鹽酸酸洗廢液的綜合利用

熊新宇，章大林，程 新

（1.馬鞍山市華清環保工程有限公司，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

在鋼鐵深加工領域，常需要通過酸洗工序對盤條或中間熱處理后的鋼絲進行表面處理，清除其氧化鐵皮。由于產品加工工序不同，所需熱處理次數也不相同，因此酸洗每噸鋼材產生的廢液也不相同。以鍍鋅鋼絲鋼絞線生產為例，一般會產生15～26k g/t的鹽酸酸洗廢液，按照每年鍍鋅鋼絲鋼絞線產量90萬t估算，將產生近2萬t的酸洗廢液。鹽酸酸洗廢液的成分一般為質量分數為4%～10%的游離鹽酸及10%～15%質量分數的鐵離子，這些酸性廢液若不進行有效處理，將會對生態環境的發展造成嚴重的威脅[1，2]。

2 鹽酸酸洗廢液綜合利用技術的研發

馬鞍山市華清環保工程有限公司（以下稱華清公司），多年來一直從事酸洗廢液回收利用技術的研究。通過對馬鞍山地區多家酸洗企業產生的酸洗廢液進行全面調研和測試，掌握了各類酸洗企業產生的酸洗廢液的成分和性質。在此基礎上，開展了對鹽酸酸洗廢液回收利用的研究，并以馬鞍山市某生產鍍鋅鋼絞線產品的公司所產生的鹽酸酸洗廢液為基礎，研發了鹽酸酸洗廢液的回收工藝，并對回收系統的物料平衡、能量平衡以及物料與能量進行了平衡測試，研制出一套廢酸處理能力200k g/h的工業試驗型裝置，進行了工業性的生產試驗，運行效果良好，達到了研發目的。

3 鹽酸酸洗廢液綜合利用工藝

3.1 鹽酸酸洗廢液的成分

由于酸洗企業的規模不同，酸洗工藝以及酸洗工件各異，其酸洗工序產生的酸洗廢液的成分有較大差別。其中，游離鹽酸質量分數，低的只有3%～4%，高的可達13%～20%；而鐵離子質量分數，低的只有3%～6%，高的可達10%～14%。就同一個酸洗企業而言，不同時間產生的酸洗廢液，其成分也有差別。華清環保對游離鹽酸質量分數約10%，鐵離子質量分數為12%左右的酸洗廢液進行試驗研究。

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，這種氯化亞鐵超過265℃易于分解。將收集的鹽酸酸洗廢液，儲存于廢液池內，混凝、澄清后，用酸泵打入過濾機內，除去固體雜質。然后再用酸泵打入熱交換塔內，與焙燒爐排出的高溫氣體進行熱交換。將排出的蒸發氣體降溫，有利于后續的H C l氣體的吸收；同時，將冷的廢酸液加熱升溫，有利于霧化焙燒處理。在焙燒爐內的高溫條件下F e C l2發生分解：

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，而鐵質變成氧化鐵紅，呈粉末狀。在密閉及負壓條件下，進行回收操作，避免鐵紅粉塵的污染。

由焙燒爐蒸發出來的含H C l氣體經旋風除塵器后進入熱交換塔冷卻，再進入多效吸收塔，用含酸水逆流循環吸收，最后生成含H C l質量分數為16%～20%的再生鹽酸。剩余的尾氣進入多級凈化塔，先用清水循環吸收，再用稀堿液進一步凈化，達標后經煙囪排放。而用清水吸收蒸汽中的殘量H C l后，變為酸性溶液，作為H C l吸收塔的補充液。

整個酸洗廢液綜合回收系統，均為密閉狀態運行，沒有廢水、廢渣排出，不會產生二次污染[5]。

3.3 主體設備的研制

系統所用的主體設備規模為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凈化塔，均為華清公司自行研制。再加上配套的過濾器、旋風除塵器、耐酸泵、清水泵、引風機及貯槽等設備，構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

3.3.1 霧化焙燒爐

設計的酸洗廢液霧化焙燒爐直徑2.2m、高7 m。由霧化系統、焙燒系統、排渣系統組成，所需能源為蒸汽、液化氣、天然氣、煤氣、柴油等，可根據企業實際情況選用。

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行，既將含H C l的蒸發氣體降溫冷卻，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的蒸發氣體逆流循環多效—吸收，最后生成H C l質量分數為16%～20%的再生鹽酸。

3.3.4 多級凈化塔

多級凈化塔直徑1.2m、高5.0m。尾氣凈化塔由水洗和堿洗2個系統組成。水洗產生的酸性溶液，可作為H C l多效吸收塔的補充液；而堿性溶液洗滌系統，可有效地將尾氣進一步凈化，達到排放標準之后排放。

4 鹽酸酸洗廢液綜合回收效益分析

4.1 回收工藝的產出分析

采用研制的酸洗廢鹽酸綜合回收系統，對含游離鹽酸質量分數約10%及鐵離子質量分數12%左右的鹽酸酸洗廢液進行綜合回收處理后，1t酸洗廢液可回收含H C l質量分數為16%的再生鹽酸1.53 t，H C l的回收率為95%左右；同時可回收涂料級氧化鐵紅產品0.27t，回收率可達98%。以年運行時間6000h計算，每年可回收鹽酸酸洗廢液1200t。

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

鹽酸的市場價格差別較大，工業品鹽酸（H C l質量分數為31%）價格為400～600元/t。而本項目產生的再生鹽酸，H C l質量分數為16%左右，可用于酸洗作業，暫按400元/t估算，那么1.53t的再生鹽酸可收入612元。

氧化鐵紅的市場價格，涂料級氧化鐵紅為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用。馬鞍山地區每收集處理1t酸洗廢液，酸洗企業需支付400元的處理費，那么每年1200t酸洗廢液可收入48萬元。

1t酸洗廢液綜合回收后，再生鹽酸和氧化鐵紅2項產品的價值相加為1152元，按照1套裝置年處理1200t廢酸計算，則每年價值為186.24萬元。

4.2 回收工藝的成本分析

項目的運行成本，僅計算能源費、人工費、材料費、維修費及管理費，暫不計算設備折舊費及各種稅費等。按每年1200t酸洗廢液的生產規模估算，其運行成本如下：

4.2.1 能源費

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酸洗廢液的費用約為208元；設備運行的電費約為28元/t；水及其他費用按10元/t估算，總計為246元/t。

4.2.2 人工費

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元計算，則每年人工費約為79.2萬元，即660元/t。

4.2.3 其他費用

其他費用包括消耗的材料費、正常運行的維護費及管理費3部分：（1）材料費指其他易耗材料，暫按30元/t計算；（2）維護費指運營過程中零件維修、正常維護所發生的費用，暫按20元/t計算；（3）管理費按30元/t計算。

合計運行成本為：986元/t，即118.32萬元/年。

4.3 經濟效益分析

根據以上估算，每年綜合處理1200t游離鹽酸質量分數約為10%、鐵離子質量分數為12%的鹽酸酸洗廢液，其運行成本約為118.32萬元；綜合回收的產品（再生鹽酸和氧化鐵紅）其價值約為186.24萬元/年。那么，年凈收益為67.92萬元。

4.4 環境效益和社會效益分析

酸洗廢液綜合回收工藝，直接的經濟效益雖然有限，但間接的環境效益和社會效益非常顯著。此項技術的實施，不僅每年可消除1200t危險廢物對環境造成的危害，更為重要的是解除了企業運行的后顧之憂，確保酸洗企業健康發展。

另外，每年可回收再生鹽酸1836t及涂料級氧化鐵紅324t，為社會提供有用的化工產品，做到危險廢物的資源化利用。

5 結論

鹽酸酸洗廢液綜合利用技術是經過科技人員多年的研究、試驗及工業規模運行之后而獲得的，工藝設計合理。主要設備成功研制并應用，滿足回收廢鹽酸的需求，既為企業增效，又為國家環保做貢獻，社會效益較佳。

[1]張海東，張秀風，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，鐘鵬.酸再生酸霧處理系統優化改進[J].四川化工，2006(03).

[3]陳東旭，顏代昶，朱曉.酸再生噴槍結構技術改造 [J].四川冶金，2001(02).

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

[5]徐靜.酸再生系統中的自動化控制 [J].天津冶金，2008(03).