熊新宇，章大林，程 新

（1.馬鞍山市華清環(huán)保工程有限公司，安徽馬鞍山 243000；2.馬鞍山市鼎泰稀土新材料股份有限公司，安徽馬鞍山243000；3.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽馬鞍山 243000）

1 引言

在鋼鐵深加工領(lǐng)域，常需要通過(guò)酸洗工序?qū)ΡP(pán)條或中間熱處理后的鋼絲進(jìn)行表面處理，清除其氧化鐵皮。由于產(chǎn)品加工工序不同，所需熱處理次數(shù)也不相同，因此酸洗每噸鋼材產(chǎn)生的廢液也不相同。以鍍鋅鋼絲鋼絞線(xiàn)生產(chǎn)為例，一般會(huì)產(chǎn)生15～26k g/t的鹽酸酸洗廢液，按照每年鍍鋅鋼絲鋼絞線(xiàn)產(chǎn)量90萬(wàn)t估算，將產(chǎn)生近2萬(wàn)t的酸洗廢液。鹽酸酸洗廢液的成分一般為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%～10%的游離鹽酸及10%～15%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鐵離子，這些酸性廢液若不進(jìn)行有效處理，將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境的發(fā)展造成嚴(yán)重的威脅[1，2]。

2 鹽酸酸洗廢液綜合利用技術(shù)的研發(fā)

馬鞍山市華清環(huán)保工程有限公司（以下稱(chēng)華清公司），多年來(lái)一直從事酸洗廢液回收利用技術(shù)的研究。通過(guò)對(duì)馬鞍山地區(qū)多家酸洗企業(yè)產(chǎn)生的酸洗廢液進(jìn)行全面調(diào)研和測(cè)試，掌握了各類(lèi)酸洗企業(yè)產(chǎn)生的酸洗廢液的成分和性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展了對(duì)鹽酸酸洗廢液回收利用的研究，并以馬鞍山市某生產(chǎn)鍍鋅鋼絞線(xiàn)產(chǎn)品的公司所產(chǎn)生的鹽酸酸洗廢液為基礎(chǔ)，研發(fā)了鹽酸酸洗廢液的回收工藝，并對(duì)回收系統(tǒng)的物料平衡、能量平衡以及物料與能量進(jìn)行了平衡測(cè)試，研制出一套廢酸處理能力200k g/h的工業(yè)試驗(yàn)型裝置，進(jìn)行了工業(yè)性的生產(chǎn)試驗(yàn)，運(yùn)行效果良好，達(dá)到了研發(fā)目的。

3 鹽酸酸洗廢液綜合利用工藝

3.1 鹽酸酸洗廢液的成分

由于酸洗企業(yè)的規(guī)模不同，酸洗工藝以及酸洗工件各異，其酸洗工序產(chǎn)生的酸洗廢液的成分有較大差別。其中，游離鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，低的只有3%～4%，高的可達(dá)13%～20%；而鐵離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)，低的只有3%～6%，高的可達(dá)10%～14%。就同一個(gè)酸洗企業(yè)而言，不同時(shí)間產(chǎn)生的酸洗廢液，其成分也有差別。華清環(huán)保對(duì)游離鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)約10%，鐵離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%左右的酸洗廢液進(jìn)行試驗(yàn)研究。

3.2 酸洗廢液綜合回收工藝

鹽酸酸洗廢液綜合回收工藝流程框圖如圖1所示。

圖1 鹽酸酸洗廢液綜合回收工藝流程框圖

鹽酸酸洗廢液中含有氯化亞鐵、游離鹽酸、水和其他少量雜質(zhì)，這種氯化亞鐵超過(guò)265℃易于分解。將收集的鹽酸酸洗廢液，儲(chǔ)存于廢液池內(nèi)，混凝、澄清后，用酸泵打入過(guò)濾機(jī)內(nèi)，除去固體雜質(zhì)。然后再用酸泵打入熱交換塔內(nèi)，與焙燒爐排出的高溫氣體進(jìn)行熱交換。將排出的蒸發(fā)氣體降溫，有利于后續(xù)的H C l氣體的吸收；同時(shí)，將冷的廢酸液加熱升溫，有利于霧化焙燒處理。在焙燒爐內(nèi)的高溫條件下F e C l2發(fā)生分解：

2 F e C l2+2 H2O+1/2 O2=F e2O3+4 H C l生成的H C l氣體隨水蒸氣一起排出，而鐵質(zhì)變成氧化鐵紅，呈粉末狀。在密閉及負(fù)壓條件下，進(jìn)行回收操作，避免鐵紅粉塵的污染。

由焙燒爐蒸發(fā)出來(lái)的含H C l氣體經(jīng)旋風(fēng)除塵器后進(jìn)入熱交換塔冷卻，再進(jìn)入多效吸收塔，用含酸水逆流循環(huán)吸收，最后生成含H C l質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%～20%的再生鹽酸。剩余的尾氣進(jìn)入多級(jí)凈化塔，先用清水循環(huán)吸收，再用稀堿液進(jìn)一步凈化，達(dá)標(biāo)后經(jīng)煙囪排放。而用清水吸收蒸汽中的殘量H C l后，變?yōu)樗嵝匀芤海鳛镠 C l吸收塔的補(bǔ)充液。

整個(gè)酸洗廢液綜合回收系統(tǒng)，均為密閉狀態(tài)運(yùn)行，沒(méi)有廢水、廢渣排出，不會(huì)產(chǎn)生二次污染[5]。

3.3 主體設(shè)備的研制

系統(tǒng)所用的主體設(shè)備規(guī)模為200k g/h，如霧化焙燒爐、熱交換塔，氯化氫氣體多效吸收塔及尾氣多級(jí)凈化塔，均為華清公司自行研制。再加上配套的過(guò)濾器、旋風(fēng)除塵器、耐酸泵、清水泵、引風(fēng)機(jī)及貯槽等設(shè)備，構(gòu)成酸洗廢液綜合回收的成套裝置，如圖2所示。

圖2 酸洗廢鹽酸綜合回收系統(tǒng)

3.3.1 霧化焙燒爐

設(shè)計(jì)的酸洗廢液霧化焙燒爐直徑2.2m、高7 m。由霧化系統(tǒng)、焙燒系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)組成，所需能源為蒸汽、液化氣、天然氣、煤氣、柴油等，可根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況選用。

3.3.2 濃縮器

濃縮器直徑1.2m、高5.5m。焙燒爐排出的500～550℃混合氣體，與冷的酸洗廢液在濃縮器逆流運(yùn)行，既將含H C l的蒸發(fā)氣體降溫冷卻，有利于下一步的吸收工序，又將冷的酸洗廢液升溫，便于下一步霧化焙燒[3，4]。

3.3.3 多效吸收塔

多效吸收塔直徑1.0m、高6.2m。H C l氣體多效吸收塔可由2塔或3塔組成，用稀鹽酸與含有H C l的蒸發(fā)氣體逆流循環(huán)多效—吸收，最后生成H C l質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%～20%的再生鹽酸。

3.3.4 多級(jí)凈化塔

多級(jí)凈化塔直徑1.2m、高5.0m。尾氣凈化塔由水洗和堿洗2個(gè)系統(tǒng)組成。水洗產(chǎn)生的酸性溶液，可作為H C l多效吸收塔的補(bǔ)充液；而堿性溶液洗滌系統(tǒng)，可有效地將尾氣進(jìn)一步凈化，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)之后排放。

4 鹽酸酸洗廢液綜合回收效益分析

4.1 回收工藝的產(chǎn)出分析

采用研制的酸洗廢鹽酸綜合回收系統(tǒng)，對(duì)含游離鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)約10%及鐵離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%左右的鹽酸酸洗廢液進(jìn)行綜合回收處理后，1t酸洗廢液可回收含H C l質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的再生鹽酸1.53 t，H C l的回收率為95%左右；同時(shí)可回收涂料級(jí)氧化鐵紅產(chǎn)品0.27t，回收率可達(dá)98%。以年運(yùn)行時(shí)間6000h計(jì)算，每年可回收鹽酸酸洗廢液1200t。

再生鹽酸經(jīng)調(diào)配后，可回用于酸洗作業(yè)，也可直接使用；而氧化鐵紅可用作涂料的原料。

鹽酸的市場(chǎng)價(jià)格差別較大，工業(yè)品鹽酸（H C l質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31%）價(jià)格為400～600元/t。而本項(xiàng)目產(chǎn)生的再生鹽酸，H C l質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%左右，可用于酸洗作業(yè)，暫按400元/t估算，那么1.53t的再生鹽酸可收入612元。

氧化鐵紅的市場(chǎng)價(jià)格，涂料級(jí)氧化鐵紅為2000元/t左右。如果按2000元/t估算，則0.27t氧化鐵紅的收入為540元。

酸洗廢液的委托處置費(fèi)用。馬鞍山地區(qū)每收集處理1t酸洗廢液，酸洗企業(yè)需支付400元的處理費(fèi)，那么每年1200t酸洗廢液可收入48萬(wàn)元。

1t酸洗廢液綜合回收后，再生鹽酸和氧化鐵紅2項(xiàng)產(chǎn)品的價(jià)值相加為1152元，按照1套裝置年處理1200t廢酸計(jì)算，則每年價(jià)值為186.24萬(wàn)元。

4.2 回收工藝的成本分析

項(xiàng)目的運(yùn)行成本，僅計(jì)算能源費(fèi)、人工費(fèi)、材料費(fèi)、維修費(fèi)及管理費(fèi)，暫不計(jì)算設(shè)備折舊費(fèi)及各種稅費(fèi)等。按每年1200t酸洗廢液的生產(chǎn)規(guī)模估算，其運(yùn)行成本如下：

4.2.1 能源費(fèi)

焙燒爐使用的能源可為蒸汽、天然氣、煤氣、柴油等。以天然氣為例，處理1t酸洗廢液的費(fèi)用約為208元；設(shè)備運(yùn)行的電費(fèi)約為28元/t；水及其他費(fèi)用按10元/t估算，總計(jì)為246元/t。

4.2.2 人工費(fèi)

以三班制每班4人配置，再加上其他人員10人，共需22人。每人每月工資福利按3000元計(jì)算，則每年人工費(fèi)約為79.2萬(wàn)元，即660元/t。

4.2.3 其他費(fèi)用

其他費(fèi)用包括消耗的材料費(fèi)、正常運(yùn)行的維護(hù)費(fèi)及管理費(fèi)3部分：（1）材料費(fèi)指其他易耗材料，暫按30元/t計(jì)算；（2）維護(hù)費(fèi)指運(yùn)營(yíng)過(guò)程中零件維修、正常維護(hù)所發(fā)生的費(fèi)用，暫按20元/t計(jì)算；（3）管理費(fèi)按30元/t計(jì)算。

合計(jì)運(yùn)行成本為：986元/t，即118.32萬(wàn)元/年。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)以上估算，每年綜合處理1200t游離鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為10%、鐵離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的鹽酸酸洗廢液，其運(yùn)行成本約為118.32萬(wàn)元；綜合回收的產(chǎn)品（再生鹽酸和氧化鐵紅）其價(jià)值約為186.24萬(wàn)元/年。那么，年凈收益為67.92萬(wàn)元。

4.4 環(huán)境效益和社會(huì)效益分析

酸洗廢液綜合回收工藝，直接的經(jīng)濟(jì)效益雖然有限，但間接的環(huán)境效益和社會(huì)效益非常顯著。此項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施，不僅每年可消除1200t危險(xiǎn)廢物對(duì)環(huán)境造成的危害，更為重要的是解除了企業(yè)運(yùn)行的后顧之憂(yōu)，確保酸洗企業(yè)健康發(fā)展。

另外，每年可回收再生鹽酸1836t及涂料級(jí)氧化鐵紅324t，為社會(huì)提供有用的化工產(chǎn)品，做到危險(xiǎn)廢物的資源化利用。

5 結(jié)論

鹽酸酸洗廢液綜合利用技術(shù)是經(jīng)過(guò)科技人員多年的研究、試驗(yàn)及工業(yè)規(guī)模運(yùn)行之后而獲得的，工藝設(shè)計(jì)合理。主要設(shè)備成功研制并應(yīng)用，滿(mǎn)足回收廢鹽酸的需求，既為企業(yè)增效，又為國(guó)家環(huán)保做貢獻(xiàn)，社會(huì)效益較佳。

[1]張海東，張秀風(fēng)，孫金茂等.廢鹽酸的再生利用[J].金屬制品，2008（4）：53-56.

[2]稅清潤(rùn)，鐘鵬.酸再生酸霧處理系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)[J].四川化工，2006(03).

[3]陳東旭，顏代昶，朱曉.酸再生噴槍結(jié)構(gòu)技術(shù)改造 [J].四川冶金，2001(02).

[4]方澤民，王如意.酸再生技術(shù)改造及軟磁鐵氧體磁性材料的開(kāi)發(fā)[J].武鋼技術(shù)，2002(05).

[5]徐靜.酸再生系統(tǒng)中的自動(dòng)化控制 [J].天津冶金，2008(03).