一种废酸液金属离子处理装置的制作方法

本实用新型涉及液体处理装置，尤其涉及一种废酸液金属离子处理装置。

背景技术：

“酸再生”是将废酸罐中的废酸用酸泵经废酸过滤器送入预浓缩器，由预浓缩器循环泵经浓缩酸过滤器送至预浓缩器顶部喷洒，与来自焙烧炉的炉气（395℃）进行直接热交换，蒸发废酸中部分水份，废酸得到浓缩；浓缩后的废酸由焙烧给料泵经过滤站送至焙烧顶部再经喷杆、过滤网、喷嘴进入焙烧炉喷洒；焙烧炉本体上呈切线分部两个烧嘴加热使喷洒到炉内浓缩酸蒸发、干燥、结晶分解。

其炉内反应：2FeCl2+2H2O+1/2O2=Fe2O3+4HCl

2FeCl+3H2O=Fe2O3+6HCl

分解后的Fe2O3固体颗粒以粉末形式落在焙烧炉下面椎体中，经破碎机旋转阀排出，由一气动输送系统输运到铁粉料仓，在料仓上部安装一台塑料烧板式除尘器以过滤输送氧化铁粉时用过的空气，然后将空气排放到大气中，料仓中的氧化铁粉经门型阀进到料袋机装袋。

焙烧炉汽(由燃烧废气、水蒸气和氯化氢气体组成）自顶部出来经双旋风分离器将炉气中夹带的部分氧化铁粉分离出来，氯化铁粉经管道返回焙烧炉底部；炉汽进入预浓缩器、直接与循环酸接触、冷却和清炉气中残留的微量氧化物并进入吸收塔与经过吸收塔给料泵送至顶部喷洒的冲洗水均匀接触；炉气中的氯化氢成分被水吸收形成再生酸；再生酸从塔底自流至再生酸储罐中；含有微量氯化氢气体的炉汽从吸收塔顶部离开经排烟风机进入洗涤塔（排烟风机控制系统处于负压状态），用水喷淋洗涤；在洗涤塔上部烟囱脱盐水再进行两段洗涤，洗涤水流到收集水罐中；用于吸收塔喷洒，使含酸清洗水全部回收。

酸再生工艺缺点：

(1)、系统为气、液、固三相组成的流化床，控制难度较大；烧咀多，长生产周期情况下做到均匀布气很困难，难以避免局部死床出现；

(2)、炉内易损件较多，故障较多；因炉温高，炉内检修前的冷炉时间较长，机组年有效作业时间较少，作业率较低；

(3)、炉底面上和流化范围内的炉壁上会结氧化铁疤，清除的劳动量较大；

(4)、焙烧炉的点火操作不理想；火焰探测器距点火烧咀较远，火焰检测会受干扰；在生产中途停机的情况下，当炉温下降到煤气自燃点以下时，无法马上直接点火；

(5)、床层氧化铁的颗粒粒度在生产中有周期性变化，当颗粒普遍长大时，生产运行不稳定，产量减低，再生酸中Fe3+含量提高；

(6)、该工艺硬件投入资金成本庞大，包括基建和设备部分，中小型企业无力承担；

(7)、排放氯化氢气体、Fe2O3粉尘时收集不彻底、容易泄露；

(8)、化学法脱硅后产生二次污染和废渣，氧化铁粉尘污染大气，气凝状物沉积罐底难于清理；

(9)、漂洗产生大量废水，消耗大量水资源。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提出了一种废酸液金属离子处理装置，其控制容易，损件少,故障低，作业率高；不产生氧化铁疤，节约了维修成本；杜绝了原处理系统的处理效率低下问题；解决了原处理系统生产运行不稳定,产量减低的问题；硬件投入资金成本低，包括基建和设备使中小型企业同样能够承担；杜绝了原处理系统的排放氯化氢气体、Fe2O3粉尘时收集不彻底、容易泄露等安全问题；杜绝了原处理系统在生产过程中产生二次污染和废渣，氧化铁粉尘污染大气，气凝状物沉积罐底难于清理等污染环境的问题；杜绝了原处理系统中漂洗产生大量废水，消耗大量水资源的问题，通过物理方法处理后实现废液、废渣的零排放，并可以做到循环利用。

本实用新型的一种废酸液金属离子处理装置，包括废酸液体输入管道、氧化物分离器、油水分离器、离子交换柱以及微孔过滤器；氧化物分离器上端可转动的与废酸液体输入管道连通，以便将废酸液中的金属颗粒物以物理运动的方式由液体内离心分离出来，避免了现有技术加热导致产生的氧化铁疤；氧化物分离器下端通过管道与油水分离器进口连通，以便将去除金属颗粒物的酸液进行油液分离；油水分离器出口通过管道与离子交换柱入水口连通，以便将去除油滴的酸液通过离子交换柱去除各种金属离子；离子交换柱出水口通过管道与微孔过滤器连通，以便将去除各种金属离子的酸液中大于等于5μm的残余氧化物存留在滤芯内；微孔过滤器设有带出水阀的排酸管，以便将处理后的酸液输送至储酸罐内，使酸液净化后可再次被利用，实现变废为宝；

所述氧化物分离器包括上端带有可开合盖体的筒体，方便对筒体内过滤网的清理和维修，筒体下部为缩颈结构，便于废酸液或金属颗粒物汇聚在筒体内底壁处，筒体底部分别设有金属颗粒物排出旋转阀门以及废酸液输出口；所述可开合盖体上表面固定有调速变速驱动电机，以实现带动旋转轴顺时针或逆时针旋转，可开合盖体中部通过轴承穿设有旋转轴，该旋转轴上部及中部为中空的管体结构，旋转轴中部的管体侧壁上开设有出液口，该旋转轴上端通过过水滑环与废酸液体输入管道转动连通，过水滑环的作用是当旋转轴旋转时，废酸液体输入管道不随之转动，并且不影响废酸液体的通过；可开合盖体外部的旋转轴上设有轴皮带轮，该轴皮带轮通过传动皮带与调速变速驱动电机的动力输出轴转动连接，该旋转轴中部和下部容置于筒体内，且旋转轴下端悬设于筒体内底壁上方；筐式旋转分离滤网匹配容置于筒体内，且其套接固定在旋转轴的中部和下部上，以实现对废酸液中金属颗粒物的过滤分拣；筐式旋转分离滤网为倒置的中空的圆台体，倒置的圆台体上下端面为金属圆盘，倒置的圆台体侧壁是过滤网，倒置的圆台体中部和下部侧壁的过滤网上，纵向均匀开设有矩形窗口，每个矩形窗口通过绞轴匹配安装有过滤网构成的可开合百叶窗叶片，当调速变速驱动电机顺时针旋转，旋转轴带动筐式旋转分离滤网同步顺时针旋转时，由旋转轴中部的出液口甩出的废酸液在离心力的作用下飞向过滤网构成的侧壁和底壁，废酸液通过过滤网容置汇聚于筒体下部，废酸液中的金属颗粒物被截留在过滤网上，筐式旋转分离滤网中下部的百叶窗叶片在离心力的作用下全部闭合；当去除金属颗粒物的废酸液全部由筒体底部的废酸液输出口排到油水分离器后，旋转轴停止进液，旋转轴此时应高速旋转直至金属颗粒物完全脱水后，调速变速驱动电机逆时针旋转，旋转轴带动筐式旋转分离滤网同步逆时针旋转，此时，筐式旋转分离滤网中下部的百叶窗叶片在离心力的作用下全部打开，筐式旋转分离滤网中截留的金属颗粒物由百叶窗所在的每个矩形窗口甩出，落入到筒体内底壁处，并由金属颗粒物排出旋转阀门排出，完成废酸液中金属颗粒物的物理分拣；

所述油水分离器整体为中空的长方体容器，长方体容器的进口通过管道与废酸液输出口连通，连通管道上设有单向截止阀，以防止去除金属颗粒物的废酸液倒流回氧化物分离器的筒体内，影响金属颗粒物的排出，长方体容器内的上下内侧壁上由右向左分别设有三个错位排列的液体减速挡板，液体减速挡板的作用是起到减缓液体流速，三个错位排列的液体减速挡板将长方体容器内部分隔成四个区域，该四个区域构成蛇形排列的液体流动通道，第一液体减速挡板设于长方体容器内部右部，第一液体减速挡板上端、前端和后端分别固定于长方体容器内顶壁、前侧壁和后侧壁上，第一液体减速挡板的下端悬设于长方体容器内底壁上方，第一液体减速挡板下端和长方体容器内底壁之间构成液体流动通道，第一液体减速挡板和长方体容器右侧壁之间的空间构成一区；第二液体减速挡板设于长方体容器内部中部，第二液体减速挡板下端、前端和后端分别固定于长方体容器内底壁、前侧壁和后侧壁上，第二液体减速挡板的上端邻接于长方体容器内顶壁下方，第二液体减速挡板上端和长方体容器内顶壁之间构成液体流动通道，第二液体减速挡板和第一液体减速挡板之间的空间构成二区；第三液体减速挡板设于长方体容器内部左部，第三液体减速挡板上端、前端和后端分别固定于长方体容器内顶壁、前侧壁和后侧壁上，第三液体减速挡板的下端悬设于长方体容器内底壁上方，第三液体减速挡板下端和长方体容器内底壁之间构成液体流动通道，第三液体减速挡板和第二液体减速挡板之间的空间构成三区，第三液体减速挡板和长方体容器左侧壁之间的空间构成四区；长方体容器的进口所在侧壁和第一液体减速挡板之间夹设有圆柱体形状的隔滤网，该隔滤网位置对应于长方体容器的进口位置，其设置是为了使流入的废酸产生涡流，所述第一液体减速挡板和第二液体减速挡板之间夹设固定有二区聚结器，该二区聚结器前后端面分别固定于长方体容器的前后端壁上，二区聚结器的厚度小于第二液体减速挡板上端和第一液体减速挡板下端之间的垂线距离，聚结器的作用是使二区下部的废酸液必须全部通过二区聚结器然后从二区上方流向三区，废酸液中的小油滴在聚结器的作用下由小油滴聚集成油滴，从而从废酸液中脱离出来漂浮于废酸液上方，等待浮油被脱油旋流器过滤，所述第二液体减速挡板和第三液体减速挡板之间夹设固定有三区聚结器，该三区聚结器前后端面分别固定于长方体容器的前后端壁上，三区聚结器的作用是废酸液由三区上方经三区聚结器流往三区下方并通过第三减速挡板下方通道流往第四区，废酸液中分离出的油滴聚集成浮油聚集在三区聚结器上方被脱油旋流器吸附，三区聚结器的厚度小于第二液体减速挡板上端和第三液体减速挡板下端之间的垂线距离，三区聚结器上方流出空间，便于浮油被脱油旋流器吸附；三区聚结器上方靠近第三液体减速挡板的长方体容器的内顶壁处穿设有脱油旋流器，该脱油旋流器下端与三区聚结器上表面相邻接，脱油旋流器上端露设于长方体容器外，且该脱油旋流器上端连接有带排油阀的排油管，以便将浮油输送到集油槽；四区上端的长方体容器顶壁设有可开合封盖，便于对长方体容器内部清洁和维修；四区的长方体容器左端壁上部设有出口，脱油后的废酸液可由出口流向离子交换柱；

所述离子交换柱入水口通过带防回流阀门的管道与油水分离器的出口连通，通过在离子交换柱内放置不同的离子交换介质，可实现将废酸液中不同金属离子的置换。

所述氧化物分离器盖体上穿设有排空阀和压力检测控制开关，排空阀与压力检测控制开关通过导线电连接，排空阀作用是当氧化物分离器内部压力超载时卸压，以确保筒体内压力在安全范围内，压力检测控制开关的作用是当氧化物分离器内部压力超过设定压力值时，自动切断离心泵电源，停止输送废酸液，并通过废酸液输出口将氧化物分离器内的废酸液输送到油水分离器；然后驱动筐式旋转分离滤网逆时针旋转，通过金属颗粒物排出旋转阀门排空金属颗粒物。

所述油水分离器的长方体容器下底壁的一区和三区位置处分别设有排空口，其作用是对油水分离器排污和排空；所述长方体容器内部的二区位置下部设有加温器，使废酸液体的温度保持在大于16℃状态，可以更好的进行油水分离。

所述废酸液体输入管道上端连通于防腐离心泵出口，防腐离心泵入口连接有进液管，该进液管前端悬设于废酸槽内底壁上方，进液管前端设置有废酸滤网，防腐离心泵固定于废酸槽外侧。

所述微孔过滤器下端面上设置有反冲洗入水口，该反冲洗入水口上设有阀门，并且，所述离子交换柱下端面上设置有反冲洗出水口，该反冲洗出水口通过带有止回阀的管道连通于废酸液体输入管道上，在经过一段时间的使用过程中，微孔过滤器、离子交换柱系统内会产生残留废酸、铁离子等物质，设备将进行反冲洗工序，冲洗液通过冲洗口对滤芯冲洗后再经管道输送至离子交换柱对其进行冲洗，冲洗过程结束后冲洗液由反冲洗回流管道导入至氧化物分离器中进行重新分离。

工作原理

步骤一、废酸液的金属颗粒物（氧化物）过滤

废酸液由废酸槽被防腐离心泵抽出，通过废酸液体输入管道输送至旋转轴，此时，启动调速变速驱动电机，带动旋转轴顺时针转动（转子转速为80转/min），氧化物分离器筒体内的筐式旋转分离滤网同步随着旋转轴一起顺时针旋转，废酸液由旋转轴的出液口甩出，遇到筐式旋转分离滤网，金属颗粒物被过滤网截留，废酸液通过过滤网甩向筒体内壁，并在重力作用下，汇集到筒体底部，通过旋转产生的离心力压力、密度使氧化物分离器筒体内液体产生压力差，去除金属颗粒物的废酸液由筒体的废酸液输出口流向油水分离器，而金属颗粒物（粒径≥10μm）则存留于筐式旋转分离滤网内；当氧化物分离器内压力达到0.6mpa时，压力检测控制开关切断防腐离心泵的电源，使其停止向氧化物分离器内输送废酸液，然后改变调速变速驱动电机旋转速率，驱动旋转轴带动筐式旋转分离滤网以20转/min-500转/min的转速顺时针旋转7min后停止，然后改变调速变速驱动电机的旋转方向，驱动筐式旋转分离滤网以1-200转/min的速度逆时针旋转3min，此时筐式旋转分离滤网上的可开合百叶窗叶片打开，金属颗粒物由驱动筐式旋转分离滤网上的每个矩形窗口落在氧化物分离器筒体底部，再开启金属颗粒物排出旋转阀门，将金属颗粒物粉装袋外销；重复上述过程，可反复进行废酸液的金属颗粒物过滤过程。

步骤二、废酸液的油水分离

去除金属颗粒物后的废酸液通过筒体内的离心压力进入油水分离器，由于输送管道上设有单向截止阀，可防止去除金属颗粒物的废酸液回流到氧化物分离器筒体内；且，因为氧化物分离器内压力大于油水分离器内压力，致使氧化物分离器内液体被压力推动通过连接管道向油水分离器内流动，进行油水分离过程；这个废酸液是盐酸、水和微量油脂滴结合的混合物，稀盐酸溶液与油脂互不相容，油脂以极小的液滴状态分散于稀盐酸溶液中，称为水包油“o/w”油滴为分散相、水是连续相，分散态的油滴粒径10—100μm的细微油滴；当废酸液进入油水分离器中先经过一区的隔滤网，使废酸液产生涡流，随后受到第一减速挡板的阻力作用，液体流速下降，液体由一区下方缓慢流入二区，流动的过程中，由于隔滤网和第一减速挡板的作用，使分散态的油滴产生碰撞、交融和汇聚，促使微小油滴聚集成粒径≥50μm的油滴粒子，此时因密度差的作用油滴上浮；

为满足油滴（游离态油滴）的浮升分离条件即要遵守Stokes（斯托克斯）定理，又要做到水流处于层流状态，液体流入到有加热装置和二区聚结器的二区，二区内的液体（通过加温器加温）温度要大于16℃，使之降低液体粘度减小油滴上浮的阻力，减小流体作用在油滴上的力，保持球状油滴，避免油滴变形；鉴于油、水密度不同，单个油滴粒在密度差的作用下上浮分离，从而形成油相和水相；当浮力+重力和阻力相等时，油滴粒等速上浮；当浮力+重力大于阻力，油滴则加速上浮；细小的油滴上浮与二区聚结器碰撞聚集形成较大的油滴，经二区分离后的液体由二区上部流向三区，油相聚集在三区聚结器上部，启动脱油旋流器，把浮油提出，通过排油阀和排油管排至集油槽（图中未示出）内，加入生物酶进行生物降解，生成碳水化合物后再加入处理后的酸洗液中；“水相”下沉并由三区向四区流动，由四区的出口流出油水分离器的液体通过带防回流阀门的管道流入离子交换柱。

步骤三、去油后的废酸液中金属离子的置换

去油后的废酸液中带电溶质分子进入离子交换柱与离子交换层介质的固定相电荷基团可交换离子进行交换；主要是依赖电荷间的相互作用，利用带电分子中电荷的微小差异进行分离；离子交换层介质的固定相是离子交换剂，它是一种不溶于水的惰性高分子聚合物基质，通过共价结合电荷基团，它能与溶液中的离子基团发生交换，形成一个带电的可进行离子交换的基团，离子交换后的液体流入微孔过滤器。

步骤四、去除金属离子后的废酸液的去杂

去除金属离子后的废酸液在一定的压力下从离子交换柱流入微孔过滤器，极少量的氧化物被微孔过滤器的滤芯介质截留，过滤后的液体（游离酸恢复到80%）由带出水阀的排酸管流入储酸罐（图中未示出）。

步骤五、反冲洗

当过滤到一定阶段时，离子交换柱和微孔过滤器的进出口压差增大，微孔过滤器的滤芯及离子交换柱需要进行反冲洗，以恢复其功能；在反冲洗前需要打开反冲洗出水口连通于废酸液体输入管道上的止回阀，然后将液体注入微孔过滤器的反冲洗入水口，对微孔过滤器和离子交换柱进行反冲洗，反冲洗液体由离子交换柱的反冲洗出水口经废酸液体输入管道回流至氧化物分离器重复分离。

有益效果

本实用新型其控制容易，损件少,故障低，作业率高；由于没有高温加热，装置不产生氧化铁疤，节约了维修成本；杜绝了现有技术的处理效率低下问题；解决了现有技术生产运行不稳定,产量减低的问题；硬件投入资金成本低，包括基建和设备使中小型企业同样能够承担；由于没有添加其他化学物质，杜绝了现有技术的排放氯化氢气体、Fe2O3粉尘时收集不彻底、容易泄露等安全问题；杜绝了现有技术在生产过程中产生二次污染和废渣，氧化铁粉尘污染大气，气凝状物沉积罐底难于清理等污染环境的问题；杜绝了原处理系统中漂洗产生大量废水，消耗大量水资源的问题。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型氧化物分离器逆时针旋转时的剖视放大结构示意图。

具体实施方式

参见图1-图2所示，一种废酸液金属离子处理装置，包括废酸液体输入管道1、氧化物分离器2、油水分离器3、离子交换柱4以及微孔过滤器5；氧化物分离器2上端可转动的与废酸液体输入管道1连通；氧化物分离器2下端通过管道与油水分离器3进口连通；油水分离器3出口通过管道与离子交换柱4入水口连通；离子交换柱4出水口通过管道与微孔过滤器5连通；微孔过滤器5设有带出水阀52的排酸管51；

所述氧化物分离器2包括上端带有可开合盖体22的筒体21，筒体21下部为缩颈结构，筒体21底部分别设有金属颗粒物排出旋转阀门23以及废酸液输出口24；所述可开合盖体22上表面固定有调速变速驱动电机221，可开合盖体22中部通过轴承穿设有旋转轴25，该旋转轴25上部及中部为中空的管体结构，旋转轴25中部的管体侧壁上开设有出液口251，该旋转轴25上端通过过水滑环27与废酸液体输入管道1转动连通；可开合盖体22外部的旋转轴25上设有轴皮带轮252，该轴皮带轮252通过传动皮带与调速变速驱动电机221的动力输出轴转动连接，该旋转轴25中部和下部容置于筒体21内，且旋转轴25下端悬设于筒体21内底壁上方；筐式旋转分离滤网26匹配容置于筒体21内，且其套接固定在旋转轴25的中部和下部上；筐式旋转分离滤网26为倒置的中空的圆台体，倒置的圆台体上下端面为金属圆盘，倒置的圆台体侧壁是过滤网，倒置的圆台体中部和下部侧壁的过滤网上，纵向均匀开设有矩形窗口261，每个矩形窗口261通过绞轴匹配安装有过滤网构成的可开合百叶窗叶片262；

所述油水分离器3整体为中空的长方体容器，长方体容器的进口通过管道与废酸液输出口24连通，连通管道上设有单向截止阀31，长方体容器内的上下内侧壁上由右向左分别设有三个错位排列的液体减速挡板32，三个错位排列的液体减速挡板32将长方体容器内部分隔成四个区域，该四个区域构成蛇形排列的液体流动通道，第一液体减速挡板32设于长方体容器内部右部，第一液体减速挡板32上端、前端和后端分别固定于长方体容器内顶壁、前侧壁和后侧壁上，第一液体减速挡板32的下端悬设于长方体容器内底壁上方，第一液体减速挡板32下端和长方体容器内底壁之间构成液体流动通道，第一液体减速挡板32和长方体容器右侧壁之间的空间构成一区；第二液体减速挡板32设于长方体容器内部中部，第二液体减速挡板32下端、前端和后端分别固定于长方体容器内底壁、前侧壁和后侧壁上，第二液体减速挡板32的上端邻接于长方体容器内顶壁下方，第二液体减速挡板32上端和长方体容器内顶壁之间构成液体流动通道，第二液体减速挡板32和第一液体减速挡板32之间的空间构成二区；第三液体减速挡板32设于长方体容器内部左部，第三液体减速挡板32上端、前端和后端分别固定于长方体容器内顶壁、前侧壁和后侧壁上，第三液体减速挡板32的下端悬设于长方体容器内底壁上方，第三液体减速挡板32下端和长方体容器内底壁之间构成液体流动通道，第三液体减速挡板32和第二液体减速挡板32之间的空间构成三区，第三液体减速挡板32和长方体容器左侧壁之间的空间构成四区；长方体容器的进口所在侧壁和第一液体减速挡板32之间夹设有圆柱体形状的隔滤网33，该隔滤网33位置对应于长方体容器的进口位置，所述第一液体减速挡板32和第二液体减速挡板32之间夹设固定有二区聚结器34，该二区聚结器34前后端面分别固定于长方体容器的前后端壁上，二区聚结器34的厚度小于第二液体减速挡板32上端和第一液体减速挡板32下端之间的垂线距离，所述第二液体减速挡板32和第三液体减速挡板32之间夹设固定有三区聚结器35，该三区聚结器35前后端面分别固定于长方体容器的前后端壁上，三区聚结器35的厚度小于第二液体减速挡板32上端和第三液体减速挡板32下端之间的垂线距离；三区聚结器35上方靠近第三液体减速挡板32的长方体容器的内顶壁处穿设有脱油旋流器36，该脱油旋流器36下端与三区聚结器35上表面相邻接，脱油旋流器36上端露设于长方体容器外，且该脱油旋流器36上端连接有带排油阀371的排油管37；四区上端的长方体容器顶壁设有可开合封盖38；四区的长方体容器左端壁上部设有出口；

所述离子交换柱4入水口通过带防回流阀门41的管道与油水分离器3的出口连通。

所述氧化物分离器2盖体22上穿设有排空阀222和压力检测控制开关223，排空阀222与压力检测控制开关223通过导线电连接。

所述油水分离器3的长方体容器下底壁的一区和三区位置处分别设有排空口；所述长方体容器内部的二区位置下部设有加温器39。

所述废酸液体输入管道1上端连通于防腐离心泵6出口，防腐离心泵6入口连接有进液管61，该进液管61前端悬设于废酸槽7内底壁上方，进液管61前端设置有废酸滤网62，防腐离心泵6固定于废酸槽7外侧。

所述微孔过滤器5下端面上设置有反冲洗入水口53，该反冲洗入水口53上设有阀门54，并且，所述离子交换柱4下端面上设置有反冲洗出水口42，该反冲洗出水口42通过带有止回阀43的管道连通于废酸液体输入管道1上。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。