СПОСОБ ОЧИСТКИ ТРАВИЛЬНОГО РАСТВОРА СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ И УТИЛИЗАЦИИ СТОЧНОГО ИЛА Российский патент 2024 года по МПК C23G1/36 C02F1/52 C02F11/00 C02F11/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технологиям обработки травильного производства травильных установок, а в частности к способу очистки травильного раствора соляной кислоты и утилизации сточного ила.

Уровень техники

На линии травления кремнистой и высокопрочной стали соляная кислота обычно используется в качестве травильного раствора для удаления оксидного слоя с поверхности стальной полосы, а труднорастворимые кремнийсодержащие частицы, протравленные с поверхности стальной полосы, гранулируются в травильном растворе; если вовремя не отделить такие кремнийсодержащие частицы от системы циркуляции кислоты, эти кремнийсодержащие частицы неизбежно будут скапливаться в трубопроводе циркуляционной системы, тем самым блокируя графитовые теплообменники, трубопроводы, форсунки и другие трубопроводы и оборудование, в результате чего травильная установка не сможет продолжать производство, и ее придется остановить на длительное время, что повлияет на производительность установки.

Традиционная обработка травильным раствором на линии в основном использует метод флокуляции и осаждения; для обеспечения эффекта флокуляции и осаждения необходимо сначала охладить травильный раствор примерно до 55°С, а затем добавить флокулянты для осаждения и разделения, а очищенный травильный раствор снова подогреть до 80-85°С перед возвратом в систему циркуляции кислоты для рециркуляции. Это не только дополнительно увеличивает занимаемую площадь, но также увеличивает капиталовложения в оборудование и долгосрочное непрерывное потребление энергоносителей.

Для травильных установок без системы очистки травления на линии обычно применяется метод снижения коэффициента повторного использования травильного раствора; чтобы уменьшить влияние блокировки кремниевым илом на производство, травильный раствор с высоким содержанием свободной кислоты должен сбрасываться в цех регенерации кислоты как отработанная кислота; обычно используемые методы обработки отработанного травильного раствора в цехе регенерации кислоты включают метод нейтрализации и осаждения, метод диффузионного диализа, метод обжига распылением и т.д.; при этом концентрация отработанной кислоты, регенирированной методом диффузионного диализа, является низкой, и выбрасывается большое количество низкоконцентрированного солевого раствора, который требует вторичной обработки, метод обжига распылением хоть и имеет высокий коэффициент регенерации и высокую концентрацию отработанной соляной кислоты, однако требует крупных капиталовложений и высоких эксплуатационных расходов, что подходит только для крупных сталелитейных заводов с большим количеством высококачественных источников тепла, и с его помощью сложно обрабатывать отработанный раствор серной и фосфорной кислоты, существующий метод нейтрализации и осаждения для обработки отработанного травильного раствора приводит к образованию большого количества сточного ила и сбросу концентрированного соляного раствора.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является решение проблемы, заключающейся в том, что существующие методы флокуляции и осаждения производят большое количество сточного ила и концентрированного соляного раствора и требуют крупных капиталовложений в оборудование.

Поэтому настоящее изобретение предлагает способ очистки травильного раствора соляной кислоты и утилизации сточного ила, который включает в себя следующие этапы:

S1. травильный раствор, который необходимо очистить в резервуаре для циркуляции кислоты, с помощью насоса подачи кислоты направляют в первый смесительный реакционный резервуар с добавлением коагулянта, после полного смешивания травильного раствора и коагулянта они перетекают во второй смесительный реакционный резервуар, в который добавлен флокулянт;

S2. травильный раствор, смешанный с коагулянтом, полностью смешивают с флокулянтом во втором смесительном реакционном резервуаре, а затем он самотеком поступает в отстойник;

S3. благодаря действию флокулянта травильный раствор расслаивается в отстойнике, верхний слой очищенного травильного раствора поступает в резервуар для циркуляции кислоты через водослив в верхней части отстойника, а затем снова вступает в процесс травления; труднорастворимые примеси флокулируют и осаждаются, а образовавшийся осадочный ил под действием гравитации осаждается на днище отстойника и спускается в бак-нейтрализатор, при этом на днище отстойника установлена труба для отвода ила под статическим давлением, таким образом, осадочный ил спускается в бак-нейтрализатор за счет гидростатического давления в отстойнике;

S4. в бак-нейтрализатор добавляют щелочь, после того, как остаточная кислота в сточном иле нейтрализуется до нейтрального состояния, его с помощью насоса для откачки ила подают в процессор предварительной обработки сточного ила для предварительной дегидратации, а затем направляют в сушилку для окончательной сухой обработки.

В предпочтительном варианте осуществления в первом смесительном реакционном резервуаре установлена мешалка, а крышка резервуара последовательно соединена с дозирующим насосом для коагулянта и резервуаром для хранения коагулянта.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления во втором смесительном реакционном резервуаре установлена мешалка, а крышка резервуара последовательно соединена с дозирующим насосом для флокулянта и устройством заготовки флокулянта.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления отстойник представляет собой конусовидный резервуар или резервуар с наклонным дном, изготовленный из материала PPH (полипропилен) или резинового материала со стальной подкладкой.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления бак-нейтрализатор последовательно соединен с насосом подачи щелочи и резервуаром для хранения щелочи.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления на крышке бака-нейтрализатора установлена мешалка, отверстие для дозирования щелочи и прибор для определения pH.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления используют вакуумную декомпрессионную сушилку.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления вакуумная декомпрессионная сушилка также соединена с вакуумным насосом, баком для конденсата и трубопроводом нагрева.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления для нагрева вакуумной декомпрессионной сушилки используют электронагрев, паровой нагрев или нагрев жидкими теплоносителями.

По сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение имеет следующие преимущества и полезные эффекты:

Настоящее изобретение предлагает такой способ очистки травильного раствора соляной кислоты и утилизации сточного ила, при котором высокотемпературный травильный раствор, вытекающий из резервуара для циркуляции кислоты, подвергается непосредственной флокуляции, а теплообменники охлаждения и нагрева для травильного раствора больше не устанавливаются, что сокращает технологический процесс, экономит расход пара и охлаждающей воды, снижает капиталовложения в оборудование и уменьшает занимаемую площадь; сброс ила под статическим давлением со дна отстойника не требует установки насоса для откачки ила, что не только экономит затраты на электроэнергию, но и позволяет избежать нарушения всасывания ила насосом на дне отстойника, такой сброс ила является стабильным и эффективным; сточный ил, содержащий кремний, подвергается нейтрализации в цеху, что облегчает последующую переработку и транспортировку отходов; сточный ил дополнительно измельчается с помощью вакуумной декомпрессионной сушилки, что позволяет контролировать содержание влаги в сточном иле в соответствии с фактическими потребностями, измельчить загрязняющие вещества и произвести их обезвреживающую обработку в цеху, чтобы уменьшить загрязнение окружающей среды.

Подробное описание настоящего изобретения описано ниже вместе с прилагаемой фигурой.

Описание прилагаемой фигуры

Фиг. представляет собой схематическое изображение способа очистки травильного раствора соляной кислоты и утилизации сточного ила, предусмотренного настоящим изобретением.

Обозначения прилагаемой фигуры: 1. резервуар для циркуляции кислоты; 2. насос подачи кислоты; 3. первый смесительный реакционный резервуар; 4. дозирующий насос для коагулянта; 5. резервуар для хранения коагулянта; 6. второй смесительный реакционный резервуар; 7. дозирующий насосом для флокулянта; 8. устройство заготовки флокулянта; 9. отстойник; 10. бак-нейтрализатор; 11. насос подачи щелочи; 12. резервуар для хранения щелочи; 13. насос для откачки ила; 14. процессор предварительной обработки сточного ила; 15. вакуумная декомпрессионная сушилка; 16. конденсатор; 17. вакуумный насос; 18. бак для конденсата.

Конкретные варианты осуществления

Технические решения в вариантах осуществления настоящего изобретения четко и полностью описаны ниже; очевидно, что описанные варианты осуществления являются лишь некоторыми, но не всеми вариантами осуществления настоящего изобретения. Хотя типичные варианты осуществления настоящего изобретения были подробно описаны, специалистам в области техники, к которой относится настоящее изобретение, следует понимать, что в настоящее изобретение могут быть внесены различные модификации и изменения, не выходя за рамки объема настоящего изобретения. Таким образом, объем настоящего изобретения не должен ограничиваться вариантами осуществления, а должен определяться прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.

Как показано на фиг., способ очистки травильного раствора соляной кислоты и утилизации сточного ила, предусмотренного настоящим изобретением, включает в себя следующие шаги:

S1. Травильный раствор, который необходимо очистить в резервуаре для циркуляции кислоты, с помощью насоса подачи кислоты направляется в первый смесительный реакционный резервуар с добавлением коагулянта, после полного смешивания травильного раствора и коагулянта они перетекают во второй смесительный реакционный резервуар, в который добавлен флокулянт;

Чтобы откорректировать и улучшить условия коагулирования, способствовать последующей коагуляции и лучшему отделению кремнийсодержащих частиц в травильном растворе, в первом смесительном реакционном резервуаре установлена мешалка, а крышка резервуара последовательно соединена с дозирующим насосом для коагулянта и резервуаром для хранения коагулянта, что позволяет легко регулировать количество добавляемого коагулянта в первый смесительный реакционный резервуар в соответствии с фактическими условиями;

S2. Травильный раствор, смешанный с коагулянтом, полностью смешивается с флокулянтом во втором смесительном реакционном резервуаре, а затем самотеком поступает в отстойник;

В частности, во втором смесительном реакционном резервуаре установлена мешалка, а крышка резервуара последовательно соединена с дозирующим насосом для флокулянта и устройством заготовки флокулянта, в соответствии с данными, полученными от дозирующего насоса для флокулянта, отрегулируйте количество флокулянта, добавляемого в устройство заготовки флокулянта и второй смесительный реакционный резервуар в режиме реального времени;

S3. Благодаря действию флокулянта травильный раствор расслаивается в конусовидном отстойнике или отстойнике с наклонным дном, изготовленным из материала PPH (полипропилен) или резинового материала со стальной подкладкой, верхний слой очищенного травильного раствора поступает в резервуар для циркуляции кислоты через водослив в верхней части отстойника, а затем снова вступает в процесс травления; труднорастворимые кремнийсодержащие частицы флокулируют и осаждаются, а образовавшийся кремнийсодержащий осадочный ил под действием гравитации осаждается на дно отстойника; на дне отстойника установлена труба для отвода ила под статическим давлением, таким образом, кремнийсодержащий осадочный ил спускается в бак-нейтрализатор за счет гидростатического давления в отстойнике;

S4. В бак-нейтрализатор добавлена щелочь, после того, как остаточная кислота в кремнийсодержащем сточном иле нейтрализуется до почти нейтрального состояния, она с помощью насоса для откачки ила подается в процессор предварительной обработки сточного ила для предварительной дегидратации, а затем направляется в сушилку для окончательной сухой обработки.

В частности, бак-нейтрализатор изготовлен из материалов, устойчивых к коррозии соляной кислотой, в баке установлена мешалка для обеспечения полноценной реакции сточного ила и щелочи, а на крышке бака установлены отверстие для дозирования щелочи и прибор для определения pH, бак-нейтрализатор последовательно соединен с насосом подачи щелочи и резервуаром для хранения щелочи; в соответствии с данными, полученными от прибора для определения pH в режиме реального времени, с помощью регулировки насоса подачи щелочи контролируйте количество щелочи в баке-нейтрализаторе;

В детализированном варианте осуществления после предварительной дегидратации сточный ил в процессоре предварительной обработки сточного ила направляется в вакуумную декомпрессионную сушилку для сухой обработки и измельчения, вакуумная декомпрессионная сушилка соединена с конденсатором, вакуумным насосом и баком для конденсата для обеспечения вспомогательной работы, для нагрева вакуумной декомпрессионной сушилки используется электронагрев, паровой нагрев или нагрев жидкими теплоносителями.

Таким образом, способ очистки травильного раствора соляной кислоты и утилизации сточного ила, предусмотренный настоящим изобретением, выполняет непосредственную флокуляционную обработку высокотемпературного травильного раствора температурой около 80-85°C, вытекающего из резервуара для циркуляции кислоты, и не требует установки теплообменников охлаждения и нагрева для травильного раствора, что сокращает технологический процесс, экономит расход пара и охлаждающей воды, снижает капиталовложения в оборудование и уменьшает занимаемую площадь; сброс ила под статическим давлением со дна отстойника не требует установки насоса для откачки ила, что не только экономит затраты на электроэнергию, но и позволяет избежать нарушения всасывания ила насосом на дне отстойника, такой сброс ила является стабильным и эффективным; сточный ил, содержащий кремний, подвергается нейтрализации в цеху, что облегчает последующую переработку и транспортировку отходов; сточный ил дополнительно измельчается с помощью вакуумной декомпрессионной сушилки, что позволяет контролировать содержание влаги в сточном иле в соответствии с фактическими потребностями, измельчить загрязняющие вещества и произвести их обезвреживающую обработку в цеху, чтобы уменьшить загрязнение окружающей среды.

Вышеприведенные описания являются лишь предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения и не является ограничением объема защиты настоящего изобретения; любые разработки, идентичные или подобные настоящему изобретению, входят в объем защиты настоящего изобретения.

Изобретение относится к технологиям травильного производства травильных установок, а в частности к способу очистки травильного раствора соляной кислоты и утилизации сточного ила. Травильный раствор направляют в первый смесительный резервуар с добавлением коагулянта, а затем во второй смесительный резервуар, в который добавлен флокулянт. Далее травильный раствор поступает в отстойник, в котором происходит расслоение. Верхний слой очищенного травильного раствора поступает в резервуар для циркуляции кислоты. Образовавшийся осадочный ил под действием гравитации осаждается на днище отстойника и спускается в бак-нейтрализатор. При этом на днище отстойника установлена труба для отвода ила под статическим давлением. В бак-нейтрализатор добавляют щелочь. После нейтрализации ил подают на дегидратацию и сушку. Обеспечивается сокращение технологического процесса, экономия расхода пара и охлаждающей воды, снижение капиталовложения в оборудование и уменьшение занимаемой площади, экономия затрат на электроэнергию, облегчение последующей переработки и транспортировки отходов. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки травильного раствора соляной кислоты и утилизации сточного ила, отличающийся тем, что включает в себя следующие этапы:

S1. травильный раствор, который необходимо очистить в резервуаре для циркуляции кислоты, с помощью насоса подачи кислоты направляют в первый смесительный реакционный резервуар с добавлением коагулянта, после полного смешивания травильного раствора и коагулянта они перетекают во второй смесительный реакционный резервуар, в который добавлен флокулянт;

S2. травильный раствор, смешанный с коагулянтом, полностью смешивают с флокулянтом во втором смесительном реакционном резервуаре, а затем он самотеком поступает в отстойник;

S3. благодаря действию флокулянта травильный раствор расслаивается в отстойнике, верхний слой очищенного травильного раствора поступает в резервуар для циркуляции кислоты через водослив в верхней части отстойника, а затем снова вступает в процесс травления; труднорастворимые примеси флокулируют и осаждаются, а образовавшийся осадочный ил под действием гравитации осаждается на днище отстойника и спускается в бак-нейтрализатор, при этом на днище отстойника установлена труба для отвода ила под статическим давлением, таким образом, осадочный ил спускается в бак-нейтрализатор за счет гидростатического давления в отстойнике;

S4. в бак-нейтрализатор добавляют щелочь, после того, как остаточная кислота в сточном иле нейтрализуется до нейтрального состояния, его с помощью насоса для откачки ила подают в процессор предварительной обработки сточного ила для предварительной дегидратации, а затем направляют в сушилку для окончательной сухой обработки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в первом смесительном реакционном резервуаре установлена мешалка, а крышка резервуара последовательно соединена с дозирующим насосом для коагулянта и резервуаром для хранения коагулянта.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во втором смесительном реакционном резервуаре установлена мешалка, а крышка резервуара последовательно соединена с дозирующим насосом для флокулянта и устройством заготовки флокулянта.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отстойник представляет собой конусовидный резервуар или резервуар с наклонным дном, изготовленный из материала PPH (полипропилен) или резинового материала со стальной подкладкой.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бак-нейтрализатор последовательно соединен с насосом подачи щелочи и резервуаром для хранения щелочи.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на крышке бака-нейтрализатора установлена мешалка, отверстие для дозирования щелочи и прибор для определения pH.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют вакуумную декомпрессионную сушилку.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что вакуумная декомпрессионная сушилка также соединена с конденсатором, вакуумным насосом и баком для конденсата.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что для нагрева вакуумной декомпрессионной сушилки используют электронагрев, паровой нагрев или нагрев жидкими теплоносителями.