钢铁行业酸洗水分离金属——特种吸附工艺

一、钢铁行业酸洗废水来源及危害

随着我国工业经济的快速发展,带动了钢铁行业的迅猛发展，钢铁原件在冷轧、电镀、喷涂前都要经过酸洗，以清除表面的氧化物，产生酸洗废水，酸洗废水主要主要成分为SO42-、H+、Fe2+、Na+、Cr6+、F-、Ni等，其中Cr6+、F-、Fe2+为主要污染物。

若该类废酸直接排放到环境中危害巨大，会导致农作物枯死；会腐蚀钢筋、下水道等设备；会导致土壤疏松、钙化；高酸度水也会使人的健康受到极大损坏等。该类型废酸处理费用高，同时作为金属离子和酸，此类废酸有回收价值，如果将其回收将大大减少对环境危害，解决环保问题，同时能够为企业有效的降低成本，带来显著的经济效益。

二、钢铁行业酸洗废水常见处理方法

1、中和沉淀法

早期，对于含酸1%以下的酸性工业废水一般采用化学中和法进行处理。具体方法有：酸、碱废水中和、投药中和、过滤中和等。其中过滤中和一般适用于含油和盐较少，含酸浓度不高(硫酸小于2g/L盐酸、硝酸小于20～30g/L)的酸性废水，该法一般不用于不锈钢酸洗废水处理。

处理钢铁酸洗废水常用的是石灰中和法，向废水中投入NaOH/石灰，将pH调节至8-9，铁、铬、镍等金属离子反应生成氢氧化物沉淀,氟离子则形成氟化钙沉淀，然后进入反应澄清池进行泥水分离，产生的污泥经脱水机干化后做为危险固体废弃物外运处置，上清液经pH调节后进入砂滤器去除残留的悬浮物，最终出水达标排放。

中和法简便易行，但是存在下列问题：

(1) 管理繁琐，不易控制，废水处理量受到限制；

(2) 废水中的硫酸、水、FeO、Fe3O4和FeSO4未能利用；

(3) 处理过程中生成的气体扩散，引起二次污染；

(4) 污泥产生量大，污泥组成复杂，回收困难，不可再利用，危害性大。其污泥主要由氢氧化物沉淀、过量石灰、氟化钙、石灰粉杂质、PAC/PAM药剂、水(约占50%∽65%)等组成，有价值金属盐的含量非常低，基本没有回炼、回收价值，较多的杂质与水份使污泥产生量非常巨大，而且由于重金属的存在(如铬化合物)，此类污泥已被列入危险固体废物名单;

(5) 污泥的填埋处置，造成金属资源的浪费与环境的破坏，含酸、铬废水产生的污泥，含有大量的铁、铬、镍等有价值的金属物质，进行填埋处置，不仅需要花费高额的危险固废处置费用，而且还需要侵占大量的土地资源进行填埋，会影响周边居民的生活和地下水的水质。

2、浓缩-过滤-自然结晶法

又名铁屑法，先将硫酸废液与铁屑置于一个酸洗槽中充分反应，再将溶液加热到100℃，反应2h，再加热浓缩后自然冷却，使硫酸亚铁结晶析出，最后由甩干机脱水烘干。

该法可以从酸洗废水中回收低、中、高三级硫酸亚铁，供工农业、医药、化学试剂用。具有简单易操作、投资少、费用低等优点，但只能回收硫酸亚铁，不能回收硫酸，处理能力小；产品质量差、生产周期长，比较适合于乡镇企业小型生产。

3、浸没燃烧高温结晶法

该法的主要原理是将煤气和空气燃烧，产生高温烟气，直接喷入废酸水，使水分蒸发，浓缩了硫酸，同时析出硫酸亚铁。

该法的优点是热效高，再生酸浓度高，设备较易解决；缺点是酸雾大，需用可燃气体，较适用于处理量大的废酸。

4、蒸汽喷射真空结晶法

将废酸液用雾化效率高的喷头喷射到燃烧着的火焰上，使水分蒸发，一般可得到约35%的硫酸和部分FeSO4•H2O。其工作原理是：通过蒸汽喷射器和冷凝器，使蒸发器和结晶器保持一定的真空度。当温度适宜废液通过时，其中的水分在绝热状况下蒸发，从而浓缩了废液，降低了废液温度，相应地降低了硫酸亚铁的溶解度，增加了它的过饱和程度。同时蒸发器中由于硫酸的加入，使硫酸亚铁的过饱和程度进一步提高。在此情况下，硫酸亚铁结晶析出。

此方法要求使用的材质有较高的耐腐蚀性，易于产生二次污染或运行不稳定而不能正常生产。

5、碱液-硫酸亚铁共沉淀法

该法是将中和法和硫酸亚铁结合起来处理酸性废水的。其基本原理是：在废水中加入碱液或石灰以中和酸性废水，生成硫酸钠。生成的硫酸钠仍具有一定的溶解度，需投入聚丙烯酰胺絮凝剂，使金属离子聚集沉降。采用两级处理，将第一级处理所得的沉渣用搅拌器搅拌，以破坏沉淀与液相中离子的平衡，再经中和塔，使其充分反应，再进行第二级沉降处理，以获得较好的效果。

三、海普技术——特种吸附工艺处理

针对该废酸的特点、难点和处理要求，海普公司自主研发了一系列高性能特种吸附材料，通过印迹制孔等技术，实现对多孔材料的孔径精准调节，通过化学修饰，增加材料的选择性，增强材料的抗污染性能。针对现有其他工艺存在的分离不到位，出水酸度低等特点，优化酸分离工艺。

我公司处理工艺的基本原理是利用利用吸附剂对无机酸的高选择性，吸附过程中无机酸被吸附，而金属离子则可以通过。吸附饱和后，对吸附材料进行脱附处理，使吸附材料得以再生并重新继续吸附，如此不断循环进行。

吸附剂中富集的酸被水洗脱下来，回收酸可回用；吸附出水为高浓度铁溶液，可以进行处理回用，回收率更高。

案例：某钢铁厂酸洗水分离铁离子进出水参数