本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，特別涉及一種利用含鋁電拋液和含氟廢水資源化回收酸液的方法，將含氟廢水預(yù)處理后收集至儲(chǔ)存槽1中，將含鋁電拋液預(yù)處理后收集至儲(chǔ)存槽2中;取儲(chǔ)存槽1中的含氟廢水和儲(chǔ)存槽2中的含鋁電拋液在反應(yīng)釜中進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)溫度為10‑110℃，反應(yīng)壓力為1‑5Kg，反應(yīng)時(shí)間為1‑5小時(shí)，攪拌轉(zhuǎn)速為100‑300rpm;將反應(yīng)釜中的反應(yīng)料排至沉降槽中沉淀0.5‑2小時(shí)，將沉降槽中的沉淀物打入壓濾機(jī)脫水，得到冰晶石;將沉降槽中的酸液排至回用槽中待用。本發(fā)明利用含鋁電拋液和含氟廢水混合反應(yīng)，生成六氟鋁酸鈉沉淀，并將酸液回收利用，實(shí)現(xiàn)了氟、酸液資源的回收利用，能耗低，不造成二次污染，成本低。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種利用含鋁電拋液和含氟廢水資源化回收酸液的方法，其步驟包括：
(1)將含氟廢水經(jīng)過預(yù)處理后收集至儲(chǔ)存槽1中，將含鋁電拋液經(jīng)過預(yù)處理后收集至儲(chǔ)存槽2中;儲(chǔ)存槽1中設(shè)有氟離子分析儀，測(cè)試氟離子濃度;采用ICP光譜儀，對(duì)儲(chǔ)存槽2中廢液鋁離子進(jìn)行測(cè)定;
(2)取儲(chǔ)存槽1中的含氟廢水和儲(chǔ)存槽2中的含鋁電拋液在反應(yīng)釜中進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)溫度為10-110℃，反應(yīng)壓力為1-5kg，反應(yīng)時(shí)間為1-5小時(shí)，攪拌轉(zhuǎn)速為100-300rpm;
(3)將反應(yīng)釜中的反應(yīng)料排至沉降槽中沉淀0.5-2小時(shí)，沉降槽中形成的六氟合氯酸鈉沉淀物打入壓濾機(jī)脫水，得到冰晶石;將沉降槽中的上清液排至回用槽中，實(shí)現(xiàn)酸液回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁電拋液和含氟廢水資源化回收酸液的方法，其特征在于：所述步驟(1)中的含氟廢水為經(jīng)過預(yù)處理后的冶煉廠的廢水，該廢水中pH為1-4，F(xiàn)-濃度為0.5-4g/L，SO42-濃度為10-30g/L，Na+濃度為0.5-2g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁電拋液和含氟廢水資源化回收酸液的方法，其特征在于：所述步驟(1)中的含鋁電拋液pH為1-4，Al3+濃度大于20g/L、PO43-濃度為10-30g/L、SO42-濃度為10-30g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁電拋液和含氟廢水資源化回收酸液的方法，其特征在于：所述步驟(2)中的反應(yīng)釜中的鋁離子、鈉離子和氟離子的摩爾比1:3:6，pH值為1-4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁電拋液和含氟廢水資源化回收酸液的方法，其特征在于：所述步驟(2)中，反應(yīng)釜的加熱方式為蒸汽加熱，反應(yīng)溫度為40-60℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁電拋液和含氟廢水資源化回收酸液的方法，其特征在于：所述步驟(2)中，反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，反應(yīng)壓力為2kg，反應(yīng)釜的攪拌轉(zhuǎn)速為120rpm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁電拋液和含氟廢水資源化回收酸液的方法，其特征在于：所述步驟(3)中，沉降槽中沉淀時(shí)間為1小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁電拋液和含氟廢水資源化回收酸液的方法，其特征在于：所述步驟(3)中，回用槽中的酸液pH為1-4、SO42-濃度為10-30mg/L、PO43-濃度為100-300mg/L，Na+濃度為100-300mg/L，Al3+濃度為0-3g/L，F(xiàn)-濃度小于100mg/L。
說明書
一種利用含鋁電拋液和含氟廢水資源化回收酸液的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，特別涉及一種利用含鋁電拋液和含氟廢水資源化回收酸液的方法。
背景技術(shù)
冶煉行業(yè)在生產(chǎn)過程中使用氟鹽及氟化物，消耗酸、堿、鹽類等水溶液，采用化學(xué)方法提取所需金屬組分，然后用水溶液電解等方法制取金屬，所產(chǎn)生的含氟廢水，直接排放對(duì)環(huán)境造成很大的污染。目前常見處理工藝一般采用多次化學(xué)沉淀處理，使氟離子以氟化鈣沉淀去除，因氟化鈣溶于酸，該方法利用添加堿液提高溶液pH，添加鈣鹽，使氟離子以氟化鈣形式沉淀;反應(yīng)后生成的氟化鈣包裹在氯化鈣表面，使氯化鈣反應(yīng)不能完全，反應(yīng)生成大量的污泥，且該污泥不具利用價(jià)值，因此現(xiàn)有的處理工藝存在技術(shù)缺陷。
中國發(fā)明專利(公開號(hào)CN102079534A)公開了“一種電解鋁含氟廢渣生產(chǎn)冰晶石的方法”，利用含氟廢渣與濃度為98%的濃硫酸在150℃～450℃的溫度下反應(yīng)5小時(shí)-12小時(shí)，反應(yīng)后的固體硫酸鈉和硫酸鋁與濃度為20%-40%的氫氟酸在20℃～40℃下攪拌反應(yīng)生成冰晶石。該方法利用了含氟廢渣，反應(yīng)中添加了濃硫酸，高溫下生成冰晶石沉淀，但反應(yīng)中添加了濃硫酸，且反應(yīng)溫度較高，反應(yīng)時(shí)間長，對(duì)設(shè)備安全性要求高，處理成本高。
中國發(fā)明專利(公開號(hào)CN1865173B)公開了“含氟廢水處理方法及其處理劑”，利用調(diào)整含氟廢水的酸堿度，使所述含氟廢水中的陽離子形成金屬氫氧化物沉淀并予以濾除，再通過投加含鋁化合物、含鈉化合物以及含氯化合物組成處理劑，與廢水中氟離子形成冰晶石沉淀。處理后的廢水可直接排放。該方法是利用添加額外的堿化合物和鋁鹽鈉鹽，投加化學(xué)藥劑會(huì)產(chǎn)生新的費(fèi)用;但處理后的廢水有效成分含量低，只能直接排放，不能達(dá)到資源化利用的目的。
汽車零配件電鍍廠電拋氧化線上的酸洗拋光劑，即含鋁電拋液，主要成分為硫酸、磷酸，隨著氧化線酸洗時(shí)間變長，鋁離子含量增加，當(dāng)電拋液中鋁離子含量超過20g/L，酸洗效果變差，需更換電拋液，廢棄電拋液做廢水處理，造成資源的浪費(fèi)。
所以，如何合理化利用這些廢水，變廢為寶，將廢水資源化利用和回收，不管從經(jīng)濟(jì)方面還是從社會(huì)方面，都是急需解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
由于冰晶石反應(yīng)中需要鋁離子和酸，本發(fā)明創(chuàng)造性地提出將含氟廢水和電拋液兩種廢液混合，以廢治廢，并實(shí)現(xiàn)資源化回收。
本發(fā)明提供了一種利用含鋁電拋液和含氟廢水資源化回收酸液的方法，該方法利用含鋁電拋液與含氟廢水在酸性條件下反應(yīng)生成冰晶石，并將其濾液回收再利用，整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了氟、酸資源的回收利用。該方法反應(yīng)效率高、能耗低且不造成二次污染。
本發(fā)明采用的含氟廢水是冶煉廠采用化學(xué)方法提取所需金屬組分產(chǎn)生的含氟廢水，該含氟廢水中主要含有H+、F-、SO42-、Na+等離子。
本發(fā)明采用的含鋁電拋液，是汽車零配件電鍍廠電拋氧化線上的酸洗拋光劑，主要成分為硫酸、磷酸，隨著氧化線酸洗時(shí)間變長，鋁離子含量大于20g/l成為廢液。該鋁電拋液中主要含有Al3+、PO43-、SO42-。
本發(fā)明將兩股廢水通過自動(dòng)化控制程序，將含氟廢水和含鋁電拋液分別通過石英砂過濾器預(yù)處理，去除大顆粒雜質(zhì)。經(jīng)過預(yù)處理后的廢水，按照一定比例輸送至反應(yīng)釜進(jìn)行混合反應(yīng)，混合液pH介于1～4。通過在線控制系統(tǒng)，控制反應(yīng)溫度在10～110℃，利用蒸汽對(duì)反應(yīng)釜加熱，反應(yīng)壓力1～5kg，反應(yīng)1～5小時(shí)，對(duì)溶液進(jìn)行攪拌，攪拌速率為100～300rpm，生成六氟合鋁酸鈉沉淀，反應(yīng)后的酸液中含有H+、PO43-、SO42-離子以及微量的Na+離子，該酸液可回用至冶煉生產(chǎn)線，完成酸資源的回收利用。產(chǎn)生的六氟合鋁酸鈉進(jìn)行壓濾得到冰晶石，完成氟資源的回收利用，使污水處理達(dá)到資源化回用的目的。
反應(yīng)方程式如下：
Al3++3Na++6F-→Na3AlF6
本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
一種利用含鋁電拋液和含氟廢水資源化回收酸液的方法，其步驟包括：
(1)將含氟廢水經(jīng)過預(yù)處理后收集至儲(chǔ)存槽1中，將含鋁電拋液經(jīng)過預(yù)處理后收集至儲(chǔ)存槽2中;儲(chǔ)存槽1中設(shè)有氟離子在線分析儀，測(cè)試氟離子濃度;儲(chǔ)存槽2中電拋液采用ICP光譜儀測(cè)試鋁離子濃度;
(2)取儲(chǔ)存槽1中的含氟廢水和儲(chǔ)存槽2中的含鋁電拋液在反應(yīng)釜中進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)溫度為10-110℃，反應(yīng)壓力為1-5Kg，反應(yīng)時(shí)間為1-5小時(shí)，攪拌轉(zhuǎn)速為100-300rpm;反應(yīng)溫度過低，反應(yīng)效率降低，反應(yīng)后溶液氟離子濃度過高，無法回用;反應(yīng)溫度過高，運(yùn)行成本增加，降低經(jīng)濟(jì)效益。
(3)將反應(yīng)釜中的反應(yīng)料排至沉降槽中沉淀0.5-2小時(shí)，沉降槽中形成的六氟合氯酸鈉沉淀物打入壓濾機(jī)脫水，得到冰晶石;將沉降槽中的上清液排至回用槽中，實(shí)現(xiàn)酸液回收。
所述步驟(1)中的含氟廢水為經(jīng)過預(yù)處理后的冶煉廠的廢水，該廢水中的pH為1-4。將含氟廢水通過預(yù)處理，預(yù)處理包括石英砂過濾器，材質(zhì)碳鋼襯膠，耐腐蝕，可以去除氟廢液中的大顆粒雜質(zhì)，確保雜質(zhì)不影響后續(xù)的冰晶石的晶體生長穩(wěn)定，影響晶體生長速度。該廢水中的F-濃度為0.5-4g/L，SO42-濃度為10-30g/L，Na+濃度為0.5-2g/L。
所述步驟(1)中的含鋁電拋液的pH為1-4，Al3+濃度大于20g/L。將含鋁電拋液通過石英砂過濾預(yù)處理，去除廢液中的大顆粒雜質(zhì)，確保雜質(zhì)不影響后續(xù)的冰晶石的晶體生長穩(wěn)定，從而也確保了晶體生長速度。該廢水中的Al3+濃度大于20g/L、PO43-濃度為10-30g/L、SO42-濃度為10-30g/L。
所述步驟(2)中的反應(yīng)釜中的鋁離子、鈉離子和氟離子的比較優(yōu)反應(yīng)摩爾比1:3:6，pH值為1-4。
優(yōu)選的，所述步驟(2)中，反應(yīng)釜的加熱方式為蒸汽加熱，反應(yīng)溫度為40-60℃。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述步驟(2)中，反應(yīng)釜的加熱方式為蒸汽加熱，反應(yīng)溫度為50℃。常溫下，含鋁電拋液和含氟廢水反應(yīng)不完全，所以要對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行蒸汽加熱，以加快反應(yīng)速率。反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，反應(yīng)壓力為2kg，反應(yīng)釜的攪拌轉(zhuǎn)速為120rpm。控制反應(yīng)溫度、壓力、攪拌速率等因素，有效提高了反應(yīng)效率，使沉淀反應(yīng)效率大于80%，有效去除廢液中的氟離子，使氟離子濃度降低到可回用范圍內(nèi)。
優(yōu)選的，述步驟(3)中，沉降槽中沉淀時(shí)間為1小時(shí)。1小時(shí)以內(nèi)，沉降速率隨沉降時(shí)間增加而加快，到達(dá)一定時(shí)間后沉降速率變慢，變得平緩;選擇沉淀時(shí)間為1小時(shí)，沉淀基本完成;
所述步驟(3)中，所述回用槽中的pH為1-4，SO42-濃度為10-30mg/L、PO43-濃度為100-300mg/L，Na+濃度為100-300mg/L，Al3+濃度為0-3g/L，F(xiàn)-濃度小于100mg/L。
在回用槽中設(shè)有pH在線分析儀和氟離子檢測(cè)儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)回用酸pH值和氟離子濃度，使回收槽中的酸液符合回用的標(biāo)準(zhǔn)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于：
(1)本發(fā)明創(chuàng)造性的提出利用含氟廢水和含鋁電拋液混合反應(yīng)，以廢治廢并實(shí)現(xiàn)資源化回收，實(shí)現(xiàn)了氟、酸液資源的回收利用，能耗低，不造成二次污染，具有較大的經(jīng)濟(jì)利益和環(huán)保利益。
(2)本發(fā)明的預(yù)處理技術(shù)，有利于減輕后續(xù)反應(yīng)設(shè)備運(yùn)行壓力，保證了整套系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
(3)本發(fā)明的資源化方法降低了廢水排放的環(huán)境影響因素，無需加入其它的化學(xué)品，無需調(diào)整溶液pH，降低了處理成本。
