一种用于不锈钢酸洗废混酸金属离子脱除及废酸和树脂再生装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于不锈钢酸洗废混酸金属离子脱除及废酸和树脂再生装置及方法。在不锈钢酸洗废混酸处理过程中通过使用特别的装置，能够大大地提高不锈钢酸洗废混酸中金属离子的脱除率，缩短处理时间，降低生产成本，而且可以实现金属离子的回收利用，同时实现了树脂和废酸液的再生和循环利用，还提高了树脂的脱水效率，相比于传统的碱中和法，显著降低了运行成本，从根本上解决了不锈钢酸洗废液处理过程中反冲洗水处理困难、酸性气体和大量重金属污泥的产生排放等技术问题，达到了绿色、低碳、经济和循环利用的目标。经济和循环利用的目标。经济和循环利用的目标。

【技术实现步骤摘要】
一种用于不锈钢酸洗废混酸金属离子脱除及废酸和树脂再生装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种用于不锈钢酸洗废混酸金属离子交换及废酸和树脂再生的装置，还涉及一种利用该装置实现不锈钢酸洗废液中金属离子脱除并资源化回收以及废酸和树脂再生并循环利用的方法，属于工业危害废液清洁处置及资源循环利用领域。

技术介绍

[0002]不锈钢具有抗氧化能力强、耐高温、耐腐蚀等特点，在高端装备制造业、建筑业和日用五金等行业的应用取得了快速发展和消费升级。在生产和加工不锈钢的过程中，不锈钢产品表面会形成一层黑色的氧化层，不仅会影响其外表美观，表面氧化层也会起到阴极的作用，从而会产生麻点、缝隙，甚至蚀穿，降低了不锈钢的耐腐蚀性和可加工性，减少了产品的使用寿命。因此不锈钢酸洗是不锈钢生产加工不可或缺的环节。
[0003]随着钢铁产量的日益增加，不锈钢酸洗废液的数量也在不断攀升。据统计，每酸洗1吨不锈钢将产生1～3m3酸洗废水，约7482万立方米的不锈钢酸洗废水。不锈钢酸洗废液的主要成分是Fe
2+
、Cr
3+
、Ni
2+
、Mn
2+
等重金属离子和F
‑
、NO3‑
以及SO
42
‑
等阴离子，同时不锈钢酸洗废液的酸度强，危害大。目前，不锈钢酸洗废液的工业处理方法主要有中和沉淀法、蒸发结晶法、离子交换法和萃取法等。中和沉淀法是应用较多的处理方式，其原理是利用绝大多数金属氢氧化物的溶度积很小，通过加入碱试剂(氢氧化钠或石灰)，使金属离子以金属氢氧化物的形式沉淀下来，实现与水的分离，固液分离后再对于污泥进行处理，但是此法会消耗大量的中和试剂，产生大量的污泥，成分复杂，还需要进一步处理，使得处理成本增大，也造成资源的浪费，无法得到资源化。蒸发结晶的是金属离子以金属硫酸盐的形式结晶析出，体系里的有价金属以金属盐的形式从酸洗液中回收利用。该技术工艺稳定可靠，但对设备损害大。离子交换法是通过离子交换树脂吸附废酸液中的金属离子，再用新硫酸和水进行反冲洗，具有脱除率高、成本低、操作简单可靠等优点，但是树脂与不锈钢酸洗液的接触不充分，吸附反应不彻底，反洗水脱除困难等问题，所以亟需研发新的方法和装置。萃取是常见的资源化利用溶液中重金属的技术方法。对不锈钢酸洗废液进行液液萃取，提取重金属离子，回收率高，但是萃取剂多为有机物，会增大对环境的压力，金属离子仍然未得到充分资源化利用，处理工艺复杂。
[0004]因此，急需要改进不锈钢酸洗废液的处理方法和装置，开发新装置新工艺以回收不锈钢酸洗废液中有价金属和废酸再生对不锈钢酸洗废液的清洁、高效再利用具有重大意义。

技术实现思路

[0005]针对目前不锈钢酸洗废液处理的工业中，存在资源浪费、树脂利用率低、设备和运行成本高、污染土地环境等问题。本专利技术的第一个目的是在于提供一种不锈钢酸洗废混酸金属离子脱除及废酸和树脂再生装置，该装置能够大大地提高不锈钢酸洗废混酸中金属离
子的脱除率，缩短处理时间，降低生产成本，而且可以实现金属离子的回收利用，同时实现了树脂和废酸液的再生和循环利用，还提高了树脂脱水效率，从根本上解决了不锈钢酸洗废液处理过程中反冲洗水处理困难、酸性气体和大量重金属污泥的产生排放等技术问题，达到了绿色、低碳、经济和循环利用的目标。
[0006]本专利技术的第二个目的是在于提供一种利用该装置实现不锈钢酸洗废液中金属离子脱除并资源化回收以及废酸和树脂再生并循环利用的方法，该方法基于装置实现，不但能够大大地提高不锈钢酸洗废混酸中金属离子的脱除率，缩短处理时间，降低生产成本，且可以实现金属离子的回收利用，同时还实现了树脂和废酸液的再生和循环利用，还提高了树脂脱水效率，有利于工业化生产应用。
[0007]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种用于不锈钢酸洗废混酸金属离子脱除及废酸和树脂再生装置，该装置包括中控室、水平传送带、树脂柱和搅拌筒；所述中控室智能控制水平传送带和搅拌筒的运行；所述水平传送带与伸缩杆一端固定连接，所述伸缩杆另一端可拆卸式活动连接树脂柱；所述搅拌筒包括吸附筒、清洗筒I、酸洗筒和清洗筒II，吸附筒、清洗筒I、酸洗筒和清洗筒II的底部中央均设有垂直搅拌柱；所述树脂柱为中空管状结构，且树脂柱的中空管状结构内径大于垂直搅拌柱外径，两者可以套装组合。
[0008]本专利技术的装置通过智能化控制水平传送带实现树脂柱在吸附筒、清洗筒I、酸洗筒和清洗筒II之间的运行操作，从而使得不锈钢酸洗废混酸中金属离子吸附、反冲洗、洗脱和反冲洗四个工艺步骤实现连续化，大大提高工作效率，缩短工作时间，同时利用吸附筒、清洗筒I、酸洗筒和清洗筒II中搅拌柱以及相应树脂柱的配合设计，可以利用搅拌作用提高树脂柱的吸附、反冲洗、洗脱等工作效率，同时利用搅拌离心作用来提高树脂柱的脱液效率。本专利技术的装置可以用于高效脱除不锈钢酸洗废液中金属离子，也适用于湿法冶金中常见的湿法提锌、镍、铜或锰等。
[0009]作为一个优选的方案，所述树脂柱由树脂颗粒填装在耐酸编织网内构成。通过耐酸编织网可以实现树脂的固定，同时网孔有利于树脂与液体的接触反应。耐酸编织网可以为耐酸树脂材料构成，如酚醛乙烯树脂、有机硅单体树脂等。
[0010]作为一个优选的方案，所述树脂颗粒由强酸性阳离子交换树脂颗粒与螯合树脂颗粒按混合质量比1:0.5～1.5构成。强酸性阳离子交换树脂为磺酸基阳离子交换树脂，可以选择为市面上常见的商品化磺酸基阳离子交换树脂，也可以参照现有文献简单合成：如RE
‑
1树脂的合成方法：将聚苯二乙烯用浓硫酸深度磺化形成磺酸基阳离子交换树脂，其可以通过静电吸附作用吸附金属离子，螯合树脂为市场购买的大孔苯乙烯螯合树脂D401，其功能原子与金属离子配位形成稳定的螯合物，通过混合两种树脂，大大地加强了树脂颗粒对金属离子的吸附作用。
[0011]作为一个优选的方案，吸附筒、清洗筒I、酸洗筒和清洗筒II均为圆筒状结构，且上端开口，下端封闭。
[0012]作为一个优选的方案，吸附筒、清洗筒I、酸洗筒和清洗筒II均配有回收槽，吸附筒、清洗筒I、酸洗筒和清洗筒II的底部均设有出液管与相应的回收槽连接，所述出液管上设有阀门。回收槽主要用于回收吸附筒、清洗筒I、酸洗筒和清洗筒II中的液体，实现循环利用，如吸附筒对应的回收槽中主要回收脱除了金属离子的再生废酸液，可以用于返回不锈钢的洗涤过程。清洗筒I对应的回收槽主要回收反冲洗液，反冲洗液主要是冲洗树脂携带残
留酸，反冲洗液经过循环富集后可以回收使用。酸洗筒对应的回收槽中主要回收硫酸洗脱的金属硫酸盐，可以用于浓缩回收金属硫酸盐。清洗筒II对应的回收槽中主要回收反冲洗液，反冲洗液主要是冲洗树脂携带残留金属硫酸盐，反冲洗液经过循环富集后可以回收使用。
[0013]作为一个优选的方案，吸附筒、清洗筒I、酸洗筒和清洗筒II中的垂直搅拌柱通过设置在相应搅拌筒底部的电机传动。
[0014]本专利技术还提供了一种装置用于不锈钢酸洗废混酸金属离子脱除及废酸和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于不锈钢酸洗废混酸金属离子脱除及废酸和树脂再生装置，其特征在于：包括中控室、水平传送带、树脂柱和搅拌筒；所述中控室智能控制水平传送带和搅拌筒的运行；所述水平传送带与伸缩杆一端固定连接，所述伸缩杆另一端可拆卸式活动连接树脂柱；所述搅拌筒包括吸附筒、清洗筒I、酸洗筒和清洗筒II，且吸附筒、清洗筒I、酸洗筒和清洗筒II的底部中央均设有垂直搅拌柱；所述树脂柱为中空管状结构，且树脂柱的中空管状结构内径大于垂直搅拌柱外径，两者可以套装组合。2.根据权利要求1所述的一种用于不锈钢酸洗废混酸金属离子脱除及废酸和树脂再生装置，其特征在于：所述树脂柱由树脂颗粒填装在耐酸编织网内构成；所述树脂颗粒由强酸性阳离子交换树脂颗粒与螯合树脂颗粒按质量比1:0.5～1.5混合构成。3.根据权利要求1所述的一种用于不锈钢酸洗废混酸金属离子脱除及废酸和树脂再生装置，其特征在于：吸附筒、清洗筒I、酸洗筒和清洗筒II均配有回收槽，吸附筒、清洗筒I、酸洗筒和清洗筒II的底部均设有出液管与相应的回收槽连接，所述出液管上设有阀门。4.权利要求1～3任一项所述的装置用于不锈钢酸洗废混酸金属离子脱除及废酸和树脂再生的方法，其特征在于：先通过水平传送带将树脂柱输送至盛装不锈钢酸洗废混酸的吸附筒内与垂直搅拌柱组装，在搅拌条件下，利用树脂柱吸附不锈钢酸洗废混酸中的金属离子，吸附完成后，搅拌离心脱液，同时通过出液口排液，再将树脂柱移出吸附筒，通过水平传送带将树脂柱输送至盛装清水的清洗筒I内与垂直搅拌柱组装，在搅拌条件下，利用清水反冲洗I树脂柱，反冲洗I完成后，搅拌离心脱液，同时通过出液口排液，再将树脂柱移出清洗筒I，通过水平传送带将树脂柱输送至盛装稀硫酸的酸洗筒内与垂直搅拌柱组装，在搅拌条件下，利用稀硫酸洗脱金属离子，洗脱完成后，搅拌离心脱液，同时通过出液口排液，再将树脂柱移出酸洗筒，通过水平传送带将树脂柱输送至盛装清水的清洗筒II内与垂直搅拌柱组装，在搅拌条件下，利用清水反冲洗II树脂柱，反冲洗II完成后，搅拌离心脱液，同时通过出液口排液，循环上述步骤。5.根据权利要求4所述的装置用于不锈钢酸洗废混酸金属离子脱除及废酸和树脂再生的方法，其特征在于：所述不锈钢酸洗废混酸包含氢氟酸和硝酸，以及Fe
2+
、Cr
3+
、Ni
2+
和Mn
2+
中至少一种，其中，氢氟酸的浓度为1～2wt％，硝酸的浓度为3～4wt％，以及Fe
2+
、Cr
3+
、Ni
2+
和Mn
2+
的总浓度为25～40g/L；所述吸附筒中不锈钢酸洗废混酸与树脂柱的体积比为1:2～5，吸附过程中，搅拌速率为300～500rpm，时间为20～40min；所述清洗筒I中清水与树脂柱的体积比为1:2～8，反冲洗I过程中搅拌，速率为600rpm～800rpm，时间为20～40min；所述酸洗筒中稀硫酸与树脂柱的体积比为1:2～5，洗脱过程中，搅拌速率为500～600rpm，时间为20～40min；所述稀硫酸的浓度为10～50wt％；所述清洗筒II中清水与树脂柱的体积比为1:2～8，反冲洗II过程中，搅拌速率为600rpm～800rpm，时间为20～4...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳彤，孙伟，付心壮，潘祖江，韩海生，牛臻，何冬冬，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：