论文部分内容阅读
硫铁矿制酸是我国硫酸制造行业的主要生产工艺,该过程产生的硫酸烧渣常采用盐酸或硫酸浸出处理以回收其中的资源,但酸浸产生的高酸度、高重金属离子的硫酸烧渣酸浸废液却鲜少得到资源化处理利用。硫酸烧渣酸浸废液中含有大量的盐酸及铁、铜、锌、砷等重金属离子,处理难度较高,若将其直接排放不仅会对水体、土壤、构筑物甚至人体造成严重污染及危害,而且还是极大的资源浪费。因此,寻找一种经济可行的硫酸烧渣酸浸废液资源化处理方法是非常有必要的。近年来,减压蒸馏结晶法越来越多的被用于处理工业废水,该法能够实现易挥发组分从废水蒸发分离、高浓度组分在浓缩过程中结晶分离,因而十分适用于处理含有大量盐酸和高浓度铁离子的硫酸烧渣酸浸废盐酸。本研究采用减压蒸馏结晶法处理取自云南省建水县某公司500t/d硫酸渣综合回收利用建设项目的硫酸烧渣酸浸废盐酸,探讨了蒸馏过程中蒸馏速率、蒸汽浓度的变化情况并对产生的结晶进行了XPS和XRD成分分析。通过正交试验研究了蒸馏时间、蒸馏温度与真空度对硫酸烧渣酸浸废盐酸减压蒸馏的盐酸回收率、回收盐酸质量分数与结晶产量的影响,得出减压蒸馏的最佳工艺条件,并以此为依据设计了MVR减压蒸馏工艺,为硫铁矿制酸企业提供了一种经济可行的硫酸烧渣酸浸废盐酸的资源化处置方法。本文主要研究内容与结果如下:(1)在115℃温度条件下对硫酸烧渣酸浸废盐酸进行常压蒸馏,结果表明其蒸馏过程可分为快速蒸水阶段、加速蒸酸阶段和高速蒸酸阶段。以蒸馏量80%作为蒸馏终点时的盐酸回收率能够达到64.93%,回收盐酸质量分数约为5.54%;蒸馏结晶产量为7.4335g/L,主要成分为FeCl3等。(2)考察了蒸馏时间、蒸馏温度与真空度对硫酸烧渣酸浸废盐酸减压蒸馏效果的影响,选择盐酸回收率、回收盐酸质量分数与结晶产量作为考察目标,设计了三因素五水平正交试验。实验结果表明其最佳实验条件为蒸馏时间130min、蒸馏温度120℃、真空度0.09MPa,该条件下的盐酸回收率为75.86%、回收盐酸质量分数为6.69%、结晶产量为14.0826g。考虑能耗时的最佳工艺条件为蒸馏时间130min、蒸馏温度110℃、真空度0.06MPa,该条件下的盐酸回收率为77.41%、回收盐酸质量分数为6.71%、结晶产量为11.2373g。(3)设计了一套以板式蒸发器、丝网分离器、罗茨式压缩机等作为装置主体的MVR减压蒸馏装置。设计计算结果为:当处理规模100t/d、废水盐酸含量7%、铁含量18g/L时,该工艺需要的预热器换热面积为11.13m2,外部电加热功率为79.5620kW板式蒸发器换热面积为138.84m2;罗茨式压缩机功率为88.8823kW;分离器尺寸为Φ1.41×2.11m,容积为3.27m3。而该装置总投资179.79万元,运行费用为123.55万元/年,产品出售可获利121.14万元/年,考虑节省了原委托处理费用50万元/年,该工艺在4年后开始盈利。