劉卓芳(1．廣東工業(yè)大學(xué)，廣州 510006； 2．深圳泛科環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司， 深圳 518117)

鋼鐵冷軋廢鹽酸資源化處理技術(shù)探討

劉卓芳1．2(1．廣東工業(yè)大學(xué)，廣州 510006； 2．深圳泛科環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司， 深圳 518117)

鋼鐵冷軋酸洗工序產(chǎn)生的廢鹽酸含有大量的游離酸和重金屬離子，如果沒有得到妥善處理，會對鋼鐵生產(chǎn)設(shè)備及周邊環(huán)境產(chǎn)生較大影響，所以廢酸處理技術(shù)一直都是鋼鐵企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。本文將從廢酸處理必要性論述切入，重點(diǎn)探討鋼鐵冷軋廢鹽酸處理技術(shù)，旨在提高廢鹽酸的處理工藝，最終達(dá)到節(jié)能、降耗、減污、增效的目標(biāo)。

鋼鐵冷軋；廢鹽酸；處理技術(shù)；資源化

鋼鐵經(jīng)過冷軋?zhí)幚砗?，廣泛應(yīng)用于焊管生產(chǎn)、汽車制造、電器生產(chǎn)等領(lǐng)域。為了確保質(zhì)量，在鋼板冷軋之前需要酸洗除銹處理。酸洗過程H+被消耗，鐵離子濃度升高，當(dāng)鐵離子達(dá)到120～200g/L濃度時，酸液因酸洗能力下降成為廢酸排出[1]。主要反應(yīng)：

1 廢鹽酸處理的必要性分析

(1)會對環(huán)境產(chǎn)生危害 鋼鐵冷軋過程會產(chǎn)生大量的廢鹽酸，如果進(jìn)入到環(huán)境中，其重金屬和游離酸就會對地下水及其他生態(tài)環(huán)境造成破壞。如果這些重金屬被植物所吸收，就會造成一系列的惡性循環(huán)，最終使食品安全受到影響，對人體造成影響，因此對其進(jìn)行處理極為必要。

(2)對設(shè)備產(chǎn)生危害 廢酸中的HCl等酸霧有著較強(qiáng)的腐蝕性，如果沒有及時有效的處理，就容易腐蝕設(shè)備，影響設(shè)備的壽命，同時也會對生產(chǎn)質(zhì)量造成影響，這對于鋼鐵生產(chǎn)是十分不利的。

(3)對資源造成浪費(fèi) 廢鹽酸的主要成分為金屬離子與鹽酸，如果對其進(jìn)行中和處理后排放，不僅會對周邊環(huán)境造成污染，同時還會對資源造成浪費(fèi)，所以鋼鐵企業(yè)往往會想方設(shè)法對廢鹽酸進(jìn)行資源化利用，以保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 鋼鐵冷軋廢鹽酸資源化處理技術(shù)探討

(1)高 溫 焙 燒 技 術(shù)(Roasting Technology)。是 在800～850℃條件下，廢酸中的HCl受熱揮發(fā)及FeCl2、H2O和O2三者反應(yīng)生成氧化鐵粉和HCl，主要反應(yīng)：HCl(aq)→HCl( g)；2FeCl2+2H2O+0．5O2→Fe2O3+4HCl。世界上80%以上的大型鋼鐵冷軋廠采用焙燒技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是鹽酸回收量大、濃度高；缺點(diǎn)是投資大、運(yùn)行成本高、占地面積大。噴霧焙燒法(Ruthner 法)與流化床焙燒法(Lurgi法)是目前兩種最成熟、應(yīng)用最廣泛的焙燒工藝[2]。我國武鋼采用德國KCH公司的流化床焙燒鹽酸再生機(jī)組，我國鞍鋼、寶鋼和攀鋼冷軋廠都采用噴霧焙燒鹽酸再生機(jī)組。

(2)蒸 發(fā)/蒸 餾 技 術(shù)(Evaporation/Distillation Technology)。是利用鹽酸酸洗廢液中HCl氣體易揮發(fā)的理化特點(diǎn)，對廢酸液進(jìn)行加熱揮發(fā)，然后冷凝回收再生鹽酸。傳統(tǒng)蒸發(fā)法的再生酸濃度低，于是出現(xiàn)了加濃硫酸蒸發(fā)工藝、減壓蒸發(fā)工藝等改良方法。相比于蒸發(fā)法，蒸餾法效果更好。傳統(tǒng)蒸餾工藝因HCl-H2O恒沸物影響無法獲得較高濃度的鹽酸，加氯化鈣或氯化鎂蒸餾法以改變其氣液平衡及其恒沸物組成。

(3)結(jié)晶技術(shù)(Crystallization Technology)。該技術(shù)在酸洗廢液資源化處理中廣泛應(yīng)用，當(dāng)鐵鹽飽和溶液在“臨界點(diǎn)”溫度附近變化時，鐵鹽的溶解度會有較大的變化。因此，可采用低溫或濃縮等方式使鐵鹽從廢鹽酸中結(jié)晶出來。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是FeCl2結(jié)晶是造紙、印染廢水處理行業(yè)常用凈水劑；缺點(diǎn)是耗能高，運(yùn)行成本高。

(4)氧化技術(shù)(Oxidation Technology)。是指加入強(qiáng)氧化劑將廢鹽酸溶液中的亞鐵氧化成三價鐵，同時消耗了H+。常見的氧化劑有氯氣、氧氣、臭氧、過氧化氫、次氯酸鹽以及氯酸鹽等。但任何一種氧化劑都有利弊，應(yīng)結(jié)合實(shí)際科學(xué)的選擇氧化劑和氧化工藝。

(5)離子交換技術(shù)(Ion-exchange Technology)，又分為離子交換樹脂法和離子交換膜法。離子交換樹脂法大多數(shù)用在不銹鋼酸洗廢液處理中，其原理是利用離子交換樹脂與廢液接觸發(fā)生離子交換實(shí)現(xiàn)分離提純。陰、陽離子交換樹脂都能分離廢酸中的鐵離子，兩者分別對應(yīng)去除Fe3+和Fe2+離子[5]，但離子交換樹脂處理鐵濃度最佳上限為5g/L。離子交換膜法采用的是滲析原理，是以濃差做推動力的，陰離子均相膜的兩側(cè)分別通入廢酸及接受液(自來水)，因膜具有選擇透過性，不會讓每種離子以均等的機(jī)會通過。陰離子膜骨架本身帶正電荷，在溶液中具有吸引帶負(fù)電水化離子而排斥帶正電荷水化離子的特性，故在濃度差的作用下，廢酸側(cè)的陰離子被吸引而順利地透過膜孔道進(jìn)入水的一側(cè)。同時根據(jù)電荷守恒原理，也會夾帶帶正電荷的離子，由于H+的水化半徑比較小，電荷較少，而金屬鹽的水化離子半徑較大，又是高價態(tài)，因此H+會優(yōu)先通過膜，實(shí)現(xiàn)分離。該方法優(yōu)點(diǎn)是投資小、能耗少、酸再生成本低；缺點(diǎn)是再生酸濃度低，分離后的含鐵液需要進(jìn)一步處理。

3 結(jié)語

鑒于廢酸處理的必要性，各鋼鐵加工生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)結(jié)合企業(yè)自身的實(shí)際情況，以及高溫焙燒、結(jié)晶、氧化和離子交換等技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)選擇，并將各項技術(shù)組合成一套高效的廢酸處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對廢酸的高效處理與回收，為企業(yè)帶來更理想的效益，使鋼鐵企業(yè)能夠得到更好地發(fā)展。

[1]傅作寶.冷軋薄鋼板生產(chǎn)[M].冶金工業(yè)出版社，1996,129-l31.

[2]隋潔.鋼鐵酸洗廢液的資源化處理技術(shù)[J].工業(yè)用水與廢水,2003,06:36-39.

劉卓芳(1989-)，男，工程碩士,工程師，主要從事廢酸及貴重金屬資源化利用技術(shù)的研發(fā)和工程設(shè)計工作。