夹套反应釜5内，完成了反应液在夹套反应釜5和换热器11之间的内循环。随着氧化剂不断的加入，反应液在夹套反应釜5和换热器11之间不断的进行内循环，实现了废酸液与氧化剂反应放出的热量连续的被换热器11移走，从而保证了反应液温度恒定在50℃。
实施例4
夹套反应釜5内加入一定量的废酸液；热介质通过热介质入口管4进入夹套3内，并由热介质出口管2流出；夹套反应釜5内的废酸液，在搅拌桨1的作用下与夹套3内的热介质发生热交换，升温至50℃；并保持在此温度；根据夹套反应釜5内废酸液中的二价铁离子含量计算出所需氧化剂的使用量后，采用连续加入氧化剂的方式，并控制在25分钟之内全部加入到废酸液中；当向废酸液中连续不断的加入氧化剂时，二者组成的反应液由于反应放出大量的热而造成其温度急剧升高，高温反应液由反应液出口管6通过耐腐蚀泵8，被泵至换热器11的换热器反应液入口管9而进入换热器11；冷介质由冷介质入口管10进入换热器11，并由冷介质出口管13流出；高温反应液在换热器11的作用下，热量被冷介质移走；降温后的反应液由换热器反应液出口管12流出，再通过反应液入口管7流入夹套反应釜5内，完成了反应液在夹套反应釜5和换热器11之间的内循环。随着氧化剂不断的加入，反应液在夹套反应釜5和换热器11之间不断的进行内循环，实现了废酸液与氧化剂反应放出的热量连续的被换热器11移走，从而保证了反应液温度恒定在50℃。
通过试验发现，使用本发明装置及方法，可以使得反应液的温度维持在所需数值的±0.5 ℃范围内，实现了废酸液制铁过程中反应液的温度恒定。
本发明提出的用于废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环装置及方法，已通过实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的制作方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
Claims (5)
1.一种用于废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环装置：包括夹套反应釜(5)、耐腐蚀泵(8)和换热器(11)；其特征是夹套反应釜(5)与换热器(11)通过耐腐蚀泵(8)连接起来，其作用是保证本装置中的夹套反应釜(5)与换热器(11)组成一个闭路***，进而使得反应液在夹套反应釜(5)和换热器(11)之间循环起来。
2.一种用于废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环装置，其特征是夹套反应釜(5)通过反应液出口管(6)与耐腐蚀泵(8)连接；耐腐蚀泵(8)通过换热器反应液入口管(9)与换热器(11)连接；通过换热器反应液出口管(12)与反应液入口管(7)的连接，换热器(11)与夹套反应釜(5)进行了连接。
3.一种废酸液制铁过程中反应液的温度恒定内循环方法，其特征是夹套反应釜(5)内加入废酸液；热介质通过热介质入口管(4)进入夹套(3)内，并由热介质出口管(2)流出；夹套反应釜(5)内的废酸液，在搅拌桨(1)的作用下与夹套(3)内的热介质发生热交换，升温至某一温度值；当向废酸液中连续不断的加入氧化剂时，二者组成的反应液由于反应放出大量的热而造成其温度急剧升高，高温反应液由反应液出口管(6)通过耐腐蚀泵(8)，被泵至换热器(11)的换热器反应液入口管(9)而进入换热器(11)；冷介质由冷介质入口管(10)进入换热器(11)，并由冷介质出口管(13)流出；高温反应液在换热器(11)的作用下，热量被冷介质移走；降温后的反应液由换热器反应液出口管(12)流出，再通过反应液入口管(7)流入夹套反应釜(5)内，完成了反应液在夹套反应釜(5)和换热器(11)之间的内循环。
4.如权利要求3所述的方法，其特征是加入氧化剂的时间为25～30分钟之内全部加入到废酸液中。
5.如权利要求3所述的方法，其特征是废酸液与氧化剂反应放出的热量连续的被换热器(11)移走，保证反应液温度恒定在30～50℃。
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