ARP讲课

• ②浸溶溶解 • 加热后的废酸从浸溶塔的底部进入到浸溶 塔中，在浸溶塔中游离盐酸和废铁屑充分 反应，产生出氢气（H2）和氯化铁： • 2HCl＋Fe＝Fe Cl2＋H2 • 6HCl＋Fe2O3＝2Fe Cl3＋3H2O • 废酸在浸溶塔中的滞留时间必须保证游离 酸充分反应完全。
• 反应所需废铁屑来自冷轧生产线废料，最 好是含硅量较低的废铁（最大硅含量0.3 ％）。铁屑由电磁吊从浸溶塔的顶部填加。 在正常的操作中，废铁屑的位应该保持始 终要高于废酸的液位，保证反应的充分进 行。 • 由于反应产生了H2，同时存在HCl挥发,为 了达到安全和环保的排放标准，浸溶塔顶 部排放的气体通过洗涤塔洗涤后排放。
• 在反应罐中反应之后，废酸的PH值一般控 制在4.0-4.5之间。PH值的控制很重要，一 方面影响氨水和絮凝剂的使用量，同时对 氧化铁粉的影响也大，因为PH值高，意味 着氨水和絮凝剂的用量增大，会使更多的 Fe2+沉淀下来，使氧化铁粉的产量减少， 另一方面PH值偏低，影响除硅的效果，不 能有效降低废酸中硅的含量。
• 1.1 盐酸的回收 • 1.1.1 盐酸废液的形成及性质 • 酸洗线生产时，带钢表面的氧化铁皮与酸洗槽内 的盐酸溶液接触而发生一系列的化学反应，随着 反应的进行，酸溶液中的酸浓度逐渐降低，反应 生成的氯化亚铁（FeCl2）的浓度逐渐升高。当 酸溶液溢流到1＃酸槽时，酸浓度将降低到约 40g/L，而氯化亚铁（FeCl2）的浓度也升高到约 为265g/l，这时的酸液排放到酸再生工厂进行再 生,这就是所说的盐酸废液或者废酸。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 焙烧气体由燃烧煤气、水蒸气及氯化氢组成，并夹带一 部分氧化物粉尘，气体从焙烧炉顶部逸出。逸出的气体 通过旋风除尘器后，除去约50%氧化物粉尘，分离出的 氧化物粉尘返送到焙烧炉内。焙烧气体进入预浓缩器， 在预浓缩器内通过与循环酸直接接触，被冷却、清洗， 使焙烧气体中仅含少量氧化物粉尘。 • 经冷却、清洗后的焙烧气体进入吸收塔与塔顶喷下的漂 洗水相遇，而在吸收塔底形成浓度约18%的盐酸，吸收 后的剩余废气中，含有燃烧废气、少量灰尘及残余氯化 氢气体，通过烟雾洗涤器将气体中的灰尘及氯化氢成份 降到规定范围，并通过烟囱排至大气中。
酸再生工艺及设备简介
赵建勇
• 1.酸再生技术概述 • 2.酸再生工艺过程 • 3.酸再生机组主要设备
1.酸再生技术概述
在现代冶金工业中，从热轧厂运送来的热轧 带钢卷，是在高温下进行轧制和卷取的，带钢表 面在该条件下生成的氧化铁皮覆盖在带钢表面上。 在冷轧厂中，热轧带钢在冷轧前必须进行酸洗， 其目的是为了清除粘附在钢材表面的氧化层，为 后续加工作好准备。除去氧化铁皮的工作通常由 酸洗机组来完成。酸洗是用化学方法除去金属表 面氧化铁皮的过程，按其生产方法通常分为：酸 法、碱法－酸法、氢氧化物法、电解法等。但在 酸洗机组上，用于除去氧化铁皮的酸液通常是硫 酸和盐酸。
• 鲁兹纳法回收盐酸的工艺过程： • 从酸洗线来的废酸经预脱硅被收集在废酸 罐中，并用废酸泵将其送入被铁屑堆满的 浸溶塔内，废酸通过与浸溶内的废铁屑反 应提高溶液的pH值。
• 废酸从浸溶塔溢流到底部鼓入空气的反应罐中（带搅拌 装置），反应罐内Fe2+被氧化为Fe3+，Fe（OH）2 + H2O＋O2 Fe（OH）3，形成 Fe（OH）3絮状沉淀， 再溢流到沉淀罐内，加入约0.05%左右的絮凝剂到沉淀 罐内。在沉淀罐内，Fe（OH）3和被Fe（OH）3包附的 废酸溶液中的SiO2一起沉降到沉淀罐底部，然后定期打 开连接沉淀罐底部的阀门，用泥浆泵将带有Fe（OH）3 和SiO2的液体送入过滤挤压机，进行过滤、挤压。滤液 与沉淀罐上方溢流下来的清液一起流入收集罐内，过滤 挤压之后的滤饼作为废物送至垃圾场。流入收集罐的清 液用泵送到处理酸罐供盐酸再生生产使用。
• ③废酸冷却 • 从浸溶塔上部溢流出的废酸温度约80-85℃， 经过石墨换热器冷却到50℃。废酸冷却的 目的主要有两个：一是废酸的温度高，在 其后的氧化过程中生成的沉淀小，不易沉 积下来；二是温度高使得氨水的挥发量也 将增大，增大氨水的耗量。冷却水回路上 配置有PH值测量计，用于监控废酸的泄漏。
2. 2 脱硅工艺流程图
废铁屑 浸 溶 塔 冷却水 反应罐
50 ℃
NH3
絮凝剂 准备罐 沉淀罐 絮凝剂储罐 脱盐水
蒸汽
废 酸 换热器
40℃
冷却器 80℃ 空气
85℃
再生车间
酸储罐 收集罐
漂 洗 水
压滤机
滤饼
• 在此工艺过程中，通过调节废酸的PH值， 在废酸中生成氢氧化铁，由于氢氧化铁和 二氧化硅的极性的不同，悬浮和胶状的氧 化硅SiO2颗粒就吸附在胶状的氢氧化铁的 三相结构中而沉淀下来，将沉淀分离，达 到降低硅含量的目的。
压滤过程简图
在滤饼从压滤机卸下之前，要经过冷凝水或脱盐水洗涤。
2. 3酸再生工艺
• 2.3.1再生工艺过程包括两个流程： • 一是 以废酸经过处理路线的流程，即废酸从处 理酸罐（7）经泵（8）泵入预浓缩器（5）循环， 然后通过焙烧炉供料泵（3）送入焙烧炉（2）燃 烧反应，废酸流程示意图如下：
0—焙烧炉过滤器； 1—酸枪； 2—焙烧炉； 3—焙烧炉供液泵； 4—酸枪； 5—预浓缩器；6—废酸过滤器； 7—废酸储罐； 8—废酸泵； 9—酸循环泵；
• 2. 2.1工艺过程描述 • 脱硅工艺包含以下主要步骤: • ①废酸加热 经预脱硅处理的废酸储存在预处理废酸储罐中，然后 通过泵送入浸溶塔中与废铁屑反应。 为了保证废酸在浸溶塔中的与铁屑充分反应，在废酸 进入浸溶塔之前，首先将废酸加热到80-90℃，但要考虑减 少盐酸的挥发量（温度越高，盐酸的挥发越严重）。废酸加 热采用蒸汽间接加热的方式。在冷凝水的回路上配置有PH 值测量计，用于监控废酸的泄漏。
• ④氧化 • 冷却后的废酸通过溢流进入氧化反应罐，在搅拌 器搅拌下与加入的氨水混合，废酸中的一部分 Fe2+将氧化生成氢氧化铁絮状沉淀。 • 氨水的添加量根据进入浸溶塔的废酸量来确定， 通过计量泵控制。反应罐内部设置有搅拌装置， 同时从反应罐底部吹入压缩空气，促进反应充分 进行。经过氧化后，部分Fe2+氧化生成Fe3+（氢 氧化铁絮状物），主要反应如下：
• 从焙烧炉出来经过旋风分离器后的焙烧气 体温度约为400℃左右，且含有较高氧化铁 粉，若不经过降温或除尘，吸收塔无法吸 收。降温是焙烧炉气体与循环废酸进行热 交换的结果，焙烧气体经过预浓缩器后温 度降为约95℃。
• PH调整：HCl+ NH4OH--- NH4Cl + H2O • 沉淀：FeCl2+ 2NH4OH--- Fe(OH)2+ NH4Cl • 氧化：Fe(OH)2+1/2 O2 + H+--- Fe(OH)3 • 吸附：Fe(OH)3+SiO2=Fe(OH)3· XSiO2 • 氢氧化铁絮状物吸附SiO2，形成溶胶溶液。
酸再生工艺流程如下图所示：
漂洗水
再 生 酸
脱 盐 水
废 酸
• 2.3.2工艺流程描述 再生工艺包含以下主要步骤：
• 2.3.2.1预浓缩 • 脱硅后的废酸首先经过废酸过滤器过滤， 进入预浓缩器（文丘里）的底部，并通过 预浓缩器的循环泵循环，在循环的过程中 废酸同时与来自焙烧炉的高温焙烧气体直 接热交换，吸收HCl气体，降低焙烧燃气的 温度，从而达到预浓缩的目的，燃气和循 环废酸在预浓缩器内为顺流操作。
• ⑤沉淀 • 溶液从反应罐上部溢流进入沉淀罐，在沉 淀罐中加入絮凝剂，絮凝剂可以使胶状析 出物连接更为紧密，形成一种大聚状物， 该聚状物在大面积区域内快速沉淀，絮凝 剂的添加量根据进入浸溶塔的废酸量来确 定。
• ⑥压滤 • 净化后的废酸清液自沉淀罐上部溢流进入 废酸中间收集罐，即处理酸罐，然后通过 泵送往酸再生机组生产线。沉淀沉积在沉 淀罐下部的Fe(OH)3· XSiO2絮状物用泥浆 泵送到压滤机，压滤得到液体送回沉淀罐， 同时得到固体滤饼。 • 压滤的过程分为： 填料 压滤 卸 饼。
密度
铁含量，g/l
铁含量，％
• 盐酸溶液中铁和酸可以通过下图进行计算：
重量百分
比，％
酸含量，g/l
• 盐酸的百分含量和g/L数及密度可由图――查出。
• 1.1.2盐酸再生的工作原理
盐酸再生的工作原理可用下面的方程式表示 出来：
酸洗
FeO + 2HCl
再生
FeCl2 + H2O
此方程式从左向右的反应为酸洗过程，从右 向左的过程则是再生过程，因此也可以说再生过 程是酸洗过程的逆反应。
• 1.1.3 鲁兹纳法 带钢在酸洗时，带钢表面的氧化铁皮除 含有铁元素之外，还含有其他元素（如硅、 镁、碳等）。这些元素在酸洗时也都溶解 在酸洗液中，再生此种废酸溶液时，这些 杂质元素可能富集在氧化铁粉中，因此， 为得到质量好的氧化铁粉，在喷雾焙烧之 前必须先分离出其中的杂质元素，特别是 其中的硅元素，这就是我们通常说的除硅。
2.酸再生工艺过程
酸再生机组根据废酸来料的成份，特别是依 据废酸中硅的含量以及对副产品氧化铁粉质量的 要求不同，整个酸再生机组包括预脱硅部分、脱 硅部分、酸再生部分。
•2.1预脱硅工艺流程图
絮凝剂
DW
85 ℃ 冷却水
絮凝 剂储 存罐
絮凝剂准 备罐
絮凝剂
废 酸 换热器
混合 罐 絮凝剂储存罐 沉淀罐
• 二是 以焙烧炉内经燃烧产生的混合气体净 化过程为路线的流程，即焙烧炉（7）产生 的炉气依次经过双旋风分离器（6）、预浓 缩器（5）、吸收塔（4）、洗涤塔（1）、 烟囱（8），然后排空 。燃气流程示意图如 下：
1— 烟气洗涤塔； 2—液滴分离器； 3—排气风机； 4—吸收塔； 5—预浓缩器；6—双旋风分离器； 7—焙烧炉； 8—烟囱
• 处理废酸储罐中的废酸用泵送入酸液过滤 器，在这套装置中，固体颗粒和不溶的滤 渣从废酸液中被分离，过滤后的废酸液进 入酸再生部分，通过能自动控制液位的气 动阀进入预浓缩器底部。因为废酸进入焙 烧炉内是一个恒量，因此，它进入预浓缩 器也将是一个恒量。废酸液通过预浓缩器 泵进行循环，与从焙烧炉出来的焙烧气体 进行热交换废酸中的一部分水份被蒸发， 使废酸液得到浓缩。
带钢经过酸洗之后，产生废酸，为了节省能 源和减少环境污染，有必要对废酸进行回收利用， 酸再生机组就是用来回收酸洗线产生的废酸的机 组。 20世纪30年代，德国的鲁奇（Lurgi）公司提 出了鲁奇法（即流化床法）回收盐酸。1959年奥 地利ANDRITZ公司首创了Ruthner法盐酸再生工 艺，即喷雾焙烧工艺，解决了盐酸的再生难题。 进入70年代以后，世界各国新建的冷轧车间普遍 采用盐酸酸洗，盐酸酸洗技术得到更广泛的运用。 废酸液的回收主要包括硫酸废液的回收和盐 酸废液的回收。
• 预浓缩后的废酸由焙烧炉的供料泵定量地送入焙 烧炉的喷枪，以微小液滴的形式被喷入焙烧炉反 应器中，发生如下的反应： • 2FeCl + 2H2O +1/2O2 = Fe2O3 +4HCl↑
• 反应产生盐酸气体及氧化铁粉固体颗粒，其中氧 化铁粉固体颗粒落入焙烧炉底部，形成粉末，通 过旋转阀排出，并在氧化铁粉气动运输系统作用 下被输送到氧化铁粉站进行包装处理。
• 预浓缩器主要作用有三个： • （1）浓缩废酸。预浓缩器内的废酸通过循环泵从 预浓缩器顶部喷枪喷下，与从焙烧炉内出来的高 温焙烧气体直接接触，废酸吸收的燃气中的HCl， 废酸被加热，部分水份蒸发而浓缩，同时废酸温 度升高。 • （2）冷却焙烧气体，将高温焙烧气体温度降至操 作许可范围内，以保证其后的吸收过程顺利进行， 因为从预浓缩器内出来的气体将进入吸收塔内， 吸收塔的材质不能承受高温。 • （3）清洗焙烧气体，使气体中的Fe2O3含量减至 许可范围，以保证再生酸中对Fe的含量的要求。
絮凝剂准备罐
脱硅机组 收集罐
水
压滤机
滤饼
• 废酸连续地从酸洗机组由泵打到预脱硅机组。废 酸在脱硅泥（沉淀）工艺中预处理，该工艺使来 自酸洗机组的固体物和未溶解残渣从酸液中分离 出来。 • 为了预沉淀SiO2硅泥，废酸被冷却并混入絮凝剂 使SiO2凝结。 • 另一种絮凝剂在预沉淀罐中加入使SiO2沉淀。废 酸从预沉淀罐溢流到预处理废酸的收集罐中。预 沉淀罐中的淤泥经过压滤机过滤，滤液也被送往 预处理废酸储罐。 • 经过沉淀之后，预处理废酸中约含300mg/lSiO2。