用铁屑处理硫酸废水.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2014-5-5,#,铁屑法基本原理与工艺流程,1,、基本原理,用铁屑法处理硫酸废液，主要是使游离硫酸与铁作用生成硫酸亚铁，并通过冷却降低废液中硫酸亚铁的溶解度，使硫酸亚铁结晶析出，经分离将结晶取出，滤液中和排出或再循环处理。,要回收的硫酸亚铁包括酸洗过程中产生的和加入铁屑后与废液中游离酸作用生成的两部分。,由于铁屑的化学成分比较复杂，除基铁外，尚有其他化学成分，所以铁屑加入后产生的主要化学反应如下：,（,1,）铁与硫酸作用：,Fe+H,2,SO,4,FeSO,4,+H,2,（,2,）氧化亚铁与硫酸作用,FeO+H,2,SO,4,FeSO,4,+H,2,O,（,3,）氧化铁与硫酸作用,Fe,2,O,3,+3H,2,SO,4,Fe,2,(SO,4,),3,+3H,2,O,（,4,）四氧化三铁与硫酸作用,Fe,3,O,4,+4H,2,SO,4,FeSO,4,+Fe,2,(SO,4,),3,+4H,2,O,（,5,）硫酸铁与氢作用,Fe,2,(SO,4,),3,+H,2,2,FeSO,4,+H,2,SO,4,（,6,）氧化铁与氢作用,Fe,2,O,3,+H,2,2,FeO+H,2,O,（,7,）四氧化三铁与氢作用,Fe,3,O,4,+H,2,3,FeO+H,2,O,2,、工艺流程,一般依回收的产品规格而设置，两个常见的工艺流程示于图,1,和图,2,A,废酸的预处理,由酸洗工段运来的废酸，先放置在贮槽里，一般由贮槽进入溶解浓缩槽之前，最好要经过预处理。预处理的措施是将废液用泵从贮槽内吸出，打入氯纶套袋过滤器以去除机械杂质。经过预处理的废液进入溶解浓缩槽，机械杂质被氯纶套袋截留在过滤器内，根据具体情况用工业水反冲洗，将机械杂质随冲洗水流入中和处理设备。,B,铁屑的选择与处理,铁屑的选择是生产硫酸亚铁的关键一步。一般生产普通工业硫酸亚铁要求不严，但生产试剂或医药用等高级硫酸亚铁时这一工序特别重要。生产硫酸亚铁一般以普碳钢车屑为宜，粒度越细越好。生产实践证明，这种条件难以达到，只能控制某些难于处理的个别成分。如生产试剂用硫酸亚铁时，尽量不用铬镍钢和锰钢车屑，要使用时其含铬、镍等合金元素总量不宜超过,1%,。铁屑的表面不宜过分锈蚀或沾黏大量油污，油污应预先用火烧掉后再装入溶解浓缩槽。,溶解浓缩,过,滤,结,晶,脱,水,化,验,包装或散装入库,废液,铁屑,蒸汽,图,1,回收工业硫酸亚铁工艺流程图,C,加热蒸汽,蒸汽主要作加热用，用量是由热工计算确定，蒸汽压力为,0.3MPa,左右，当无蒸汽可用时，溶解浓缩槽也可以用其他方式加热。,D,溶解浓缩,溶解浓缩工序，有的也叫化铁工序，就是在溶解浓缩槽里使铁屑与硫酸作用生成硫酸亚铁而溶解在废酸液中，反应生成的氢，一部分还原高价铁，一部分逸出液面，尽管这一化学反应是放热反应，但在实际生产中还要加热，以加速其反应的进行，在此过程中废液被蒸发掉部分水分而得到浓缩。,溶解浓缩工序的操作是先在池内加入一定量的铁屑，然后放入废液，待池内液位到达规定高度后，再分几批加入适量铁屑。加入的铁屑一般需过量。要始终控制加热温度不超过,80,，以防一水硫酸亚铁结晶析出产生沉淀。当溶液浓度达到,24,度（波美度）左右时，池内开始呈现沸腾，此时应停止加热，并加入废液（或水）。,由于氢气大量外逸，沿池边不应有明火接近，也切忌加入油污铁屑和铅。锌等重金属。否则可能引起燃烧和爆炸。池内废液面须低于池顶,200300mm,，要注意池周围及室内通风，以便及时驱散加热情况下蒸发的酸汽，保护操作工人身体健康，并设置消防设施（如四氯化碳、干冰、灭火器等。）,溶解浓缩时间约,68h,，当浓度达到,3840,度（波美度）时，即可放入下道工序。,E,过滤,过滤的目的在于去除溶液中的机械杂质，从而得到更纯洁的硫酸亚铁。本工艺可用自然过滤床或真空抽滤，视物料量和装配水平而定。采用绒布、尼龙布、滤纸迭层等滤布，均可取得满意的效果。滤袋层数视产品规格而定，生产工业硫酸亚铁为,13,层；医药硫酸亚铁为,46,层，试剂硫酸亚铁为,812,层，滤液温度要控制在,80,，否则易阻塞滤布，影响滤速。,F,结晶,为使硫酸亚铁结晶必须使其在溶液中的含量超过该温度下的溶解度，本工艺采用自然冷却降低溶液温度的方法使硫酸亚铁的溶解度降低。,当溶液温度逐渐降低时，硫酸亚铁分子的运动随着温度的降低而减慢，直至分子间获得稳定的位置后，晶芽大小不一，有些逐渐增大，有些因溶解而变小或消失，但以长大的趋势为主。当溶液中一切过饱和硫酸亚铁都形成结晶后，溶液即达到平衡状态，经过这一过程后，细小的结晶常被溶解而淘汰，留下的粗大而匀称的结晶粒子便混杂在溶液里。,结晶设备多用陶瓷缸，自然结晶所需时间较长，且受气温影响，夏季一般需要,45d,，冬季亦需要,34d,。同时，占地面积也比较大。陶瓷缸的耐酸度要求在,70%,（指酸的浓度为,70%,）以上，耐温度在,100,以上。,G,脱水,脱水的目的在于去掉结晶表面的大量的水分，为成品保存或进一步加工创造有利条件。生产中，高级硫酸亚铁在脱水时要用清水冲洗。在生产普通工业硫酸亚铁时，产品经化验合格即可包装或散装入库，生产医药或试剂用硫酸亚铁时，需经过烘干等工序。,脱水设备一般采用离心机，可去掉约,15%,的水分。,H,烘干,烘干工序只用于生产医药或试剂用的硫酸亚铁，为了得到七个结晶水的硫酸亚铁，脱水后的硫酸亚铁必须烘干。,烘干的方法很多，小批量生产时，一般用电阻丝加热烘干。,烘干过程是，先将脱水后的硫酸亚铁结晶分层放在特制的小车上，然后推入烘干房内，在此将结晶表面上残留的水分烘干，一般烘干温度在,6070,，切忌超过,70,，要经常将结晶体翻拌使烘干物料均匀。翻拌次数越多越好，最少每隔,15min,翻拌一次，约,22.5h,后即可出烘干房。,I,筛磨,筛磨是按产品规格要求进行的。若生产化学试剂，将烘干后的结晶通过,40,目筛子，筛上部分尚需进一步磨细，如此反复进行直至全部通过为止。若生产医药用硫酸亚铁，则先磨细再通过,1260,目筛子，取其所要求的规格，磨与筛亦要反复进行。磨可用石磨，亦可用钢磨，筛可用标准筛。,B,回收间年物料量计算,回收间年物料计算，按以下化学反应式进行,Fe+H,2,SO,4,=FeSO,4,+H,2,56 98 152 2,根据国内操作经验，用铁屑处理废液时，并非将废液中剩余硫酸全部除尽。对硫酸亚铁结晶而言，完成液中控制酸度在,pH=1.52,较为有利。因此，在物料平衡计算中必须考虑这一因素。在进行该部分物料平衡之前，首先要算出完成液中剩余硫酸量。,a,完成液中剩余硫酸量,B,1,酸洗硫酸废液量,B=20000,（,t,）中剩余硫酸量通过计算为,G,1,=B,5%=1000,（,t,），加铁屑后完成液中尚剩余酸量为,B,1,，则与铁屑作用的酸量为,G,1,-B,1,，其相应溶解的铁屑量为,56/98,（,G,1,-B,1,），完成液的总量为,B+,（,56-2,）,/98,（,G,1,-B,1,），如完成液此时含酸浓度为,C,b,，则可列出下述等式：,B+,C,b,=B,1,或,B,1,=20.54,（,t,）,当已选定控制,pH,值之后，其相应的质量百分浓度（,C,b,）可由表,1,中粗略查得：,pH,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9,2.0,2.1,2.2,2.3,2.4,2.5,C,b,/%,0.4,0.3,0.25,0.2,0.15,0.13,0.1,0.08,0.06,0.05,0.04,0.03,0.025,0.021,0.018,b,与铁屑反应的硫酸量,G,2,=G,1,-B,1,=1000-20.54=979.46,（,t,）,c,铁屑需要量,G,3,=G,2,=0.571,979.46=559.27,（,t,）,d,氢置换量,H=G,2,=0.02,979.46=19.59,（,t,）,e,回收时硫酸亚铁生成量,G,4,=G,2,=1.55,979.46=1518.16,（,t,）,f,完成液总质量,B,0,=B+G,3,-H=20000+559.27-19.59=20539.68,（,t,）,g,产品回收量,产品回收量决定于硫酸亚铁在废液中的溶解度，而溶解度又与结晶温度和结晶时废液的酸度有关。因为这些条件将直接影响结晶速度与结晶颗粒大小。所以产品回收量实际上是设计标准问题。,在一般情况下，结晶时的酸度控制在,pH=1.52,。如果采用,pH=1.7,，由表,1,中查得，相当于残液中含硫酸质量百分浓度为,0.1%,。而结晶温度又受当地气温影响，建议按,6,、,7,、,8,三个月平均气温计算。,（,1,）七水硫酸亚铁理论产量。酸洗时生成的和加铁屑反应后生成的硫酸亚铁总量为理论产量：,由于酸洗废硫酸中硫酸亚铁的浓度为,25%,，则废液中硫酸亚铁的量为,G,5,=20000,25%=5000,（,t,）,G,t,=1.83,（,1518.16+5000,）,=11928.23,（,t,）,（,2,）七水硫酸亚铁的实际产量。由于硫酸亚铁在残液（完成液分离硫酸亚铁结晶后所剩余的废液）中尚有一定的溶解度，因此上述理论产量不可能全部取出。先假定残液含酸浓度,C,b,=0.12%,，查表可得，当结晶温度,t,w,=22,（最热月平均气温），硫酸亚铁在残液中的溶解度,C,a,=21.82%,。若七水硫酸亚铁的实际产量为,G,s,，则可列出下述等式：,（,B,0,-G,s,）,C,a,=G,4,+G,5,-G,s,或,G,s,=6137.44,（,t,）,h,随残液带走的七水硫酸亚铁量,G,sh,=G,t,-G,s,=11928.23-6137.44=5790.79,（,t,）,i,残液量,B=B,0,-G,s,=20539.68-6137.44=14402.24,（,t,）,J,核算残液中含酸浓度,C,b,=0.1426%,，与假设值相近,