【正文】 共沸物會(huì)從蒸發(fā)器上部的氣液分離 裝置中蒸出，這些含有大量熱能的酸汽進(jìn)入 氣體冷凝器 ，被冷卻成液體 — 稀鹽酸， 經(jīng)冷凝器下部回流到蒸發(fā)器中再次蒸發(fā) 。 ，努力提高商品設(shè)計(jì)的質(zhì)量，使設(shè)計(jì)做到規(guī)范，切合實(shí)際 。 、可靠，各種數(shù)據(jù)和技術(shù)條件要正確、切合實(shí)際 。 4H2O 冷卻結(jié)晶設(shè)備、過濾離心分離設(shè)備的選型 整個(gè)工藝流程的工業(yè)化初步設(shè)計(jì)，畫出工藝流程圖、設(shè)備 裝 置圖等 設(shè)計(jì)原則 本設(shè)計(jì)依據(jù)的原則如下 : ，從符合黨和國(guó)家的政治方針和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 出發(fā)，處理好技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及國(guó)家法令、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定的允許范圍內(nèi)精心設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。具體物料設(shè)計(jì)計(jì)算如表 表 物料設(shè)計(jì)計(jì)算表 原料液 FeCl2 HCl 各種微量雜質(zhì) 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 18% 15% 1%以下，忽略不計(jì) 處理回收 稀鹽酸 濃鹽酸 FeCl2 4H2O 等副產(chǎn)品。經(jīng)一系列資源化工藝處理后，分別獲得 10~15%稀鹽酸 。 4H2O 進(jìn)行分離進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整套工藝的資源化利用 。 從而可利用 降膜蒸發(fā)、降膜吸收等單元操作對(duì)其進(jìn)行分離并對(duì)鹽酸進(jìn)行提濃。氯化亞鐵作為鹽類 ,具有較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。 HCl極易從液體中揮發(fā)。 含高濃度鐵鹽的酸洗廢液濃縮到一定濃度后經(jīng) 冷卻結(jié)晶設(shè)備 冷卻，使氯化亞鐵以結(jié)晶的形式析出，再經(jīng) 過濾 離心分離獲取氯化亞鐵的結(jié)晶體。蒸發(fā)產(chǎn)生的含 HCl的氣體經(jīng)適當(dāng)冷凝分離得到 10~15%的熱稀鹽酸 。 本課題研究?jī)?nèi)容及擬定設(shè)計(jì)方法原理簡(jiǎn)介 研究?jī)?nèi)容 含鐵廢鹽酸資源化處理核心工藝的設(shè)計(jì)； 處理系統(tǒng)整體流程的設(shè)計(jì)； 主要處理設(shè)備、構(gòu)筑物設(shè)計(jì)； 主要配套設(shè)施設(shè)計(jì)； 主副反應(yīng)設(shè)備材料材質(zhì)選型及非標(biāo)構(gòu)配件等設(shè)計(jì)； .工程投資概算 與經(jīng)濟(jì)分析； 圖紙，包括流程圖、平面圖、高程圖、主要反應(yīng)器、設(shè)備的三視圖等； 擬定設(shè)計(jì)方法原理 結(jié)合鹽酸酸洗廢液回收技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，選定蒸發(fā)結(jié)晶沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 法作為本設(shè)計(jì)的核心工藝。由于廢鹽酸資源化的方法很多，所以各行業(yè)、各企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的具體情況采用更適合自己企業(yè)發(fā)展的路線，在降低能耗節(jié)省成本的基礎(chǔ)卜，實(shí)現(xiàn)污染零排放。 縱觀廢鹽酸再生利用發(fā)展的現(xiàn)狀，可以看出 :廢鹽酸再生利用必將繼續(xù)向著資源化處理的方向邁進(jìn)，在治廢的同時(shí)變廢為寶，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)充分利用資源。 經(jīng)過生物氧化后的酸洗廢液中的主要化學(xué)成分為ρ (Fe3+)=,ρ (NH4+)=,ρ（總SO42)=。 該工藝過程的主要反應(yīng)為 : 2Fe3++2H20 = Fe2(OH)24++2H+ Fe3++2SO42=Fe(SO4)2 Fe2(OH)24++2SO42=Fe2(OH)2(S04)2 Fe2(OH)24++Fe(SO4)2++NH4++4H20=NH4Fe3(OH)6(SO4)2+4H+ NH4Fe3(OH)6(SO4)2=2/3Fe2(SO4)3+5/6Fe203+NH3+7/2H20 在這種處理方法中 ， 首先高達(dá) 97%的鐵離子以黃銨鐵釩和 Fe0HS04的形式沉淀析出。具體生產(chǎn)過程為 : 酸洗廢液的主要化學(xué)成分為 : ρ (Fe3+)=, ρ (NH4+)=, ρ ( 總SO42)=。該生物氧化法的一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是可以在很低的 pH下進(jìn)行，通?？傻椭?pH =。 生物法 通常的氧化酸洗廢液的方法都是在 pH 較高的條件下進(jìn)行的。由于向?yàn)V液中加入氨水發(fā)生 FeS04+2NH3 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 ② 攪拌的條件下，向其中加入氨水至溶液的 pH11，升溫至 60℃，通空氣 氧化（流量 3L/min),6h后抽濾反應(yīng)液，用水將濾餅洗至 pH=7，烘干研碎，制取針狀超細(xì)Fe00H粉末 。 制備針狀超細(xì)金屬磁粉 利用酸洗廢液制備的針狀超細(xì)金屬磁粉是一種高附加值、高技術(shù)的產(chǎn)品，應(yīng)用范圍很廣，無疑為鋼鐵廠酸洗廢液的利用與治理開辟了一條新途徑。 濕法工藝操 作中亞鐵鹽溶液純度、反應(yīng)溫度、攪拌速度、氧化時(shí)間等條件的控制非常重要，直接影響氧化鐵產(chǎn)品的質(zhì)量，如果條件控制得好，可以生產(chǎn)出符合電子行業(yè)用的軟磁鐵氧體用氧化鐵。濕法的反應(yīng)時(shí)間一般較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 ② 濕法 濕法也就是氧化中和法，原理是使酸洗廢液中的亞鐵離子氧化為鐵離子 ，并在堿性物質(zhì) (中和劑 )的作用卜水解為氧化鐵。 H20)，研磨粉碎后于 700— 800℃下鍛燒而得到鐵紅。其工藝流程為 :在250300℃下將從酸洗廢液中提純得到的 (FeS04其中常用的一種方法稱為綠礬鍛燒法，因以綠礬 (FeS04用酸洗廢液生產(chǎn)氧化鐵系顏料的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。pH值、 m (Fe2+)/m(Fe3+)、共沉淀溫度、共沉 淀時(shí)間等都對(duì)鐵磁流體的產(chǎn)率以及組成成分、磁性等特性構(gòu)成影響，最佳共沉淀?xiàng)l件為 : m (Fe3+)/m(Fe2+)=1 , pH=，溫度t=80℃，時(shí)間為 5 min，在此條件 下 得到的共沉淀產(chǎn)物為單一 Fe304,粒度為 10μ m左右，飽和磁化強(qiáng)度為 emu/g,完全達(dá)到了產(chǎn)品要求。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 其生產(chǎn)工藝過程如下圖 ： 圖 鐵系無機(jī)高分子絮凝劑制備過程 制備鐵磁流體 王文生等研究了采用部分氧化 鐵氧體共沉 表而處理流程，用鹽酸酸洗廢液制備水基鐵磁流體的工藝。氧化劑可以用氧氣、空氣、氯氣、硝酸、亞硝酸鹽或過氧化氫等。它們分別是羥基部分取代 SO42和 Cl而形成的聚合物，可以分別從以硫酸和鹽酸做酸洗用酸所得到的酸洗廢液制得，其合成方法可以概述為 :控制溶液中的酸度、 m(S042)/m ( Cl)和 Fe2+濃度，在一定溫度下，用氧化劑將Fe2+氧化成 Fe3+的同時(shí)使 之聚合。為紅褐色粘性液體。 制備無機(jī)高分子絮凝劑 聚合硫酸鐵和聚合氯化鐵是兩種典型的鐵系無機(jī)高分子絮凝劑，廣泛應(yīng)用于給水和污水處理。萬金保利用該技術(shù)，以聚砂砜、聚醚砜為膜材質(zhì)，成功地從硫酸酸洗廢液中回收了FeS04 周柏青采用陰離子交換膜對(duì)鹽酸酸洗廢液進(jìn)行了分離，酸的回收率達(dá)到 90%，回收酸中亞鐵鹽的質(zhì)量濃度小于 10g/L。 通過膜分離技術(shù)也可以對(duì)廢液進(jìn)行分離再回收，即利用膜的離子選擇性將鹽和酸分離開，同時(shí)回收酸和鐵鹽。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 由于鹽酸具有揮發(fā)性，容易再生，所以在對(duì)鹽酸酸洗廢液進(jìn)行濃縮處理的同時(shí)，可以回收得到稀鹽酸，與濃酸混合后可循環(huán)用于酸洗工藝。 4H20 晶體，由于亞鐵鹽不穩(wěn)定，一般需要再進(jìn) 行氧化處理 :即再用氯氣將 FeCl2溶液或 FeCl2冷卻溫度為時(shí)，大部分鐵鹽能夠析出，當(dāng)冷卻溫度為常溫時(shí)，鐵鹽部分析出，母液需進(jìn)行循環(huán)處理。 硫酸酸洗廢液濃縮冷卻后析出 FeS04目前已經(jīng)建立了許多無廢液排放的帶鋼酸洗廠，即將直接焙燒處理工藝與鋼材的酸洗工藝有效地結(jié)合起來。開米拉依托法在直接焙燒法的基礎(chǔ)之上，加入了氧化鐵的提純工藝，可以生產(chǎn)出高純度氧化鐵，是鋼鐵工業(yè)與電氣磁性材料的結(jié)合。美國(guó) SHARON 廠、 VALLYCITY 等鋼鐵廠的冷軋工序及我國(guó)鞍鋼、寶鋼、上海益昌和攀鋼冷軋薄板廠都采用逆流噴霧焙燒鹽酸再生裝置。主體設(shè)備都有焙燒爐、旋風(fēng)除塵器、預(yù)濃縮器、吸收塔和清洗設(shè)備，但主體設(shè)備的結(jié)構(gòu)卻有很大區(qū)別。具有處理能力大、設(shè)施緊湊、資源回收率高 (可達(dá) 98%99%)、再生酸濃度高、酸中含 Fe2+少、氧化鐵 品位高 (可達(dá) 98%左右 )及應(yīng)用廣等特點(diǎn)。 流化床焙燒法與噴霧焙燒法是直接焙燒法中兩種應(yīng)用最早、最成熟的工藝形式。由于鹽酸具有揮發(fā)性，所以該方法更適合于鹽酸酸洗廢液的處理。 當(dāng)今國(guó)內(nèi)外資源化處理酸洗廢液的主要方法： 直接焙燒法 直接焙澆法是利用 Fecl2 在高溫、有充足水蒸氣和適量氧氣的條件下能定量水解的特性，在焙燒爐中直接將 Fecl2轉(zhuǎn)化為鹽酸和 Fe2O3其反應(yīng)如下 : 4Fecl2+4H2O+O2 = 8HCl↑ +2Fe2O3 反應(yīng)生成的和從酸里蒸發(fā)出來的 HCl氣體被水吸收后得到再生酸。氧 化中和法是使亞鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子 ,它在堿性物質(zhì)中和作用下水解為氧化鐵。蒸發(fā)器內(nèi)不超過蒸發(fā)沸點(diǎn)返回?zé)掕F ,或作鐵系顏料及磁性原料。歸納起來有 :酸鹽分離法、直接焙燒法、氧化中和法等。以解決中小型鋼鐵廠難以引進(jìn)大型廢酸回收設(shè)備的窘境。所以，我們需要研制出工藝流程簡(jiǎn)練，運(yùn)行操作簡(jiǎn)單，投資少，效果好的廢酸回收工藝。在現(xiàn)今我國(guó)的各大國(guó)有大型鋼鐵廠中，絕大多數(shù)都能做到酸洗廢液的較好回收利用，但基本均靠從發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)全套技術(shù)及設(shè)備，無論從技術(shù)設(shè)備參數(shù)，或運(yùn)行操作管理，我們都沒有自主研發(fā)能力。 為了搞好廢水、廢酸液的治理，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約及合理利用資源，國(guó)內(nèi)外學(xué)者長(zhǎng)期以來對(duì)廢酸液進(jìn)行了大量的研究和探索，提出了不同類型廢酸液的處理和酸再生回收方法及技術(shù)，取得了較好的應(yīng)用效果。 為避免酸洗液的酸污染 ， 傳統(tǒng)方法一般采用石灰 、 電石渣或石灰消化反應(yīng)的產(chǎn)物 Ca(OH)2進(jìn)行中和 ， 中和后雖然 pH值可以達(dá)到要求 ， 但是其余各項(xiàng)指標(biāo)很難達(dá)標(biāo) ，而且產(chǎn)生的泥渣脫水困難 、 不易干燥 、 后處理難度大 ， 大部分情 況是堆積待處理 ， 占用了大量土地 ， 造成二次污染 ， 同時(shí)該方法浪費(fèi)了大量的酸和鐵資源 。Resource utilization 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 目錄 第一章緒論 ................................................................................................................................ 1 .......................................................... 1 ........................................................................................................... 1 ........................................................................................................... 1 .......................................................................................................... 2 .............................................................. 8 ........................................................................................................... 8 ........................................................................................... 8 第二章設(shè)計(jì)概述 ...................................................................................................................... 10 .................................................................................................................... 10 .................................................................................................................... 10 .................................................................................................................... 10 ................................................................................................ 11 第三章主要設(shè)備計(jì)算及選型 .................................................................................................. 13 ................................................................................................................ 13 ..................................................................................