一种含铁废硫酸处理方法及处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及一种含铁废硫酸处理方法及处理装置。
【背景技术】
[0002]钢丝厂、钢材厂及五金电镀厂等有道酸洗工序，其广泛采用的是硫酸，目的是将附着在钢材表面的氧化铁皮等杂质除去，以利于下一工序加工成合格产品。我国国内就钢铁工业每生成It钢材约产生60kg酸洗废液，每年酸洗废液排放量近100万m3。酸洗时将钢材浸在15wt%左右浓度的稀硫酸中，反复清洗，使氧化铁皮和钢材的表面与硫酸反应溶解。硫酸经过这样多次的反复使用，酸度降低，水分增加，同时，由于氧化铁皮和钢铁与硫酸作用而生成大量的硫酸亚铁，因而使酸洗作用降低，这就形成了废酸。废酸中主要成分为5wt%左右硫酸和250— 300g/L的硫酸亚铁，这些废水如不经过处理而排放到环境中，不仅会使水土或土壤酸化，对生态环境造成危害，而且浪费大量资源。
[0003]以往方法一般采用热浓缩法或冷却晶析法对废硫酸中的硫酸亚铁结晶析出去除处理。参照相关资料获得硫酸中铁的溶解平衡曲线，对加热浓缩法和冷却晶析法进行简单说明。加热浓缩法是将水分蒸发浓缩使得硫酸浓度升高从而导致铁的溶解度降低，析出硫酸亚铁。另外，冷却晶析法是降低硫酸温度促使硫酸中溶解的铁以硫酸亚铁形式析出而使得铁浓度下降。
[0004]本发明针对上述废硫酸处理方法发现了以下问题:
[0005]I)加热浓缩法设备的防腐材料比较难解决。这一方面是由于温度升高，酸的腐蚀性增加，另一方面是由于防腐蚀材料在温差较大时，容易变形开裂。
[0006]2)冷却晶析法是因为硫酸浓度为废硫酸冷却至O摄氏度时，铁分的溶解度仅为10wt%，从而削减废硫酸中溶解的铁成分。缺点是针对一般工厂酸洗废硫酸酸度< 5wt%以下的情况，直接采用冷却晶析法去除废硫酸中80wt%以上的铁显得困难。
【发明内容】
[0007]本发明目的是提供一种含铁废硫酸处理方法和处理装置，在常温下即可实现对含铁废硫酸的处理，处理效果好，成本低。
[0008]本发明采用以下技术方案:
[0009]一种含铁废硫酸处理方法，包括如下步骤:
[0010]步骤一、向含铁废硫酸中加入浓硫酸，使得混合液的硫酸浓度为45wt %以上；室温下，混合液中溶解铁基本以硫酸亚铁结晶的形式析出；
[0011]步骤二、将步骤一得到的固液混合物分离，硫酸亚铁结晶排出；对于液体，全部或一部分用水稀释得到再生稀硫酸用于钢材的表面处理，另一部分进行冷冻，将其中的水分冷冻成冰，之后进行固液分离，冰排出，液体储存起来作为再生浓硫酸用于步骤一的结晶；或者将步骤一得到的固液混合物直接进行冷冻，将其中的水分冷冻成冰，之后进行固液分离，冰和硫酸亚铁结晶排出，液体一部分用水稀释得到再生稀硫酸用于钢材的表面处理，另一部分储存起来作为再生浓硫酸用于步骤一的结晶。
[0012]步骤一所述浓硫酸来自步骤二回收的再生浓硫酸和/或98wt%&硫酸。
[0013]步骤二所述冷冻是在-10°C?-20°C下进行冷冻。
[0014]一种含铁废硫酸处理装置，包括酸洗装置、混合装置、分离装置、稀释装置，酸洗装置出口和混合装置连接，混合装置出口和分离装置连接，分离装置出口和稀释装置连接，稀释装置出口和酸洗装置连接；
[0015]或者包括酸洗装置、混合装置、第一分离装置、稀释装置、冷冻装置、第二分离装置、存储装置，酸洗装置出口和混合装置连接，混合装置出口和第一分离装置连接，第一分离装置出口分别连接稀释装置和冷冻装置，稀释装置出口和酸洗装置连接，冷冻装置出口和第二分离装置连接，第二分离装置出口和存储装置连接，存储装置出口和混合装置连接。
[0016]或者包括酸洗装置、混合装置、冷冻装置、分离装置、稀释装置、存储装置，酸洗装置出口和混合装置连接，混合装置出口和冷冻装置连接，冷冻装置出口和分离装置连接，分离装置出口分别连接稀释装置和存储装置，稀释装置出口和酸洗装置连接，存储装置出口和混合装置连接。
[0017]所述稀释装置和酸洗装置之间还设有一个缓冲装置。
[0018]所述混合装置的材质为不锈钢或聚乙烯。
[0019]所述分离装置、第一分离装置和第二分离装置为离心机、旋流装置或滗水装置；分离装置、第一分离装置和第二分离装置和其上一个连接装置在同一装置或不同装置中。
[0020]所述冷冻装置为氨吸收式冷冻机。
[0021]本发明的有益效果:
[0022]1、本方法不需要加热浓缩能耗，并且不需考虑因温度上升而必须选择高耐腐蚀性能的设备材料，在废硫酸腐蚀性的低温领域进行高效、经济废硫酸的再生处理。且不需要设计特定的设备即可把铁成分分出。因此，相比常规的处理技术具有更大的实用性。
[0023]2、本发明处理后的硫酸几乎不含铁成分，与新硫酸质量差不多，可以有效再利用，硫酸浓度高，可作为混合浓硫酸使用或稀释后可继续用于酸洗，实现废硫酸经济高效处理。
【附图说明】
[0024]图1为实现处理方案一的含铁废硫酸处理装置。
[0025]图2为实现处理方案二的含铁废硫酸处理装置。
[0026]图3为实现处理方案三的含铁废硫酸处理装置。
【具体实施方式】
[0027]一种含铁废硫酸处理方法，处理方案一如图1所示，包括如下步骤:
[0028]步骤一、向含铁废硫酸a中加入98wt %浓硫酸b，使得混合液的硫酸浓度上升至45wt%以上，铁的溶解度降低，在室温下，依据硫酸中铁的溶解曲线，混合液中溶解铁基本以硫酸亚铁结晶的形式析出；此法相对原来的热浓缩法和冷却晶析法不需要加热或冷却能耗即可析出硫酸亚铁结晶。
[0029]步骤二、将步骤一得到的固液混合物c分离，硫酸亚铁结晶d排出；对于液体e，几乎不含铁成分，与新硫酸质量差不多，可以有效再利用，全部用水稀释得到再生稀硫酸f用于钢材的表面处理。
[0030]实现上述含铁废硫酸处理的装置，包括酸洗装置1、混合装置2、分离装置3、稀释装置4，酸洗装置I出口和混合装置2连接，混合装置2出口和分离装置3连接，分离装置3出口和稀释装置4连接，稀释装置4出口和酸洗装置I连接。所述混合装置2的材质为不锈钢或聚乙烯。所述分离装置3为离心机、旋流装置或滗水装置。所述混合装置2和分离装置3可以为同一装置，也可为不同装置，只要不影响效果的前提下怎么设计都可以。稀释装置4和酸洗装置I之间还可设有一个缓冲装置用于存放再生稀硫酸f。
[0031]一种含铁废硫酸处理方法，处理方案二如图2所示，包括如下步骤:
[0032]步骤一、向含铁废硫酸a中加入98wt%浓硫酸b和来自步骤二回收的再生浓硫酸g，使得混合液的硫酸浓度上升至45wt%以上，铁的溶解度降低，在室温下，依据硫酸中铁的溶解曲线，混合液中溶解铁基本以硫酸亚铁结晶的形式析出；此法相对原来的热浓缩法和冷却晶析法不需要加热或冷却能耗即可析出硫酸亚铁结晶。
[0033]步骤二、将步骤一得到的固液混合物c分离，硫酸亚铁结晶d排出；对于液体e-1，几乎不含铁成分，与新硫酸质量差不多，可以有效再利用，一部分用水稀释得到再生稀硫酸f用于钢材的表面处理，另一部分在-10°c?-20°c下进行冷冻，将其中的水分冷冻成冰，之后进行固液分离以进一步提高硫酸浓度，这样下来基本上残余液中的浓硫酸浓度在50wt%以上，溶解的铁含量低于i排出，液体e-2储存起来，硫酸浓度高可作为再生浓硫酸g用于步骤一的结晶，实现废硫酸经济高效处理。
[0034]实现上述含铁废硫酸处理的装置，包括酸洗装置1、混