鋼鐵行業(yè)酸洗水分離金屬——特種吸附工藝

一、鋼鐵行業(yè)酸洗廢水來源及危害

隨著我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,帶動(dòng)了鋼鐵行業(yè)的迅猛發(fā)展，鋼鐵原件在冷軋、電鍍、噴涂前都要經(jīng)過酸洗，以清除表面的氧化物，產(chǎn)生酸洗廢水，酸洗廢水主要主要成分為SO42-、H+、Fe2+、Na+、Cr6+、F-、Ni等，其中Cr6+、F-、Fe2+為主要污染物。

若該類廢酸直接排放到環(huán)境中危害巨大，會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物枯死；會(huì)腐蝕鋼筋、下水道等設(shè)備；會(huì)導(dǎo)致土壤疏松、鈣化；高酸度水也會(huì)使人的健康受到極大損壞等。該類型廢酸處理費(fèi)用高，同時(shí)作為金屬離子和酸，此類廢酸有回收價(jià)值，如果將其回收將大大減少對環(huán)境危害，解決環(huán)保問題，同時(shí)能夠?yàn)槠髽I(yè)有效的降低成本，帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

二、鋼鐵行業(yè)酸洗廢水常見處理方法

1、中和沉淀法

早期，對于含酸1%以下的酸性工業(yè)廢水一般采用化學(xué)中和法進(jìn)行處理。具體方法有：酸、堿廢水中和、投藥中和、過濾中和等。其中過濾中和一般適用于含油和鹽較少，含酸濃度不高(硫酸小于2g/L鹽酸、硝酸小于20～30g/L)的酸性廢水，該法一般不用于不銹鋼酸洗廢水處理。

處理鋼鐵酸洗廢水常用的是石灰中和法，向廢水中投入NaOH/石灰，將pH調(diào)節(jié)至8-9，鐵、鉻、鎳等金屬離子反應(yīng)生成氫氧化物沉淀,氟離子則形成氟化鈣沉淀，然后進(jìn)入反應(yīng)澄清池進(jìn)行泥水分離，產(chǎn)生的污泥經(jīng)脫水機(jī)干化后做為危險(xiǎn)固體廢棄物外運(yùn)處置，上清液經(jīng)pH調(diào)節(jié)后進(jìn)入砂濾器去除殘留的懸浮物，最終出水達(dá)標(biāo)排放。

中和法簡便易行，但是存在下列問題：

(1) 管理繁瑣，不易控制，廢水處理量受到限制；

(2) 廢水中的硫酸、水、FeO、Fe3O4和FeSO4未能利用；

(3) 處理過程中生成的氣體擴(kuò)散，引起二次污染；

(4) 污泥產(chǎn)生量大，污泥組成復(fù)雜，回收困難，不可再利用，危害性大。其污泥主要由氫氧化物沉淀、過量石灰、氟化鈣、石灰粉雜質(zhì)、PAC/PAM藥劑、水(約占50%∽65%)等組成，有價(jià)值金屬鹽的含量非常低，基本沒有回?zé)挕⒒厥諆r(jià)值，較多的雜質(zhì)與水份使污泥產(chǎn)生量非常巨大，而且由于重金屬的存在(如鉻化合物)，此類污泥已被列入危險(xiǎn)固體廢物名單;

(5) 污泥的填埋處置，造成金屬資源的浪費(fèi)與環(huán)境的破壞，含酸、鉻廢水產(chǎn)生的污泥，含有大量的鐵、鉻、鎳等有價(jià)值的金屬物質(zhì)，進(jìn)行填埋處置，不僅需要花費(fèi)高額的危險(xiǎn)固廢處置費(fèi)用，而且還需要侵占大量的土地資源進(jìn)行填埋，會(huì)影響周邊居民的生活和地下水的水質(zhì)。

2、濃縮-過濾-自然結(jié)晶法

又名鐵屑法，先將硫酸廢液與鐵屑置于一個(gè)酸洗槽中充分反應(yīng)，再將溶液加熱到100℃，反應(yīng)2h，再加熱濃縮后自然冷卻，使硫酸亞鐵結(jié)晶析出，最后由甩干機(jī)脫水烘干。

該法可以從酸洗廢水中回收低、中、高三級硫酸亞鐵，供工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化學(xué)試劑用。具有簡單易操作、投資少、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但只能回收硫酸亞鐵，不能回收硫酸，處理能力??；產(chǎn)品質(zhì)量差、生產(chǎn)周期長，比較適合于鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)小型生產(chǎn)。

3、浸沒燃燒高溫結(jié)晶法

該法的主要原理是將煤氣和空氣燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔?，直接噴入廢酸水，使水分蒸發(fā)，濃縮了硫酸，同時(shí)析出硫酸亞鐵。

該法的優(yōu)點(diǎn)是熱效高，再生酸濃度高，設(shè)備較易解決；缺點(diǎn)是酸霧大，需用可燃?xì)怏w，較適用于處理量大的廢酸。

4、蒸汽噴射真空結(jié)晶法

將廢酸液用霧化效率高的噴頭噴射到燃燒著的火焰上，使水分蒸發(fā)，一般可得到約35%的硫酸和部分FeSO4•H2O。其工作原理是：通過蒸汽噴射器和冷凝器，使蒸發(fā)器和結(jié)晶器保持一定的真空度。當(dāng)溫度適宜廢液通過時(shí)，其中的水分在絕熱狀況下蒸發(fā)，從而濃縮了廢液，降低了廢液溫度，相應(yīng)地降低了硫酸亞鐵的溶解度，增加了它的過飽和程度。同時(shí)蒸發(fā)器中由于硫酸的加入，使硫酸亞鐵的過飽和程度進(jìn)一步提高。在此情況下，硫酸亞鐵結(jié)晶析出。

此方法要求使用的材質(zhì)有較高的耐腐蝕性，易于產(chǎn)生二次污染或運(yùn)行不穩(wěn)定而不能正常生產(chǎn)。

5、堿液-硫酸亞鐵共沉淀法

該法是將中和法和硫酸亞鐵結(jié)合起來處理酸性廢水的。其基本原理是：在廢水中加入堿液或石灰以中和酸性廢水，生成硫酸鈉。生成的硫酸鈉仍具有一定的溶解度，需投入聚丙烯酰胺絮凝劑，使金屬離子聚集沉降。采用兩級處理，將第一級處理所得的沉渣用攪拌器攪拌，以破壞沉淀與液相中離子的平衡，再經(jīng)中和塔，使其充分反應(yīng)，再進(jìn)行第二級沉降處理，以獲得較好的效果。

三、海普技術(shù)——特種吸附工藝處理

針對該廢酸的特點(diǎn)、難點(diǎn)和處理要求，海普公司自主研發(fā)了一系列高性能特種吸附材料，通過印跡制孔等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對多孔材料的孔徑精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，通過化學(xué)修飾，增加材料的選擇性，增強(qiáng)材料的抗污染性能。針對現(xiàn)有其他工藝存在的分離不到位，出水酸度低等特點(diǎn)，優(yōu)化酸分離工藝。

我公司處理工藝的基本原理是利用利用吸附劑對無機(jī)酸的高選擇性，吸附過程中無機(jī)酸被吸附，而金屬離子則可以通過。吸附飽和后，對吸附材料進(jìn)行脫附處理，使吸附材料得以再生并重新繼續(xù)吸附，如此不斷循環(huán)進(jìn)行。

吸附劑中富集的酸被水洗脫下來，回收酸可回用；吸附出水為高濃度鐵溶液，可以進(jìn)行處理回用，回收率更高。

案例：某鋼鐵廠酸洗水分離鐵離子進(jìn)出水參數(shù)