利用废物生产铁黑去除产品除杂的方法及其应用与流程

本发明涉及一种环境保护废物资源化技术领域，尤其涉及一种利用废盐酸和废铁皮生产铁黑颜料时，去除铁黑产品中杂质的方法。

背景技术：

在钢铁行业金属制品加工过程中，金属制品表面会有大量的氧化铁皮的存在，为保证后续各种加工工序的顺利进行，必须采用酸洗工艺将金属制品表面的氧化铁皮去除掉。而在酸洗过程中，当酸液中溶解的氧化铁皮而形成的亚铁离子浓度积累到一定程度后，酸洗液就无法到达工艺要求而变成酸洗废液，被定性为危险废弃物需要特殊处理。金属制品酸洗完成后需要用清水将表面残留的酸液清洗干净，避免对后续工艺设备产生影响，在清洗过程中产生的废水低ph和含有大量亚铁离子，必须进行处理达标后再排放。在处理过程中均采用加碱调节，既可以调节废水的ph至中性，碱液中的oh^-可以与废水中的亚铁离子产生反应，在曝气氧化的条件下，氧化成氢氧化铁沉淀，最终通过沉淀或者过滤工艺得以去除，最终酸洗废水可以达标排放，但形成的酸洗污泥因金属制品生产工艺会参杂zn、pb和ni等重金属离子，从而被定性为危险废弃物。

采用湿法冶金技术将酸洗废液和酸洗污泥联合处置生产铁黑颜料，酸洗废液和酸洗污泥含有很多杂质，例如zncl2、pbcl2、nacl、mgcl2、nhcl等。上述杂质直接影响生产出铁黑产品的铁含量、水溶性氯化物、水溶物含量和色度等产品指标，导致铁黑产品价格低廉。

现有工艺一般是采用3-5级的水洗槽不断的清洗铁黑颜料，去除铁黑产品中的zncl2、pbcl2、nacl、mgcl2、nhcl等杂质，以提高铁黑产品质量，提高产品价格。但传统方案一方面经过几级水洗，清洗水消耗量特别大；另一方面清洗下起来的杂质含有大量的无机盐，超出国家相关排水标准，需要单独处理，增加运行成本。

技术实现要素：

针对现状技术存在的水源浪费和含盐废水处理困难的难题，本发明提供一种废物生产铁黑去除产品除杂的方法，本发明适用于利用酸洗废液和酸洗污泥生产铁黑后，对铁黑产品进行除杂漂洗，既可以节省大量的自来水资源，又可以解决含盐废水的处理难题，实现降低铁黑产品的运行成本和提高水资源利用的目的。利用本发明在提高铁黑产品品质的同时，还可以与蒸发结晶技术相结合，将废水中的占主体成分的盐通过结晶分离形成工业化产品，彻底解决含盐废水的难题。

为解决上述技术难题，本发明公开了如下的技术内容：

一种废物生产铁黑去除产品除杂的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）首先，设置三级离线洗高压板框压滤机和一级在线洗高压板框压滤机；

（2）在每一级离线洗内设置打浆槽和缓冲槽，以方便每一级清洗水与铁黑产品充分混合；

（3）铁黑产品采用正向进料方式一次经过三级离线清洗和一级在线清洗，清洗水采用逆向进入的方式，由在线清洗端进入清洗系统，而后逆向经过每一级离线清洗系统；

（4）一级离线清洗系统的清水槽出水可以去向蒸发结晶系统，回收废水中的盐；

其中所述的一级在线洗高压板框压滤机指的是：

排水管道上设置盐分在线监测仪表，当排水含盐量满足铁黑产品的品质要求后（200mg/l）停止清洗；本系统设置上料泵、在线洗高压板框压滤机和洗涤水槽；其中清洗系统的清洗水来自于后续工序的蒸发结晶系统的脱盐水或自来水，清洗水直接进入在线洗高压板框压滤机的清洗进水口对铁黑产品进行在线清洗；

所述的三级离线洗高压板框压滤机指的是：

上料：由上一级反应工序排放的铁黑悬浮液通过气动隔膜泵提升至离线洗高压板框压滤机进行固液分离；

固液分离：通过离线洗高压板框压滤机进行固液分离，分离出来的浓缩盐水进入后续蒸发结晶系统，第一级离线洗高压板框压滤机分理处来的液体进入蒸发结晶系统，后续两级分来出来的液体进入洗涤水槽以备上一级清洗使用，进入上一级清洗系统的打浆槽，铁黑饼进入打浆槽；

打浆：打浆槽内预先充满下一级分离出来的清洗水，经离线高压板框压滤机固液分离后，铁黑饼逐次进入打浆槽，进行连续混料，保证铁黑与清洗水缓和均匀，然后进入浆液料浆槽；

储存：有打浆槽进行铁黑和清洗水充分混合后进入料浆槽临时储存，当达到一定液位（根据储槽尺寸而确定的）后由气动隔膜泵提升至下一级离线洗高压板框压滤机。

本发明所述的蒸发结晶系统指的是后续的另一套针对含盐废水的除盐系统，将废水中的盐分转化成固体，回收的水可以内部套用。

本发明进一步公开了废物生产铁黑去除产品除杂方法在利用含盐废水生产无机盐方面的应用。本发明更进一步公开了采用废物生产铁黑去除产品除杂方法在利用含盐废水生产无机盐方面的应用，实验结果显示：利用酸洗废盐酸和酸洗污泥生产铁黑产品后的漂洗工程。生产出的铁黑混合液，混合液总量156吨，生产铁黑干固重量9.4吨，使用氨水作为中和碱剂，混合液中无机盐含量13.2吨，其中氯化铵含量约11.8吨。

本发明更加详细的描述如下：

首先，设置三级离线洗高压板框压滤机压滤机和一级在线洗高压板框压滤机压滤机；其次，在每一级离线洗内设置打浆槽和缓冲槽，以方便每一级清洗水与铁黑产品充分混合，提高清洗效果；再次，铁黑产品采用正向进料方式一次经过三级离线清洗和一级级在线清洗，清洗水采用逆向进入的方式，由在线清洗端进入清洗系统，而后逆向经过每一级离线清洗系统；最后，一级离线清洗系统的清水槽出水可以去向蒸发结晶系统，回收废水中具有工业价值的盐。具体步骤如下：

离线清洗系统（三级）：

上料：由上一级反应工序排放的铁黑悬浮液通过气动隔膜泵提升至离线洗高压板框压滤机进行固液分离。

固液分离：通过离线洗高压板框压滤机进行固液分离，分离出来的浓缩盐水进入后续蒸发结晶系统（第一级离线洗高压板框压滤机压滤机分理处来的液体进入蒸发结晶系统，后续两级分来出来的液体进入洗涤水槽以备上一级清洗使用，进入上一级清洗系统的打浆槽），铁黑饼进入打浆槽。

打浆：打浆槽内预先充满下一级分离出来的清洗水，经离线高压板框压滤机压滤机固液分离后，铁黑饼逐次进入打浆槽，进行连续混料，保证铁黑与清洗水缓和均匀，然后进入浆液料浆槽。

储存：有打浆槽进行铁黑和清洗水充分混合后进入料浆槽临时储存，当达到一定液位后由气动隔膜泵提升至下一级离线洗高压板框压滤机。

在线清洗系统（一级）：本系统的只设置上料泵、在线洗高压板框压滤机和洗涤水槽。本级清洗系统的清洗水来自于后续工序的蒸发结晶系统的脱盐水（或自来水），清洗水直接进入在线洗高压板框压滤机的清洗进水口对铁黑产品进行在线清洗。在线洗高压板框压滤机排水管道上设置盐分在线监测仪表，当排水含盐量满足铁黑产品的品质要求后停止清洗。

本发明主要解决了利用酸洗废盐酸和酸洗污泥生产铁黑产品后，残留在反应液中的氯化铵盐分对产品纯度和色度等指标的影响问题，重点考察了除杂系统对产品中氯化铵盐分的去除效率是否能够达到铁黑产品的国标标准，主要的难点在于除杂系统每一级的去除效率与总去除效率的匹配关系，保证最后经过在线清洗系统，排出的清洗液中氯化铵浓度达到需要的指标，为此先后考察了每一级所需的清洗水量，打浆系统的混合强度和时间，在线清洗系统所需水量强度和清洗时间等条件。

本发明公开的利用废物生产铁黑去除产品除杂的方法与现有技术相比所具有的积极效果在于：

本发明解决了传统铁黑清洗工艺水资源耗量大的难题，可以降低铁黑的生产成本，尤其在当前水资源紧张和国家大力提倡节水工艺和设备的环境下，具有非常好的经济效益和环境效益；同时，本发明改变了传统清洗工艺水资源的运行路线，起到了浓缩清洗水中无机盐的功能，使得清洗水的资源化得以实现，最终排放的清洗水可以进行脱盐工艺，将清洗水中的无机盐以固体形式分离出来，分离后的清洗水可以在系统内循环使用，达到清洗水最终“零排放”的目的，起到了进一步节约水资源的目的，同时解决了清洗水处理难度大的难题，具有非常显著的环境效益和社会效益。

本发明的设计思路是：在利用酸洗废盐酸和酸洗污泥生产铁黑的生产过程中，生成的铁黑混合液中含有大量的氯根无机盐，若直接进行脱水干燥，残留在产品中的无机盐会直接影响铁黑产品的铁含量、水溶性氯化物、水溶物含量和色度等产品指标，导致铁黑产品价格低廉。上述氯根无机盐的产生主要有两个来源：一是酸洗污泥是由于酸洗废水处理而产生，酸洗废水处理工程中会投加氢氧化钙药剂进行酸碱中和反应，由此酸性污泥中会带入氯化钙等盐类杂质；二是，铁黑生产工艺必须在碱性条件下反应的，酸洗废盐酸和酸洗污泥混合后，混合液依然呈酸性，必须向混合液中投加大量碱液（naoh或者氨水），由此产生大量的氯根无机盐，该部分无机盐占混合液中无机盐的主要部分约90%以上。

铁黑混合液中的无机盐的构成90%以上是由于加碱中和产生的，该部分无机盐具有成分相对简单、环境污染大的特点，必须进行处理否则对环境产生巨大影响。针对无机盐处理主要采用蒸发结晶工艺，使无机盐转换成晶体颗粒，而后进行填埋或者作为工业品循环利用。传统铁黑清洗采用的方式使得产生的含盐废水量大，无机盐浓度低，造成蒸发结晶工艺运行成本大，实现困难的缺点。本发明设计了一套逆流漂洗工艺，可以将含盐废水的浓度提升至与铁黑混合液浓度的70%-80%，产生的漂洗废水与混合液压滤后的废水一起进入蒸发结晶工艺生产无机盐。

附图说明

图1为本发明一种利用废物生产铁黑去除产品除杂的方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。本发明所用原料及试剂均有市售。本发明中所用到的设备例如蒸发结晶系统、高压板框压滤机等全部有市售，高压板框有定型的市售设备）。下面结合附图对本发明的实施过程做具体说明。

实施例1

一种废物生产铁黑去除产品除杂的方法：

（1）首先，设置三级离线洗高压板框压滤机和一级在线洗高压板框压滤机；所述的一级离线清洗系统：在线洗高压板框压滤机和洗涤水槽；清洗系统的清洗水来自于后续工序的蒸发结晶系统的脱盐水或自来水，清洗水直接进入在线洗高压板框压滤机的清洗进水口对铁黑产品进行在线清洗。选用某钢铁企业利用酸洗废盐酸和酸洗污泥生产铁黑产品后的漂洗工程。

（2）在每一级离线洗内设置打浆槽和缓冲槽，以方便每一级清洗水与铁黑产品充分混合，提高清洗效果。

（3）铁黑产品采用正向进料方式一次经过三级离线清洗和一级在线清洗，清洗水采用逆向进入的方式，由在线清洗端进入清洗系统，而后逆向经过每一级离线清洗系统；

（4）一级离线清洗系统的清水槽出水可以去向蒸发结晶系统，回收废水中的盐。

其中所述的三级离线洗：

上料：由上一级反应工序排放的铁黑悬浮液通过气动隔膜泵提升至离线洗高压板框压滤机进行固液分离。

固液分离：通过离线洗高压板框压滤机进行固液分离，分离出来的浓缩盐水进入后续蒸发结晶系统，第一级离线洗高压板框压滤机压滤机分理处来的液体进入蒸发结晶系统，后续两级分来出来的液体进入洗涤水槽以备上一级清洗使用，进入上一级清洗系统的打浆槽，铁黑饼进入打浆槽。

打浆：打浆槽内预先充满下一级分离出来的清洗水，经离线高压板框压滤机压滤机固液分离后，铁黑饼逐次进入打浆槽，进行连续混料，保证铁黑与清洗水缓和均匀，然后进入浆液料浆槽。

储存：有打浆槽进行铁黑和清洗水充分混合后进入料浆槽临时储存，当达到一定液位后由气动隔膜泵提升至下一级离线洗高压板框压滤机；生产出的铁黑混合液，混合液总量156吨，生产铁黑干固重量9.4吨，使用氨水作为中和碱剂，混合液中无机盐含量13.2吨，其中氯化铵含量约11.8吨。

实施例2

如附图所示，本发明利用废物生产铁黑去除产品除杂的方法是：

首先，铁黑混合液依次经过一级离线清洗系统、二级离线清洗系统、三级离线清洗系统和在线清洗体统。

每级离线清洗体统均包含打离线清洗压滤机、浆槽、浆料槽和洗涤水槽及附属提升泵。离线清洗压滤机将混合液中的铁黑产品压滤脱水，形成含水率40%的滤饼。

打浆槽将压滤机产生的滤饼与上一级排放的压滤后的滤液进行充分混合，稀释滤饼中的无机盐浓度。

浆料槽起到缓冲槽的作用，即储存打浆槽形成的铁黑混合液，以备提升泵将混合液提升至下一级清洗压滤机中。

洗涤水槽用于储存上一级清洗板框压滤后形成的滤液，并用于本级打浆时稀释滤饼中无机盐浓度。

由下图可知，离线清洗水从最后一级的打浆槽进入，水源采用脱盐水，来源于蒸发结晶系统产生的蒸汽冷凝水，水量按滤饼重量的4-8倍考虑，以将泥饼中无机盐清洗达到标准为依据，而后逆流逐级对铁黑滤饼进行清洗，最终形成氯化铵浓盐水，进入蒸发结晶脱盐系统。

最后一级在线清洗板框是对铁黑产品含盐量的最后控制，采用在线清洗板框形式，脱盐水由板框压滤机的在线清洗管进入板框压滤机，出水管路上安装无机盐检测仪表，当清洗水的无机盐浓度达到标准后即停止清洗，全过程自动进行。

经上述三级离线清洗系统和一级在线清洗系统后，铁黑干固产品中的含盐量可以控制在0.3%以内，满足铁黑产品的国标标准。同时系统中形成的氯化氨浓盐水的浓度可以达到5%左右，改浓盐水一部分可以回用于铁黑生产中的稀释水，一部分与一级离线清洗板框产生的浓盐水混合进入后续蒸发结晶系统，实现铁黑生产的废水量排放，混合液中无机盐含量13.2吨，其中氯化铵含量约11.8吨。