金属硝酸、氢氟酸酸洗废液的再生和金属元素的回收工艺制造技术

本发明专利技术适用于钢铁及金属、机械加工领域，提供一种金属硝酸、氢氟酸酸洗废液的再生和金属元素的回收工艺，具体包括硫酸置换步骤、石灰中和步骤和强碱中和步骤。本发明专利技术通过硫酸置换，并结合石灰、氢氧化钠分级中和沉淀，得以回收氢氟酸、硝酸以及硫酸钙和其它金属氢氧化物；该工艺投资成本低、运行费用低、回收资源多，可广泛应用于资源回收行业。

【技术实现步骤摘要】
金属硝酸、氢氟酸酸洗废液的再生和金属元素的回收工艺
本专利技术属于钢铁及金属、机械加工领域，尤其涉及一种金属硝酸、氢氟酸酸洗废液的再生和金属元素的回收工艺。
技术介绍
钢铁企业或不锈钢加工行业，往往采用硝酸、氢氟酸的混合液对不锈钢(铬和铬镍金)，特种用途合金(例如镍基合金)，或特种金属(例如，钛、锆)板材、棒材等表面进行酸洗，以去除金属表面的氧化铁皮，满足金属材料加工的要求。废液中含有大量的游离HN03、HF以及Fe，Ti，Ni，Cr，Zr等金属阳离子。这些废液通常采用如下方法: I)石灰一步中和沉淀法进行废液中和、沉淀处理，处理后产生大量的含有金属氢氧化物的混合污泥，这些污泥其价值极低，一般用于填埋，会对环境造成一定的危害，该方法不能回收化合和游离的硝酸及氢氟酸。 2)采用喷雾焙烧法，在300-500°C的高温下喷雾焙烧，使金属氢氧化物高温分解，气体经吸收，回收硝酸和氢氟酸，氧化铁粉经焙烧炉底部排出得以回收，该方法硝酸、氢氟酸以及金属元素回收率高，但投资大，且运行费用高。 3)采用蒸馏法，可将挥发性的硝酸及氢氟酸蒸馏出来，但该方法只能回收游离的硝酸及氢氟酸，回收效率低。 4)采用离子交换法，只能回收游离的硝酸及氢氟酸，回收效率低。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种金属硝酸、氢氟酸酸洗废液的再生和金属元素的回收工艺，该工艺投资成本低、运行费用低，且可以回收金属酸洗废液中的大部分硝酸、氢氟酸和金属元素，无环境污染。 所述金属硝酸、氢氟酸酸洗废液的再生和金属元素的回收工艺，包括下述步骤: 硫酸置换步骤，将金属酸洗废液投入至硫酸中，使之与硫酸发生置换反应，并将得到的混合废液送入文丘里热交换器，采用喷淋方式与高温气体进行热交换，经分离器分离出HNO3和HF气体，并且从文丘里热交换器集液槽底部排出浓缩废液；所述金属酸洗废液至少包括金属硝酸盐和金属氢氟酸盐中的一种； 石灰中和步骤，将所述浓缩废液投加氢氧化钙或氧化钙后，形成硫酸钙和少量的金属氢氧化物，经沉淀池沉淀后的取上清液，沉淀污泥经泵提升进入一号压滤机压滤脱水，得到含水石膏并回收； 强碱中和步骤，将所述石灰中和步骤中得到的上清液投加氢氧化钠并搅拌，将反应得到的金属氢氧化物和水的混合废液流入曝气槽，通入空气进行曝气，使二价铁氧化成三价铁，形成Fe (OH) 3和其它金属氢氧化物絮体，再投加助凝剂形成更大的絮体，得到凝絮混合液，并将所述凝絮混合液送入沉淀池，其上清液直接排放或送至废水处理站进一步处理，沉淀污泥经泵提升进入压滤机，得到含有大量金属氢氧化物的污泥，并予以回收用于金属冶炼。 进一步的，所述石灰中和步骤包括: 将所述浓缩废液排入一号反应池，投加氢氧化钙或氧化钙并搅拌，将反应生成的硫酸钙、水混合液排入一号沉淀池，硫酸钙得以沉淀后，沉淀污泥经泵提升进入一号压滤机压滤脱水，得到含水石膏并回收； 将一号沉淀池中沉淀后的上清液送入二号反应池，投加氢氧化钙或氧化钙并搅拌，将反应生成的硫酸钙、少量金属氢氧化物、水的混合液排入二号沉淀池，硫酸钙和少量的金属氢氧化物得以沉淀后，沉淀污泥经泵提升进入二号压滤机压滤脱水，得到含水石膏并回收。 所述强碱中和步骤包括: 将二号沉淀池中沉淀后的上清液送入三号反应池，投加氢氧化钠并搅拌，将反应得到的金属氢氧化物和水的混合废液流入曝气槽，通入空气进行曝气，使二价铁氧化成三价铁，形成Fe (OH) 3和其它金属氢氧化物絮体，再投加助凝剂形成更大的絮体，得到凝絮混合液； 将所述凝絮混合液送入三号沉淀池，其上清液直接排放或送至废水处理站进一步处理，沉淀污泥经泵提升进入三号压滤机，得到含有大量金属氢氧化物的污泥，并予以回收用于金属冶炼。 进一步的，所述石灰中和步骤中，第一次投入氢氧化钙或氧化钙时，控制一号反应池内pH值在I?3之间，第二次投入氢氧化钙或氧化钙时，控制二号反应池内pH值在5?6之间；所述强碱中和步骤中，投放氢氧化钠时，控制三号反应池内pH值在8?9之间；所述一号、二号、三号沉淀池的沉淀时间为3?5小时。 进一步的，所述石灰中和步骤包括: 所述浓缩废液排入一号反应池，投加氢氧化钙或氧化钙并搅拌，将反应生成的硫酸钙、水混合液排入一号沉淀池，硫酸钙得以沉淀后，沉淀污泥经泵提升进入一号压滤机压滤脱水，得到含水石膏并回收； 所述强碱中和步骤包括: 将一号沉淀池中沉淀后的上清液送入三号反应池，投加氢氧化钠并搅拌，将反应得到的金属氢氧化物和水的混合废液流入曝气槽，通入空气进行曝气，使二价铁氧化成三价铁，形成Fe (OH) 3和其它金属氢氧化物絮体，再投加助凝剂形成更大的絮体，得到凝絮混合液； 将所述凝絮混合液送入三号沉淀池，其上清液直接排放或送至废水处理站进一步处理，沉淀污泥经泵提升进入三号压滤机，得到含有大量金属氢氧化物的污泥，并予以回收用于金属冶炼。 进一步的，所述硫酸置换步骤中，分离出的HNO3和HF气体经吸收塔喷淋水吸收，回收得到再生的硝酸和氢氟酸，剩余的高温烟气再经洗涤塔第二级洗涤，使之达到排放标准后通过烟囱排入大气，所述洗涤塔的吸收液注入所述吸收塔用作吸收塔的吸收液。 进一步的，在强碱中和步骤中，每升混合液中投加30?60mg的助凝剂。 本专利技术的有益效果是:本专利技术通过硫酸置换并结合分级中和沉淀，可以回收硝酸、氢氟酸以及回收硫酸钙和其它金属氢氧化物，具有投资成本低、运行费用低、回收资源多的特点。 【附图说明】 图1是本专利技术实施例提供的金属硝酸、氢氟酸酸洗废液的再生和金属元素的回收系统的结构图。 【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。 为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。 实施例一: 图1示出了本专利技术实施例提供的金属硝酸、氢氟酸酸洗废液的再生和金属元素的回收系统的结构，为了便于说明仅示出了与本专利技术实施例相关的部分。 参照图1，本实施例提供了一种金属硝酸、氢氟酸酸洗废液的再生和金属元素的回收工艺，包括下述步骤: S101、将金属酸洗废液投入至硫酸中，使之与硫酸发生置换反应，并将得到的混合废液送入文丘里热交换器1，采用喷淋方式与高温气体进行热交换，经分离器分离出HNOjPHF气体，并且从文丘里热交换器I集液槽底部排出浓缩废液。 本步骤中，金属酸洗废液至少包括金属硝酸盐和金属氢氟酸盐中的一种，还可以包括金属硫酸盐。例如，如某不锈钢企业，硝酸及氢氟酸酸洗废液成分为:含HN03，250g/L;HF，40g/L，Fe,56g/L ；Ni,2.5g/L，其它金属元素3g/L。本步骤将金属酸洗废液投入至硫酸中发生置换反应，反应式如下(反应方程式中金属离子以Me统一代替，假设Me离子为二价金属离子，在不同价金属的情况下，反应方程式可以相应改写): MeF2+H2S04 = 2HF+MeS04 Me (NO3) 2+H2S04 = 2HN03+MeS04 将混合废液用泵定量打入文丘里热交换器I，然后通过文丘里循环泵打入文丘里热交换器1，采用喷淋方式与高温气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属硝酸、氢氟酸酸洗废液的再生和金属元素的回收工艺，其特征在于，所述工艺包括下述步骤：硫酸置换步骤，将金属酸洗废液投入至硫酸中，使之与硫酸发生置换反应，并将得到的混合废液送入文丘里热交换器，采用喷淋方式与高温气体进行热交换，经分离器分离出HNO3和HF气体，并且从文丘里热交换器集液槽底部排出浓缩废液；所述金属酸洗废液至少包括金属硝酸盐和金属氢氟酸盐中的一种；石灰中和步骤，将所述浓缩废液投加氢氧化钙或氧化钙后，形成硫酸钙和少量的金属氢氧化物，经沉淀池沉淀后的取上清液，沉淀污泥经泵提升进入压滤机压滤脱水，得到含水石膏并回收；强碱中和步骤，将所述石灰中和步骤中得到的上清液投加氢氧化钠并搅拌，将反应得到的金属氢氧化物和水的混合废液流入曝气槽，通入空气进行曝气，使二价铁氧化成三价铁，形成Fe(OH)3和其它金属氢氧化物絮体，再投加助凝剂形成更大的絮体，得到凝絮混合液，并将所述凝絮混合液送入沉淀池，其上清液直接排放或送至废水处理站进一步处理，沉淀污泥经泵提升进入压滤机，得到含有大量金属氢氧化物的污泥，并予以回收用于金属冶炼。

【技术特征摘要】
1.一种金属硝酸、氢氟酸酸洗废液的再生和金属元素的回收工艺，其特征在于，所述工艺包括下述步骤: 硫酸置换步骤，将金属酸洗废液投入至硫酸中，使之与硫酸发生置换反应，并将得到的混合废液送入文丘里热交换器，采用喷淋方式与高温气体进行热交换，经分离器分离出HNO3和HF气体，并且从文丘里热交换器集液槽底部排出浓缩废液；所述金属酸洗废液至少包括金属硝酸盐和金属氢氟酸盐中的一种； 石灰中和步骤，将所述浓缩废液投加氢氧化钙或氧化钙后，形成硫酸钙和少量的金属氢氧化物，经沉淀池沉淀后的取上清液，沉淀污泥经泵提升进入压滤机压滤脱水，得到含水石膏并回收； 强碱中和步骤，将所述石灰中和步骤中得到的上清液投加氢氧化钠并搅拌，将反应得到的金属氢氧化物和水的混合废液流入曝气槽，通入空气进行曝气，使二价铁氧化成三价铁，形成Fe (OH)3和其它金属氢氧化物絮体，再投加助凝剂形成更大的絮体，得到凝絮混合液，并将所述凝絮混合液送入沉淀池，其上清液直接排放或送至废水处理站进一步处理，沉淀污泥经泵提升进入压滤机，得到含有大量金属氢氧化物的污泥，并予以回收用于金属冶炼。2.如权利要求1所述工艺，其特征在于: 所述石灰中和步骤包括: 将所述浓缩废液排入一号反应池，投加氢氧化钙或氧化钙并搅拌，将反应生成的硫酸钙、水混合液排入一号沉淀池，硫酸钙得以沉淀后，沉淀污泥经泵提升进入一号压滤机压滤脱水，得到含水石膏并回收； 将一号沉淀池中沉淀后的上清液送入二号反应池，投加氢氧化钙或氧化钙并搅拌，将反应生成的硫酸钙、少量金属氢氧化物、水的混合液排入二号沉淀池，硫酸钙和少量的金属氢氧化物得以沉淀后，沉淀污泥经泵提升进入二号压滤机压滤脱水，得到含水石膏并回收； 所述强碱中和步骤包括: 将二号沉淀池中沉淀后的上清液送入三号反应池，投加氢氧化钠并搅拌，将反应得到的金属氢氧化物和水的混合废液流入曝气槽，通入空气进行曝气，使二价铁氧化成三价铁，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵金标，高俊峰，林清鹏，丁煜，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42