鋼管生產(chǎn)廢酸回收利用新工藝—冷凍結(jié)晶法
鋼管生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)鋼管的過(guò)程中，由于工藝要求，不可避免地產(chǎn)生清洗廢水和廢酸。一般情況下，每噸產(chǎn)品將產(chǎn)生清洗廢水11噸，廢酸0.3噸。清洗廢水中主要污染物為COD和Fe2+；其濃度分別為350mg/L和300mg/L；廢酸中主要成份為5%硫酸和300mg/L的FeSO4，如果該廢水、廢酸不處理直接外排于環(huán)境，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和惡劣的社會(huì)影響。
一、目前國(guó)內(nèi)治理狀況
縱觀我國(guó)鋼管生產(chǎn)企業(yè)的污染治理，存在著以下情況：一是有的生產(chǎn)企業(yè)直接將廢酸、廢水排入周圍環(huán)境，造成了嚴(yán)重污染，群眾怨聲載道；二是有的生產(chǎn)企業(yè)采用了比較簡(jiǎn)單的中和處理，但是由于廢渣量大且不易脫水，極易產(chǎn)生二次污染，且運(yùn)行成本太高，致使環(huán)保治理設(shè)施處于癱瘓或半癱瘓狀態(tài)；三是采用了傳統(tǒng)的蒸發(fā)濃縮法對(duì)廢酸處理，但由于附產(chǎn)品質(zhì)量較差，銷路太窄，運(yùn)行成本高，使這些環(huán)保治理設(shè)施運(yùn)行也是舉步艱難，企業(yè)對(duì)環(huán)保局監(jiān)管也是應(yīng)付了事。
二、蒸發(fā)濃縮工藝及缺點(diǎn)
目前國(guó)內(nèi)鋼管生產(chǎn)企業(yè)對(duì)廢酸的處理大部分都采用了蒸發(fā)濃縮結(jié)晶工藝，其原理是先用鐵屑對(duì)廢酸中硫酸進(jìn)行中和，調(diào)整pH為7后，再用蒸氣通過(guò)紫銅盤管對(duì)中和液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，在蒸發(fā)過(guò)程中將消耗大量熱能，當(dāng)中和液濃縮達(dá)到一定濃度后，再進(jìn)行冷卻結(jié)晶，最后析出附產(chǎn)品FeSO4·7H2O。
該工藝由于蒸發(fā)過(guò)程中，F(xiàn)eSO4·7H2O極易脫水生成難溶的一水硫酸亞鐵，從而影響附產(chǎn)品的純度。另外，結(jié)晶后產(chǎn)生的濃縮液含F(xiàn)e2+濃度高達(dá)150克/升，需繼續(xù)處理反復(fù)加熱冷卻，既會(huì)浪費(fèi)能源導(dǎo)致成本劇增，又會(huì)造成附產(chǎn)品成本質(zhì)量更差，但若直接排放將會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，從而陷入兩難境地。這種工藝既浪費(fèi)了鐵屑和硫酸資源，又大量消耗蒸氣能源，增加運(yùn)行成本，且易生產(chǎn)二次污染，更頭痛的是此工藝處理廢酸的能力低下，附產(chǎn)品質(zhì)量低，附產(chǎn)品銷售難度大。其運(yùn)行結(jié)果是處理廢酸越多虧損越大，企業(yè)只能是消極被動(dòng)治理廢酸。
三、廢酸回收利用新工藝——冷凍結(jié)晶法
要實(shí)現(xiàn)廢酸裝置優(yōu)先，必須突破三個(gè)工藝關(guān)鍵。其一，要保證再生酸的質(zhì)量，即必須確保再生酸Fe2+含量低于50g/L，H2SO4含量在20%左右，這樣才能將酸洗車間酸洗鋼管的工藝要求；其二，要保證附產(chǎn)品FeSO4質(zhì)量提高，才能擴(kuò)開市場(chǎng)銷售渠道；其三，要保證酸洗車間和廢酸治理水量平衡。三個(gè)難點(diǎn)任何一點(diǎn)未解決，都將使整個(gè)系統(tǒng)陷入失敗。
重慶某鋼管有限公司是一家年產(chǎn)量達(dá)6萬(wàn)噸的鋼管生產(chǎn)企業(yè)，該公司將原廢酸治理設(shè)施的蒸發(fā)濃縮工藝改造為冷凍結(jié)晶法新工藝，新工藝主要原理是根據(jù)廢酸中的FeSO4在高硫酸酸度和低溫度的情況下其溶解度將下降的特點(diǎn)，對(duì)廢酸中的FeSO4進(jìn)行分離，生產(chǎn)出無(wú)水FeSO4附產(chǎn)品和再生酸，從而達(dá)到變廢為寶的目的。其具體工藝為酸洗槽產(chǎn)生的廢酸液由耐酸泵通過(guò)ABS管道輸送至廢儲(chǔ)酸池內(nèi)，經(jīng)沉淀除去雜質(zhì)后用耐酸泵輸至配酸池，加入新酸配酸至濃度20%左右，用泵將酸液抽至冷卻結(jié)晶罐內(nèi)進(jìn)行攪拌培養(yǎng)晶粒，當(dāng)晶體成熟后，再輸送至離心機(jī)進(jìn)行固液分離，分離出的FeSO4顆粒包裝出售，酸液自流進(jìn)入再生酸池，供生產(chǎn)循環(huán)使用。
四、運(yùn)行效果
該新工藝經(jīng)重慶某鋼管有限公司實(shí)施及運(yùn)行表明：
、俜蛛x出的再生酸的濃度達(dá)到20%，其中Fe2+的含量低于50g/L；
、诜蛛x也的FeSO4純度從92%提高到95%；
、墼偕嵊帽醚h(huán)回收至酸洗工藝再酸洗，達(dá)到水量平衡，真正實(shí)現(xiàn)了封閉式大循環(huán)。
五、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益
該新工藝實(shí)施后，可實(shí)現(xiàn)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
①每年可節(jié)約硫酸2500噸，價(jià)值10萬(wàn)元；
、谑∪チ擞糜谥泻土蛩岬蔫F屑，每年可節(jié)約6萬(wàn)元；
、劭梢怨(jié)約能源24萬(wàn)元；
、苄鹿に囘\(yùn)行費(fèi)用低且附產(chǎn)品質(zhì)量好，售價(jià)高。舊工藝每生產(chǎn)1噸附產(chǎn)品硫酸亞鐵成本至少400元/噸，售價(jià)約為250元/噸（各地售價(jià)約有差異），而新工藝每生產(chǎn)1噸附產(chǎn)品硫酸亞鐵成本為200元/噸，而售價(jià)可達(dá)400-600元/噸。按每處理3噸廢酸生產(chǎn)1噸硫酸亞鐵計(jì)算，新工藝每處理1噸廢酸可贏利200元，而舊工藝處理1噸廢酸要虧50元。以每年產(chǎn)生廢酸1萬(wàn)噸企業(yè)為例，若采用新工藝替代舊工藝可節(jié)約200萬(wàn)元/年，新工藝投資250萬(wàn)元左右，1-2年即可收回投資。
、菪鹿に噷(shí)施后，其附產(chǎn)品將形成一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)，需安排幾十個(gè)就業(yè)崗位，具有顯著的社會(huì)效益。
六、結(jié)論
鋼管生產(chǎn)企業(yè)廢酸回收利用新工藝，技術(shù)上在國(guó)內(nèi)具有先進(jìn)性，該工藝的實(shí)施可實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)的封閉大循環(huán)，達(dá)到全治理零排放，且無(wú)二次污染。該新工藝的實(shí)施，提高了附產(chǎn)品的純度，從而使銷售價(jià)格提高，產(chǎn)品用途拓寬，產(chǎn)品銷路暢順，經(jīng)濟(jì)收益明顯增加，同時(shí)，將給企業(yè)帶來(lái)新的產(chǎn)業(yè)支點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)變廢為寶的目的。
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