退锡废水处理工艺设计方案1.0

6 6 6 2 6 2 6 退锡废水处理工艺设计方案
1 设计规模
年处理退锡废液 3300 吨，每月 300 吨，年工作日按 330 天计，每天处理量约 10 吨。

2 退锡废液的来源及主要成分
废退锡液是印制电路板行业主要的废液之一，废液产生量大，可利用资源含量高，
废退锡水原料中含锡 6～8%，含铜 0.5～1.5%，残余硝酸大约 15%，夹带一定量的三价铁。

废液中还含有杂环化合物、多环芳香化合物等，成分相当复杂。

退锡废液中金属离子主要为锡，它也是回收利用的主要对象，有必要对其存在的形态进行分析研究，以利于采用最适宜的工艺路线对其进行回收处理。

在 PCB 退锡过程中，锡被稀硝酸氧化。

Sn+HNO 3 + H 20→Sn(H 2O) 2+ + HNO 2 Sn(H 2O) 2+为退锡后锡离子的初始存在形式，同时在退锡废液体系中还存在一些
电对：Fe 3+/Fe 2+ 、Cu 2+/Cu + 、HNO 3/HNO 2 、O 2/H 20 等、它们的电极电位都比 Sn 4+/Sn 2+
要高，所以 Sn(H 2O) 2+易被氧化成 Sn(H O) 4+，在体系酸度降低时，Sn(H O) 2+水解成
Sn(H 20)2(OH)4（白色正锡酸沉淀、两性、可溶于酸碱）。

正锡酸经放置失水后成为偏
锡酸，偏锡酸有 α、β 两种类型，其中 α 型偏锡酸为无定型，可溶于酸碱，不溶于水，β
型偏锡酸为晶形结构难溶于酸碱，不溶于水。

一般刚形成的偏锡酸为 α 类型，经过较长时间后转化为 β 型。

所以在退锡废液中，
锡是以正锡酸或者偏锡酸的形态存在，少量的 β 型偏锡酸失水后以水合二氧化锡的形
态存在。

设计选取退锡废液的主要成分如下： Sn ：6%
Cu ：1%
Fe ：2%
NO 3-：5%
残余 HNO 3：15%
3 工艺方案比选
目前退锡废液资源化利用比较成熟的工艺就是利用碱（氨水/液碱）中和退锡废液， 通过逐步调节 pH ，分段沉淀不同重金属离子进行回收利用。

第一步沉锡，形成氢氧
化锡沉淀；第二步沉淀铜、铁离子，形成低度氢氧化铜。

重金属离子以氢氧化物的形式沉淀分离，资源化回收有价金属。

氨水中和退锡液与液碱中和退锡液各有优势。

液碱中和退锡废液工艺流程短，设
6 备投资较小，生产效率较高，硝酸钠含量较高，但由于现在液碱的价格高，处理成本相对较高；氨水中和退锡废液产生的硝酸铵废水不好处理，如果采用汽提蒸氨工艺流程长，设备投资大，生产成本高，产出的硝酸钠含量较低，难以达到商品硝酸钠的质量要求，在销售时难度大，整体经济效益会较差。

根据目前相关企业的实际运营情况，采用液碱中和退锡废液具有较大优势，主要表现在以下几个方面：
（1） 工艺流程短、操作简单，生产效率高；
（2） 在总氮废水排放没有限制的地方，处理后的废水可以排入厂区污水处理站
处理，处理成本较低；
（3） 如果在总氮废水有排放要求的地方，可以采用 MVR 或蒸发釜对硝酸钠废
水进行蒸发浓缩，回收硝酸钠；
（4） 设施占地面积小；
工艺流程简述：
工艺过程主要包含中和、絮凝沉淀、过滤、除铜、蒸发等几个工序，得到（Sn(OH)4）
锡泥副产品和硝酸钠产品，蒸发回收的冷凝水用于液碱制备，多余废水排入厂方的污水处理站处理后达标排放。

（1） 液碱中和：向退锡废液中加入 50%液碱，调节 pH 为 1.5~2.0，使 Sn(H 2O) 4+
水解成 Sn(H 2O)2(OH)4 沉淀。

（2） 絮凝沉淀：往退锡废液中加入 1/1000 聚丙烯酰胺（PAM ）溶液，使退锡废
液中锡酸絮凝沉淀，形成明显矾花。

（3） 过滤：待溶液静置 30 分钟，氢氧化锡絮凝沉淀完全，上层废液呈澄清状态，
调走废水上清液。

下层泥浆/沉淀用压滤机压滤脱水，形成氢氧化锡滤饼。

上层废水与下层泥浆体积比约为 1:1，调走上层废水能节省压滤时间，提高生产效率。

氢氧化锡主要成分
本全部中和沉淀，大部分铜离子水解成氢氧化铜沉淀，经过压滤形成低度氢氧化铜。

主要反应为：Fe3+ + HO- →Fe(OH)3
Cu2+ + HO- →Cu(OH)2
（5）蒸发浓缩：调节硝酸钠废水的pH 为8.5~9.5。

废水输送至MVR 蒸发进行蒸发浓缩处理，待蒸发器内硝酸钠废水波美度高于50º（此时蒸发器内已有很多硝酸钠析出，波美度太高容易堵管，太低硝酸钠产率低）开始放料，过滤得到硝酸钠副产品。

母液打入硝酸钠原水罐中，循环蒸发。

工艺流程方框图如下所示：
4工艺及设备计算
4.1槽罐类设备
（1）退锡废液中转槽
按3 天的存储量计算，即300×3/30=30 吨，按30m³计，有效容积为0.85，则
V=35m³，中转槽规格为：ID3000×H5000，壁厚20 ㎜，材质为FRP（玻璃钢），
数量：1 个
（2）中和反应罐
每天处理退锡废液量为10m³，液碱消耗量（NaOH 含量按50%计）为 4 吨，折
合4m³，一天处理两批次，每批次总的处理量为7m³，则反应罐的容积为10m³，反应罐规格为：ID2200×H2600，带搅拌及减速机，功率N=7.5kW，材质为碳钢衬胶，
数量1 个。

（3）PAM 制备槽
PAM 消耗量为：稀释浓度按0.1%计算，投加量按2%计算，则每天需要12.5÷50=0.25 吨，PAM 消耗量为：0.25×330÷1000=0.0825 吨/年，药剂储量按一周计算，
则容积为：0.25×7=1.75m³，PAM 制备槽的规格为：ID1200×H1500，材质为碳钢，
搅拌机功率0.75 kW，设备数量 1 台。

（4）液碱储槽
液碱储量按一周计算，则V=2.5×7=17.5m³，有效系数按0.8 计算，则需要容积
为22m³，液碱储槽规格为：ID2500×H4500，壁厚10mm，材质为碳钢，数量1 个。

（5）滤液储槽
滤液储存量按3 天计算，即30m³，有效容积系数取0.85，则储槽容积为35m³，滤液储槽规格为：ID3000×H5000，壁厚20 ㎜，材质为FRP（玻璃钢），数量：1 个
（6）滤液中和槽
每天处理滤液量为10m³，液碱消耗量（NaOH 含量按50%计）约为1 吨，折合
2m³，一天处理两批次，每批次总的处理量为7m³，则反应罐的容积为10m³，反应罐规格为：ID2200×H2600，带搅拌及减速机，功率N=7.5kW，材质为碳钢衬胶，数量
1 个。

（7）母液储槽
蒸发母液每天约3m³，按一周储量计算，则总容积约21m³，母液储槽规格为：
ID2500×H4500，壁厚15mm，材质为FRP，数量1 个。

4.2器机设备
（1）锡泥压滤机
每天锡泥的产量为2.6 吨（折合金属锡0.6 吨），锡泥比重为1.25，则滤饼量为2.08m³，每天处理两批次，则压滤机的滤框容积为1m³，选用隔膜板框压滤机，板框规格为800 型，滤饼厚度为32mm，则压滤机面积为30 ㎡。

选用广东佛山金凯地800 型30 平米的隔膜箱式压滤机一台。

（2）铜泥压滤机
铜泥量相对锡泥量小了很多，过滤效率也较高，选用广东佛山金凯地800 型10 平米的隔膜箱式压滤机一台。

（3）硝酸钠蒸发器
硝酸钠的产生量：5×0.5÷40×63=3.94 吨，按4 吨计算。

硝酸钠的含量约为83%，则硝酸钠的产量为：4.8 吨/天。

硝酸钠蒸发结晶的温度在125~135℃之间，采用MVR 的蒸发器难以达到这个温度，另外随着浓度的上升，导致沸点漂移，单纯的MVR 难以达到效果，同时MVR
的投资较大，每小时处理1 吨的设备需要150 万左右，如果厂方有蒸汽供应的话，可以考虑采用搪瓷釜做单效蒸发，但单效单位蒸汽耗量大，约为1.45 吨，每天蒸发量约为24 吨，需耗蒸汽34.8 吨，按400 元一吨计算，每天蒸汽费用约为13920 元，一年就是417.6 万元。

如果用MVR 预浓缩，再用单效釜蒸发结晶，投资会大一些，但蒸汽消耗则会大幅减少，先用MVR 预浓缩到40%左右，再用搪瓷釜蒸发结晶，每天蒸汽消耗量约为10 吨，每天节约蒸汽费用为9920 元，每年就是297.6 万元。

MVR 电耗按蒸发每吨水50 度电计算，每天电耗为1125 度，电费按一元计算，每天约为1125 元，扣除电费每天节约成本8795 元。

再扣除折旧及财务费用每天1000 元，
还是较单效蒸发结晶成本要低很多，故本项目拟采用MVR 预浓缩+单效蒸发釜蒸发结
晶的工艺。

选择每小时蒸发量1 吨的MVR 一套，材质为205 不锈钢。

另外配备单效搪瓷蒸
发釜一个用于结晶蒸发用，搪瓷釜的规格为10m³，搅拌功率7.5kW。

4.3泵类设备
（1）退锡废液输送泵
每天处理量为30 吨，中和反应槽的规格为10m³，按半小时充满计算，选用离心泵，泵的型号为40UHB-ZK-B-18-20/UOO，功率3KW，泵的扬量为18 m³/h，扬程
H=20m，宙斯泵业，两台，一用一备。

（2）液碱输送泵
液碱输送泵为药剂添加泵，在中和反应中用于调节pH 值，扬量较小，选择
32UHB-ZK-A-3-18，流量Q=3m³/h，H=18m，功率N=1.1kW。

宙斯泵业，两台，一
用一备。

（3）锡泥压滤机给料泵
压滤机给料泵选用小流量，高扬程的隔膜泵，泵的型号为：QBY-50，流量Q=3m ³/h，H=50m，压缩空气耗量900l/min。

上海阳光泵业制造有限公司，两台，一用一备。

（4）PAM 计量泵
选用新道次的计量泵HD20013，Q=225l/h，H=50m，功率N=0.25kW，两台，一用一备。

（5）滤液输送泵
选用离心泵，泵的型号为40UHB-ZK-B-18-20/UOO，功率3KW，泵的扬量为18 m ³/h，扬程H=20m，宙斯泵业，两台，一用一备。

（6）铜泥压滤机给料泵
压滤机给料泵选用小流量，高扬程的隔膜泵，泵的型号为：QBY-50，流量Q=3m ³/h，H=50m，压缩空气耗量900l/min。

上海阳光泵业制造有限公司，两台，一用一备。

（7）浓缩液输送泵
为防止晶体对泵的磨损、堵料，拟选用气动隔膜泵来输送，泵的型号为：QBY-50，流量Q=3m³/h，H=50m，压缩空气耗量900l/min。

上海阳光泵业制造有限公司，两台，一用一备。

4.4工艺计算结果
锡泥产量为：77.87 吨/月，年产生量为778.7 吨，锡泥中的锡含量为23%，锡金属为18 吨/月，年回收金属锡量为180 吨；
硝酸钠产量为：4.8 吨/天，每月144 吨，一年为1440 吨，硝酸钠含量约为83%；
铜泥（主要成分为氢氧化铜、氢氧化铁等）产量为：111 吨，铜泥中金属铜含量约为20%，折合金属铜为22.2 吨；
50%液碱消耗量：1500 吨/年；
PAM 消耗量：82.5 公斤；
蒸汽消耗：30000 吨；电耗：62.91 万度。

5工程投资估算
（1）设备及安装工程投资估算
设备及安装工程投资估算表
（2）土建工程
土建工程主要为设备基础、操作平台、地面防腐蚀、排水沟等减少。

设备基础约
40 ㎡，约6 万元；压滤机、中和反应罐等设备平台浇筑约80 ㎡，框架构造，造价约
为16 万元；地面浇筑及防腐工程300 ㎡，约30 万元；土建工程总计约52 万元。

工程总投资为：323.76+52=375.76 万元，预备费按8%计，约为30.06 万元，合计总投资约为：405.82 万元。

6 经济效益分析
销售收入：
23%锡泥销售折率按0.73 计算，锡价按14 万元计，则收入为：1839.6 万元；
20%铜泥的销售折率按0.71 计算，铜价按5.2 万元计，则收入为：81.96 万元；83%硝酸钠的销售价格按300 元/吨计，则销售收入为：43.2 万元；
合计销售收入为：1964.76 万元。

成本计算：
退锡废液购入折率按0.43 计算，锡价按14 万元计算，则成本为：1083.6 万元；50%液碱价格按2650 元/吨计算，则成本为397.5 万元；PAM 的价格按10000 元/吨计，成本为：0.08 万元
蒸汽价格按400 元/吨计算，则成本为：120 万元；
电费按 1 元/kWh，则电费成本为62.91 万元；
人工成本平均按8 万元/人，共计8 人，成本为：64 万元；
设备折旧及维修：按45 万元计算；
财务费用按40 万元计算；
销售费用按10 万元计算；
总成本费用约为：1823.09 万元。

税前利润约为：141.67 万元。