一种酸性蚀刻液铜回收过程中氯气资源化利用系统的制作方法

本实用新型涉及氯气处理技术领域，特别涉及一种酸性蚀刻液铜回收过程中氯气资源化利用系统。

背景技术：

在电化学法再生酸性氯化铜蚀刻液回收铜的工艺中，随着电解过程的进行，阳极区蚀刻液中亚铜离子失去电子完全转化为铜离子后，溶液中的氯离子则失去电子形成氯气。氯气是一种有毒气体，它能与人体呼吸道中的水分结合生成盐酸和次氯酸，对呼吸道黏膜造成损伤，严重者导致肺水肿，使循环作用困难导致死亡。因此需严格处理并达标排放。

针对电解再生酸性氯化铜蚀刻液回收铜工艺产生的氯气，现有的处理技术主要有：

1、直接实用稀碱液吸收形成低品位的次氯酸钠溶液，此方法形成的产品不能满足工业级漂水的指标要求，无法再次利用，仅能使用硫代硫酸钠处理并并入物化水处理系统。通过此方法对氯气进行处理导致吸收后的废水量大、氯气处理成本过高和氯资源的浪费。同时此工艺存在跑氯的安全风险问题，在吸收过程溶液中的ph过低或是控制不当的情况下导致次氯酸钠与溶于溶液中形成的盐酸反应，形成大量氯气冒出吸收装置，安全风险较高。

2、使用氯化亚铁吸收形成氯化铁溶液，利用氯气的氧化性将氯化亚铁氧化为氯化铁，从而达到对氯气的吸收效果。因电解产生的氯气中含有氯化氢杂质气体，导致经过此工艺吸收形成的氯化铁溶液酸度过高，氯化铁浓度低，未能符合氯化铁净水剂的产品需求，受运输距离及客户需求量的限制，同时受亚铁盐溶解度低的影响，直接使用亚铁溶液对氯气进行吸收后所获得的铁水中的铁含量指标满足不了净水剂对铁指标的要求，因此该工艺处理后的溶液仅能当废水处理，对此一定程度增加了处理成本。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提出一种酸性蚀刻液铜回收过程中氯气资源化利用系统，旨在实现氯气的资源化利用。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种酸性蚀刻液铜回收过程中氯气资源化利用系统，包括一氧化喷淋塔，所述氧化喷淋塔设有一氯气进气口，所述氯气进气口与酸性蚀刻液铜回收过程中产生的氯气连通，所述氧化喷淋塔的氯气出气口与至少一亚铁喷淋塔的氯气进气口连通，所述亚铁喷淋塔的氯气出气口与至少一碱液喷淋塔的氯气进气口连通，所述碱液喷淋塔的氯气出气口与外界连通；

还包括一亚铁盐溶液调配罐，所述亚铁盐溶液调配罐中容置有亚铁盐溶液，所述亚铁盐溶液调配罐的溶液出口通过一泵与所述亚铁喷淋塔的溶液进口连通，所述亚铁喷淋塔的溶液出口与所述氧化喷淋塔的溶液进口连通；

所述亚铁喷淋塔还包括一溶液循环出口，所述溶液循环出口与一循环缸入口连通，所述循环缸出口通过一第一循环泵与所述亚铁喷淋塔内的喷淋头连通，所述循环缸内容置有铁粉或铁块；

所述氧化喷淋塔设有一第二循环泵，所述第二循环泵进口与所述氧化喷淋塔底部溶液连通，所述第二循环泵出口与所述氧化喷淋塔内的喷淋头连通；所述氧化喷淋塔的溶液出口与一溶液暂存罐连通。

优选地，所述亚铁盐溶液的浓度为5％～20％。

优选地，所述氧化喷淋塔的溶液出口通过一液位控制磁力泵与所述溶液暂存罐连通。

优选地，所述溶液暂存罐的溶液出口通过泵与一过滤器溶液入口连通，所述过滤器的溶液出口与一溶液调配罐的溶液入口连通，所述溶液调配罐的溶液出口通过一泵与一溶液存储罐溶液入口连通，所述溶液调配罐内容置有稳定剂和氧化剂。

优选地，所述稳定剂包括柠檬酸及其盐类、磷酸及其盐类，所述氧化剂包括双氧水、氧气、臭氧。

优选地，所述碱液喷淋塔还包括一第三循环泵，所述第三循环泵进口与所述碱液喷淋塔底部的碱液连通，所述第三循环泵的出口与所述碱液喷淋塔内的喷淋头连接。

优选地，所述第一循环泵设置为一大头泵，所述第二循环泵设置为一立式泵，所述第三循环泵设置为一磁力泵。

优选地，所述亚铁喷淋塔的数量设置为三个，包括依次连通的第一亚铁喷淋塔、第二亚铁喷淋塔、第三亚铁喷淋塔。

优选地，所述碱液喷淋塔的数量设置为两个，包括依次连通的第一碱液喷淋塔和第二碱液喷淋塔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)有效地将氯气达到了资源化利用，形成满足市场需球的净水剂产品，避免了氯资源的浪费。

(2)系统中的原料为铁块或者铁粉及亚铁盐，规避了氯气处理过程形成的产物被定义为危废。原料成本较低，处理成本远比使用液碱吸收的成本低。

(3)终端采用碱液吸收作为氯气达标排放的保证，保证了氯气的达标排放，以免对环境及人类造成危害。

(4)吸收过程不存在跑氯的可能，三价铁产品性质稳定，避免了控制不当导致的安全风险。

(5)本系统灵活性高，可根据氯气的产量定量的设置喷淋塔的数量。

(6)本系统采用半自动化控制，一定程度节约了人力成本，操作简单方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型氯气资源化利用系统示意图；

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本实施例提出的一种酸性蚀刻液铜回收过程中氯气资源化利用系统，包括一氧化喷淋塔1，所述氧化喷淋塔1设有一氯气进气口，所述氯气进气口与酸性蚀刻液铜回收过程中产生的氯气连通，所述氧化喷淋塔1的氯气出气口与至少一亚铁喷淋塔的氯气进气口连通，所述亚铁喷淋塔的氯气出气口与至少一碱液喷淋塔的氯气进气口连通，所述碱液喷淋塔的氯气出气口与外界连通；

还包括一亚铁盐溶液调配罐4，所述亚铁盐溶液调配罐4中容置有亚铁盐溶液，所述亚铁盐溶液调配罐4的溶液出口通过一泵与所述亚铁喷淋塔的溶液进口连通，所述亚铁喷淋塔的溶液出口与所述氧化喷淋塔1的溶液进口连通；

所述亚铁喷淋塔还包括一溶液循环出口，所述溶液循环出口与一循环缸5入口连通，所述循环缸5出口通过一第一循环泵6与所述亚铁喷淋塔内的喷淋头连通，所述循环缸5内容置有铁粉或铁块；

所述氧化喷淋塔1设有一第二循环泵7，所述第二循环泵7进口与所述氧化喷淋塔1底部溶液连通，所述第二循环泵7出口与所述氧化喷淋塔1内的喷淋头连通；所述氧化喷淋塔1的溶液出口与一溶液暂存罐8连通。

所述碱液喷淋塔还包括一第三循环泵13，所述第三循环泵13进口与所述碱液喷淋塔底部的碱液连通，所述第三循环泵13的出口与所述碱液喷淋塔内的喷淋头连接，所述第三循环泵13设置为一磁力泵。

应当说明的是，本实施例中的氧化喷淋塔1、亚铁喷淋塔、碱液喷淋塔均设置为现有技术中常用的喷淋塔，根据其内部的喷淋液不同，实现不同的作用。喷淋塔内设有多级填充层，该填充层设置为pp材质的多面空心填料，可以保证氯气和喷淋液的充分反应。进一步地，所述亚铁喷淋塔的数量设置为三个，包括依次连通的第一亚铁喷淋塔21、第二亚铁喷淋塔22、第三亚铁喷淋塔23。

所述碱液喷淋塔的数量设置为两个，包括依次连通的第一碱液喷淋塔31和第二碱液喷淋塔32。

酸性蚀刻液铜回收过程中产生的氯气通过废气管道与氧化喷淋塔1的进气口连接，气体通过废气管道依次经过第一亚铁喷淋塔21、第二亚铁喷淋塔22、第三亚铁喷淋塔23进行亚铁盐溶液的喷淋，最后经过第一碱液喷淋塔31和第二碱液喷淋塔32吸收后排放。喷淋塔之间通过废气管道相连，每个喷淋塔均有独立的循环喷淋系统。

具体地，亚铁盐溶液调配罐4中加入适量的水，搅拌的状态下定量加入亚铁盐，配置成亚铁盐含量为5％～20％的水溶液，待其完全溶解后泵送至亚铁盐喷淋塔中，控制泵送的流量持续定量加入喷淋塔中，液体通过管道依次逆流至第三亚铁喷淋塔23、第二亚铁喷淋塔22、第一亚铁喷淋塔21，最后在氧化喷淋塔1进行出料。铁粉或铁块在循环缸5中进行人工定量添加。

应当说明的是，泵送至亚铁盐喷淋塔中的亚铁盐先与氯气反应产生氯化铁产物，然后氯化铁通过循环溶液出口进入循环缸5，再与循环缸5内的铁粉或铁块反应形成氯化亚铁，再通过第一循环泵6进入碱液喷淋塔的喷淋头，采用循环喷淋吸收的方式，如此反复从而达到吸收的效果。其主要化学方程式为：

fe²⁺+cl²→fe³⁺+cl^-

2fe³⁺+fe→3fe²⁺

进一步地，氧化喷淋塔1中的溶液是依次经过第三亚铁喷淋塔23、第二亚铁喷淋塔22、第一亚铁喷淋塔21逆流而来，其主要含有三价铁离子和未反应完全的二价铁离子，因此，其氧化吸收的主要目的是将未反应的完全的二价铁进一步与氯气反应形成氯化铁溶液。主要化学反应为：

fe²⁺+cl²→fe³⁺+cl^-

如此，即可保证氯气的充分吸收。

为防止铁粉或铁块对泵堵塞，所述第一循环泵6设置为一大头泵作为循环喷淋吸收的动力提供，所述第二循环泵7设置为一立式泵，同时，所述氧化喷淋塔1的溶液出口通过一液位控制磁力泵9与所述溶液暂存罐8连通。当氧化喷淋塔1内的溶液到达高液位时，液位控制磁力泵9的高液位控制开关a控制液位控制磁力泵9打开出料，当氧化喷淋塔1内的溶液到达低液位时，液位控制磁力泵9的低液位控制开关b控制液位控制磁力泵9关闭停止出料。

进一步地，所述溶液暂存罐8的溶液出口通过泵与一过滤器10溶液入口连通，所述过滤器10的溶液出口与一溶液调配罐11的溶液入口连通，所述溶液调配罐11的溶液出口通过一泵与一溶液存储罐12溶液入口连通，所述溶液调配罐11内容置有稳定剂和氧化剂。

经过氧化喷淋塔1出料后的溶液泵送至溶液暂存罐8，其中主要含有氯化铁、少量的氯化亚铁、盐酸以及少量酸不溶物，再通过过滤器10的过滤，可将酸不溶物过滤去除，经过滤后的溶液移至溶液调配罐11，加入氧化剂和稳定剂进行粗产品制备聚铁。所述稳定剂包括柠檬酸及其盐类、磷酸及其盐类，所述氧化剂包括双氧水、氧气、臭氧。

该过程中，加入氧化剂的目的在于将亚铁氧化为三价铁同时提高产品盐基度，本实施例中，可利用氧气氧化亚铁过程消耗酸的特性，可将产物的盐基度提高。其化学反应为：

4fe²⁺+o²+4h⁺→4fe³⁺+2h2o；

同时，本实施例中加入的稳定剂为磷酸及其盐类，由于po4^3-与三价铁离子形成的单配位配合物稳定常数高于oh-与三价铁离子形成的单配位配合物稳定常数，可在三价铁制备聚铁过程中加入适量磷酸或磷酸盐以提高产品的稳定性。

加入氧化剂及稳定剂的调配后，经过检测各项指标符合相关标准要求后将产品转移至溶液存储罐12进行储存。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。