本文關(guān)鍵詞：硫酸燒渣酸浸廢鹽酸資源化及MVR蒸餾工藝設(shè)計

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【摘要】：硫鐵礦制酸是我國硫酸制造行業(yè)的主要生產(chǎn)工藝,該過程產(chǎn)生的硫酸燒渣常采用鹽酸或硫酸浸出處理以回收其中的資源,但酸浸產(chǎn)生的高酸度、高重金屬離子的硫酸燒渣酸浸廢液卻鮮少得到資源化處理利用。硫酸燒渣酸浸廢液中含有大量的鹽酸及鐵、銅、鋅、砷等重金屬離子,處理難度較高,若將其直接排放不僅會對水體、土壤、構(gòu)筑物甚至人體造成嚴(yán)重污染及危害,而且還是極大的資源浪費。因此,尋找一種經(jīng)濟可行的硫酸燒渣酸浸廢液資源化處理方法是非常有必要的。近年來,減壓蒸餾結(jié)晶法越來越多的被用于處理工業(yè)廢水,該法能夠?qū)崿F(xiàn)易揮發(fā)組分從廢水蒸發(fā)分離、高濃度組分在濃縮過程中結(jié)晶分離,因而十分適用于處理含有大量鹽酸和高濃度鐵離子的硫酸燒渣酸浸廢鹽酸。本研究采用減壓蒸餾結(jié)晶法處理取自云南省建水縣某公司500t/d硫酸渣綜合回收利用建設(shè)項目的硫酸燒渣酸浸廢鹽酸,探討了蒸餾過程中蒸餾速率、蒸汽濃度的變化情況并對產(chǎn)生的結(jié)晶進(jìn)行了XPS和XRD成分分析。通過正交試驗研究了蒸餾時間、蒸餾溫度與真空度對硫酸燒渣酸浸廢鹽酸減壓蒸餾的鹽酸回收率、回收鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)與結(jié)晶產(chǎn)量的影響,得出減壓蒸餾的最佳工藝條件,并以此為依據(jù)設(shè)計了MVR減壓蒸餾工藝,為硫鐵礦制酸企業(yè)提供了一種經(jīng)濟可行的硫酸燒渣酸浸廢鹽酸的資源化處置方法。本文主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下：(1)在115℃溫度條件下對硫酸燒渣酸浸廢鹽酸進(jìn)行常壓蒸餾,結(jié)果表明其蒸餾過程可分為快速蒸水階段、加速蒸酸階段和高速蒸酸階段。以蒸餾量80%作為蒸餾終點時的鹽酸回收率能夠達(dá)到64.93%,回收鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為5.54%；蒸餾結(jié)晶產(chǎn)量為7.4335g/L,主要成分為FeCl3等。(2)考察了蒸餾時間、蒸餾溫度與真空度對硫酸燒渣酸浸廢鹽酸減壓蒸餾效果的影響,選擇鹽酸回收率、回收鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)與結(jié)晶產(chǎn)量作為考察目標(biāo),設(shè)計了三因素五水平正交試驗。實驗結(jié)果表明其最佳實驗條件為蒸餾時間130min、蒸餾溫度120℃、真空度0.09MPa,該條件下的鹽酸回收率為75.86%、回收鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.69%、結(jié)晶產(chǎn)量為14.0826g�？紤]能耗時的最佳工藝條件為蒸餾時間130min、蒸餾溫度110℃、真空度0.06MPa,該條件下的鹽酸回收率為77.41%、回收鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.71%、結(jié)晶產(chǎn)量為11.2373g。(3)設(shè)計了一套以板式蒸發(fā)器、絲網(wǎng)分離器、羅茨式壓縮機等作為裝置主體的MVR減壓蒸餾裝置。設(shè)計計算結(jié)果為：當(dāng)處理規(guī)模100t/d、廢水鹽酸含量7%、鐵含量18g/L時,該工藝需要的預(yù)熱器換熱面積為11.13m2,外部電加熱功率為79.5620kW板式蒸發(fā)器換熱面積為138.84m2;羅茨式壓縮機功率為88.8823kW;分離器尺寸為Φ1.41×2.11m,容積為3.27m3。而該裝置總投資179.79萬元,運行費用為123.55萬元／年,產(chǎn)品出售可獲利121.14萬元／年,考慮節(jié)省了原委托處理費用50萬元／年,該工藝在4年后開始盈利。
【關(guān)鍵詞】：硫酸燒渣酸浸廢鹽酸 蒸餾 結(jié)晶 MVR 資源化 工藝設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X781.3
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第一章 緒論14-32
• 1.1 引言14-15
• 1.2 硫酸燒渣酸浸廢液綜述15-22
• 1.2.1 硫酸燒渣酸浸廢液的來源及危害15-17
• 1.2.2 硫酸燒渣酸浸廢液的處理現(xiàn)狀17-22
• 1.2.2.1 中和沉淀法17-18
• 1.2.2.2 鐵粉法18
• 1.2.2.3 硫化物沉淀法18-19
• 1.2.2.4 吸附法19
• 1.2.2.5 離子交換法19
• 1.2.2.6 膜分離法19-20
• 1.2.2.7 電解法20
• 1.2.2.8 高溫培燒法20
• 1.2.2.9 蒸餾結(jié)晶法20-22
• 1.3 MVR蒸餾工藝綜述22-28
• 1.3.1 MVR蒸餾工藝22
• 1.3.2 MVR蒸餾裝置的組成22-27
• 1.3.2.1 預(yù)熱器23
• 1.3.2.2 蒸發(fā)器23-26
• 1.3.2.3 分離機26
• 1.3.2.3 壓縮機26-27
• 1.3.3 MVR蒸餾工藝的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀27
• 1.3.4 MVR蒸餾工藝的應(yīng)用27-28
• 1.3.4.1 制鹽27-28
• 1.3.4.2 海水淡化28
• 1.3.4.3 廢水處理28
• 1.3.4.4 其他領(lǐng)域28
• 1.4 本課題研究的目的、意義與內(nèi)容28-32
• 1.4.1 研究目的與意義28-29
• 1.4.2 研究內(nèi)容29-30
• 1.4.3 論文創(chuàng)新點30-32
• 第二章 試驗樣品及方法32-38
• 2.1 實驗原料、試劑及設(shè)備32
• 2.1.1 實驗原料32
• 2.1.2 實驗試劑及設(shè)備32
• 2.2 分析測定方法32-38
• 2.2.1 酸度的測定32-34
• 2.2.2 氯離子的測定34-35
• 2.2.3 鐵離子的測定35
• 2.2.4 砷離子的測定35-36
• 2.2.5 測定結(jié)果36-38
• 第三章 蒸餾過程組分走向研究38-46
• 3.1 實驗方法38
• 3.2 結(jié)果與討論38-45
• 3.2.1 蒸餾速率的變化38-40
• 3.2.2 冷凝液酸度的變化40-41
• 3.2.3 蒸餾過程酸平衡41-42
• 3.2.4 結(jié)晶成分分析42-45
• 3.2.4.1 X射線衍射(XRD)42-43
• 3.2.4.2 光電子能譜(XPS)43-45
• 3.3 本章小結(jié)45-46
• 第四章 減壓蒸餾最佳實驗條件研究46-56
• 4.1 實驗及測定方法46-47
• 4.2 正交實驗結(jié)果討論47-55
• 4.2.1 對鹽酸回收率的影響50-52
• 4.2.2 對回收鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響52-53
• 4.2.3 對結(jié)晶產(chǎn)量的影響53-54
• 4.2.4 最佳條件54-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 第五章 工藝設(shè)計56-70
• 5.1 設(shè)計背景56-57
• 5.2 工藝流程57-58
• 5.3 設(shè)備選型與組合58-61
• 5.3.1 蒸發(fā)器選型58-59
• 5.3.2 氣液分離器選型59
• 5.3.3 壓縮機選型59-60
• 5.3.4 設(shè)備組合60-61
• 5.4 設(shè)計計算61-66
• 5.4.1 相關(guān)參數(shù)設(shè)定61-62
• 5.4.2 預(yù)熱器設(shè)計計算62-63
• 5.4.3 板式蒸發(fā)器計算63-64
• 5.4.4 壓縮機功率計算64
• 5.4.5 分離器設(shè)計計算64-65
• 5.4.6 MVR減壓蒸餾設(shè)備設(shè)計匯總表65-66
• 5.5 工程經(jīng)濟分析66-68
• 5.5.1 工程投資概算66-67
• 5.5.1.1 主要設(shè)備費66
• 5.5.1.2 其他費用66-67
• 5.5.1.3 總投資67
• 5.5.2 運行費用67
• 5.5.2.1 熱電費及水費67
• 5.5.2.2 人工費用67
• 5.5.2.3 總運行費用67
• 5.5.3 產(chǎn)品收益67-68
• 5.5.4 經(jīng)濟可行性分析68
• 5.6 本章小結(jié)68-70
• 第六章 結(jié)論與展望70-74
• 6.1 結(jié)論70-72
• 6.2 展望72-74
• 致謝74-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 附錄A 攻讀碩士期間發(fā)表論文目錄82-84
• 附錄B 攻讀碩士學(xué)位期間參與科研項目84

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本文編號：547393