专利名称：防止循环水系统结垢的方法
专利说明 本发明涉及一种防止循环水系统结垢的方法，特别适用于含氟、二氧化硫废气净化地循环水系统防止结垢的新方法，属于工业三废治理技术。
随着现代冶金、化工、电力等工业的发展，特别是在高温烧结处理含有氟、硫等成分的矿物时，矿物中的氟化物、硫化物等，分解产生大量的含有氟(F)和二氧化硫(SO2)等有害废气。若直接排入大气，将会对周围环境造成严重的污染。
对于含氟、二氧化硫废气的净化处理，六十年代初期，苏联曾设计使用过洗涤塔式湿法净化工艺，即含氟、二氧化硫废气从洗涤塔下部进入塔内，循环水从洗涤塔上部向下喷淋，废气中的氟和二氧化硫等有害成份被水吸收，生成氢氟酸(HF)、亚硫酸(H2SO3)和硫酸(H2SO4)溶液，经与石灰石(CaCO3)悬浮液中和反应、以生成氟化钙(CaF2)和硫酸钙-石膏(CaSO4.2H2O)等沉淀物除去，从而使含氟、二氧化硫废气得到净化。
但因硫酸钙在水中的溶解度很小(40℃时为0.211%)，含氟二氧化硫废气净化用的循环水中，硫酸钙经常处于饱和或过饱和状态，致使循环水所接触的设备和管道中，均有不同程度的硫酸钙结晶析出，产生的大量结垢物堵塞设备和管道，以至影响整个净化系统的正常运转，故不得不暂时被迫停止使用，须对洗涤和所有循环水管道进行机械清除污垢。这样，在这套净化系统停止使用、清理污垢期间，连续生产系统所产生的含氟、二氧化硫废气只好排入大气，仍对周围环境造成污染。因此，解决含氟、二氧化硫废气净化循环水系统中硫酸钙的结垢问题，已成为环保工作者的一大难题。
在“低浓度二氧化硫烟气脱硫”(南京化学工业公司研究院硫酸工业编辑部编辑，上海科学技术出版社1981年5月出版)一书中日本七十年代烧结废气的脱硫技术，大都是采用石灰或石灰石中和法，回收石膏(CaSO4.2H2O)，但存在设备、管道堵塞问题。为防止结垢生成而在石灰石中加入部分氯化钙(CaCl2)，又因耗资太大而未被采用。
本发明的目的是采用含镁中和剂，在与含氟、二氧化硫等酸性废水中和反应时，能防止硫酸钙、氟化钙等结垢物的生成或减少结晶析出量，从而避免设备、管道的堵塞。
本发明是这样实现的含氟、硫等成分的矿物经高温烧结，产生大量的含氟(F)和二氧化硫(SO2)等有害废气，从洗涤塔下部进入塔内，从洗涤塔上部喷淋下来的循环水，逆向充分接触，水吸收氟和二氧化硫后形成含氢氟酸(HF)、亚硫酸(H2SO3)和硫酸(H2SO4)等酸性废水。该废水流入中和器内与含碱性中和剂，如轻烧白云石或菱苦土等中和液，进行中和反应，生成的硫酸镁(MgSO4.7H2O)、氟化镁(MgF2)为主的复盐水溶液。由于二价镁离子(Mg++)代替部分二价钙离子(Ca++)，生成溶度积很大的硫酸镁(MgSO4在40℃时溶解度为31.8%)，为相同条件下硫酸钙溶解度的148倍。中和反应后的悬浮液在澄清器内澄清，少量含钙泥渣贮存待回收，含有镁盐的上清液再补充一定量新水，返回洗涤塔循环使用。循环水的循环率可达90～92%，净化后的废气排入大气。
本发明主要内容包括三部分组成即含氟、二氧化硫废气的净化水吸收，含镁中和剂溶液的制备和含酸废水中和、澄清及其循环使用。
1.含氟、二氧化硫等有害气体的净化 本发明系采用高温烧结设备烧结含氟、硫等成分的矿物所产生的氟(F)和二氧化硫(SO2)等废气，其废气量大约为100～150万m3/h，浓度含量氟(F)50～500mg/NM3;二氧化硫(SO2)600～4000mg/NM3。该含氟、二氧化硫废气，由抽风机从洗涤塔下部进入塔内，循环水从洗涤塔上部喷淋向下，气水逆向充分接触，废气中的氟(F)和二氧化硫(SO2))被水吸收，生成氢氟酸(HF)、硫酸(H2SO4)和亚硫酸(H2SO3)等酸性废水;净化后的废气排入大气。
2.含镁中和剂溶液的制备 本发明采用的含镁中和剂为轻烧白云石或菱苦土等，其主要成份是氧化镁(MgO)和氧化钙(CaO)。将粒度为0～5mm的轻烧白云石或菱苦土等，首先加水消化成氢氧化镁〔Mg(OH)2〕和氢氧化钙〔Ca(OH)2〕，然后进行湿式球磨至-200目达95%以上，再配制成浓度为60～80g/l的中和剂溶液。
3.含酸废水中和、澄清和循环使用 含酸废水从洗涤塔下部流入中和器，再将配制好的含镁中和剂溶液加入中和器内，进行如下中和反应 中和剂溶液加入量多少是决定于中和反应终止悬浮液PH值，稳定保持在5～6之间。中和反应时间5～10分钟，反应生成物为硫酸镁(MgSO4.7H2O)、氟化镁(MgF2)和硫酸钙-石膏(CaSO4.2H2O)、氟化钙(CaF2)等复盐悬浮液，送入澄清器中澄清30～50分钟，澄清器下部的泥渣排入泥渣坝堆存待回收，上清液进入循环水贮槽，补充部分新水返回洗涤塔循环使用。
本发明的优点是采用了资源充足、廉价易得的含镁中和剂如轻烧白云石、菱苦土等，与含氟、二氧化硫废气净化的循环含酸废水进行中和反应，生成溶度积很大的硫酸镁等复盐类，由于复盐效应，大大缓解了循环水系统中硫酸钙的结垢速度，仅为原石灰石中和剂的2.7%且结构物酥脆易脱落，不会形成较厚的垢块物，循环水的循环率达90～92%，保证了废气净化和循环水系统设备和管道畅通无阻，从而达到了废气净化循环水系统和烧结生产系统的设备同步生产、同步计划检修的目的。
下面结合附图
对本发明作进一步描述 附图是废气净化循环水系统防垢工艺流程示意图。
如附图所示，将粒度为0～5mm的轻烧白云石或菱苦土等含镁中和剂，在原料场〔1〕加水消化后送到贮槽〔2〕，从贮槽〔2〕底部定量放入湿式球磨分级机〔3〕中，加水球磨至-200目达95%以上，自流入配料槽〔4〕，配制成中和液，控制其浓度在60～80g/l，再由胶泵〔5〕抽送到中和液高位槽〔6〕贮备待用。
含氟50～500mg/NM3，二氧化硫600～4000Mg/NM3的烧结废气，废气量为100～150万M3/h由抽风机〔8〕送入直径为4m的洗涤塔〔7〕下部，与水泵〔9〕返回的循环水以850～900m3/h从洗涤塔〔7〕上部向下喷淋，气、水在塔内逆向充分接触，进行化学和物理吸附。净化后的废气由洗涤塔〔7〕顶部排入大气，吸附含有氟、二氧化硫等气体的废水，从洗涤塔〔7〕底部流入中和器〔13〕，与中和液高位槽〔6〕流出浓度为60～80g/l的中和液，在中和器〔13〕内进行中和反应，控制其PH值在5～6之间，反应生成物硫酸钙、镁复盐悬浮液，送入澄清器〔11〕中，自然澄清30～50分钟，澄清器〔11〕下部的泥渣，由泥浆泵〔12〕送往泥渣坝〔14〕贮存待回收;澄清器〔11〕上部的上清液自流入循环水贮槽〔10〕，补充新水后由水泵〔9〕泵回洗涤塔〔7〕循环使用，循环水的循环率达90～92%。通过实际连续生产使用一年以上，洗涤塔和循环水管道基本无结垢物堆存和堵塞现象。将其一年多的实施结果与原采用石灰石为中和剂主要生产技术指标和澄清液主要性质对比，列于附表1或2。
从表1不难看出。用两种不同中和剂生产时，在循环水循环率相同的条件下，结垢物的组份基本一致，当用含镁中和剂轻烧白云石时，结垢速度仅为石灰石的2～4%，且结垢物酥脆易脱落。
从表2可知，用轻烧白云石为中和剂，控制PH值为5.72，悬浮物平均浓度243mg/l，仅为石灰石(1468mg/l)的16.6%。在钙硬度为94德国度，总硬度为252德国度时，含盐量为6800mg/l，较石灰石(4252mg/l)高，即澄清液中MgSO4.7H2O含量高，故不致结垢。
权利要求
1、一种防止循环水系统结垢的方法，特别适用于含氟、二氧化硫等废气净化的循环水系统防止结垢的方法，它包括废气水吸收，废水中和、澄清、循环使用等，本发明的特征在于采用含镁中和剂与含氟、二氧化硫等废气净化的酸性废水进行中和反应，生成溶度积大的硫酸镁复盐溶液，少量反应物泥渣堆存待回收，澄清液循环使用，净化后的废气排入大气。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说的含镁中和剂，可以是轻烧白云石、菱苦土等，其含氧化镁(MgO)为25～80%。
3、根据权利要求1、2所述的方法，其特征在于所说的含镁中和剂，粒度为0～5mm，加水消化成氢氧化镁〔Mg(OH)2〕和氢氧化钙〔Ca(OH)2〕，经湿式球磨至-200目占95%以上，配制成中和液浓度为60～80g/l。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所净化的废气中含氟(F)为50～500Mg/M3，含二氧化硫(SO2)为600～4000Mg/M3废气量为100～150万M3/h
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于含酸性废水中和反应，其反应时间为5～10分钟，中和液的加入量由反应终止悬浮液的PH值为5～6来控制。
全文摘要
一种适用于含氟、二氧化硫等废气净化循环水系统防止结垢的方法，属于工业三废治理技术。其特征在于本发明采用含镁中和剂，与含氟、二氧化硫等废气净化的酸性废水进行中和反应，生成溶度积大的硫酸镁复盐溶液，少量反应物泥渣堆存待回收，澄清液反回使用。循环水的循环率达90～92％，可防止因废气净化和循环水系统的结垢而发生设备和管道的堵塞问题，净化后的废气排入大气，减少环境污染。
文档编号A63B22/00GK1038221SQ8810690
公开日1989年12月27日 申请日期1988年9月21日 优先权日1988年6月7日
发明者易延宝, 李炯 申请人:包钢烧结厂