退锡废水处理工艺设计方案1.0

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+HNO3 + H20→Sn(H2O)62+ + HNO2
Sn(H2O)62+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：Fe3+/Fe2+、Cu2+/Cu+、HNO3/HNO2、O2/H20 等、它们的电极电位都比 Sn4+/Sn2+
要高，所以 Sn(H2O)62+易被氧化成 Sn(H2O)64+，在体系酸度降低时，Sn(H2O)62+水解成Sn(H20)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%NO3-：5%残余 HNO3：15%
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
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(H2O)64+水解成 Sn(H2O)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
成分Sn H20Fe Cu NH4+NO3-Na-
含量%22~2442~452~40.8~20.1~0.28~103~4（4）预处理除铜：往废水上清液中加入液碱，调节 pH 值为 5.0~5.4，铁离子基本全部中和沉淀，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
4滤液中和罐ID2200×H2600，材质：钢衬胶， 1 个 6.8 6.8
带搅拌，功率 7.5kW
5液碱储槽ID2500×H4500，壁厚：10mm， 1 个33
材质：碳钢
ID1200×H1500，材质：碳钢，
6PAM 制备槽 1 个11
带搅拌，功率 0.75kW
7母液储槽ID2500×H4500，壁厚：15mm， 1 个 4.2 4.2
材质：FRP 玻璃钢
二器机类设备
800 型箱式隔膜压滤机，过滤面
1锡泥压滤机 1 台5555
积 30 平米
800 型箱式隔膜压滤机，过滤面
2铜泥压滤机 1 台2020
积 10 平米
蒸发量 1 吨/小时，与介质接触
3MVR 蒸发器 1 套150150
材质为 205 不锈钢
4单效蒸发搪瓷釜V=10m³，带搅拌，功率 7.5kW 1 个
三泵类设备
1退锡废液输送泵40UHB-ZK-B-18-20/UOO 2 台0.40.8
2液碱输送泵32UHB-ZK-A-3-18 2 台0.350.7
3锡泥压滤给料泵QBY-50 2 台0.8 1.6
4PAM 计量泵HD20013，Q=225l/h，H=50m 2 台0.5 1.0
5滤液输送泵40UHB-ZK-B-18-20/UOO 2 台0.350.7
6铜泥压滤给料泵QBY-50 2 台0.8 1.6
7浓缩液输送泵QBY-50 2 台0.8 1.6
四安装工程
管道及管路附件阀门、仪表、电缆、管架等一批53.96
323.76（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。