综合利用含稀硫酸废水的方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种综合利用含稀硫酸废水的方法。
背景技术
石膏是一种应用非常广泛的非金属矿物，与水泥、石灰一起并列为传统的三大无机胶凝材料，现今石膏材料作为墙体材料、装饰装修材料、功能性材料等大量应用于人们的日常生活中。石膏材料的主要生产原料分为天然石膏和工业副产石膏，随着国家环保政策的日趋严格，天然石膏开采受限，越来越多的工业副产石膏被用于石膏材料的加工，其中脱硫石膏、磷石膏的应用最为广泛。
目前，对于含稀硫酸废水酸浓为3％～10％的废水的主要处理方法为：使用生石灰、熟石灰进行中和，中和过程控制pH大于10，生成溶解度较小的二水硫酸钙，同时在pH大于10的条件下，废水中的铁、铜、锌、镉等金属水解为氢氧化物进渣，由于中和渣中含有较多重金属离子，废水中和渣多为危废，因此中和渣经过压滤机脱水后多数是入危废渣库堆存，基本没有综合利用价值，同时这种危废渣料在后续的贮存、管理过程存在较大环保隐患，将加重企业环保压力，严重影响企业的发展、效益。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种综合利用湿法炼锌过程中含稀酸的硫酸锌溶液的方法，采用该方法可以将含稀硫酸废水转化为高品质的β型石膏粉，实现了稀硫酸废水的资源化、高值化利用，有利于提升企业效益，满足国家对产业绿色发展、节能减排的要求的优点。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种综合利用含稀硫酸废水的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
(1)将含稀硫酸废水与石灰石浆混合进行中和反应，然后添加絮凝剂提浓，以便得到石膏浆料；
(2)将所述石膏浆料进行脱杂处理，以便得到高纯石膏；
(3)将所述高纯石膏进行煅烧，以便得到β型石膏粉熟料；
(4)将所述β型石膏粉熟料冷却后进行陈化；
(5)将步骤(4)得到的陈化后料进行球磨改性，以便得到β型石膏粉成品。
根据本发明实施例的综合利用含稀硫酸废水的方法通过将石灰石浆与含稀硫酸废水混合进行中和反应，可以有效回收利用废水中的硫酸资源，然后经絮凝剂提浓后将其转化为石膏浆料，再经脱杂处理，可以有效去除石膏浆料中的重金属离子，然后对脱杂后的高纯石膏进行煅烧，可以脱去高纯石膏上全部附着水及部分结晶水，得到高品质的β型石膏粉熟料，然后将其冷却后进行陈化，实现少量过烧单体石膏及生料石膏向半水石膏的转变，提升石膏粉品质，再经过粉磨设备改变颗粒级配，提高比表面积，提升性能，产出β型石膏粉成品，该β型石膏粉成品白度大于80％，2小时抗折强度大于3.5MPa，2小时抗压强度大于8.5MPa。由此，采用该方法可以将含稀硫酸废水转化为高品质的β型石膏粉，实现了稀硫酸废水的资源化、高值化利用，有利于提升企业效益，满足国家对产业绿色发展、节能减排的要求的优点。
另外，根据本发明上述实施例的综合利用含稀硫酸废水的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述含稀硫酸废水来自于污水处理过程中，其酸度为55～180g/L。由此，显著提高石膏产率。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述石灰石浆为使用纯度不低于99％的CaCO3配置的浓度为20～40wt％浆料。由此，显著提高石膏品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述中和反应的温度为50～80摄氏度，并且所述中和反应的终点pH为1.5～2.5。由此，显著提高石膏品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述石膏浆料为添加絮凝剂提浓前的20～35％。由此，显著提高石膏品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述脱杂处理过程使用离心机对所述石膏浆料进行脱液。由此，显著提高石膏品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述煅烧在蒸汽煅烧窑中进行，所述煅烧温度为120～160摄氏度。由此，显著提高石膏品质。
在本发明的一些实施例中，所述蒸汽煅烧窑中的蒸汽热源为1.5～2.0MPa、温度不低于220摄氏度的过热蒸汽。由此，显著提高石膏品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，将所述β型石膏粉熟料冷却至80～120摄氏度，所述陈化时间为2～5小时。由此，显著提高石膏品质。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的综合利用含稀硫酸废水的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种综合利用含稀硫酸废水的方法。根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：
S100：将含稀硫酸废水与石灰石浆混合进行中和反应，然后添加絮凝剂提浓
该步骤中，将含稀硫酸废水与石灰石浆混合进行中和反应与石灰石浆混合进行中和反应，然后添加絮凝剂提浓，得到石膏浆料。具体的，该含稀硫酸废水来源及组成：来自制酸系统烟气净化系统，具体为精矿经焙烧后产出的烟气经收尘后，使用生产水对经收尘后烟气进行洗涤净化，并对净化液进行沉降液固分离后所得溶液；主要成分：H2SO455～180g/L，)，并且其酸度为55～180g/L，石灰石浆为使用纯度不低于99％的CaCO3配置的浓度为20～40wt％浆料，通过将二者在50～80摄氏度下混合(温度过低时反应速度慢，同时低温不利于反应产出的CaSO4·2H2O晶体的长大，造成过滤困难，最终影响石膏品质)，并且按梯度控制含稀硫酸废水的(按酸度梯度控制主要目的在于：一方面由于硫酸锌溶液中含铁较高，若不分级、按梯度中和降酸，则可能造成大量石灰加入后出现局部过碱现象，铁水解进入石膏中，严重影响石膏品级；另一方面，按酸度梯度控制，同样有利于CaSO4·2H2O晶体的逐级长大，有利于提升石膏品级)酸度，使得硫酸与石灰石浆发生反应，并且控制中和反应终点pH为1.5～2.5(pH过高时，一旦控制不当，容易造成铁水解进入石膏渣，严重影响石膏品级；pH过低时，溶液残余酸量过大，对下一道工序对溶液中其他有价金属的回收造成影响)，生成含有硫酸钙沉淀的中和后液，然后对添加絮凝剂(例如655S#絮凝剂)提浓，石膏浆料为添加絮凝剂提浓前的20～35％，得到石膏浆料，该石膏浆料中石膏的主要成分为CaSO4·2H2O，纯度大于95％。
S200：将石膏浆料进行脱杂处理
该步骤中，将上述得到的石膏浆料进行脱杂处理，得到高纯石膏。具体的，脱杂处理过程使用离心机对石膏浆料进行脱液，无需洗渣，(由于该类废水成分相对简单，本身石膏中夹带较少，同时严格控制中和的终点pH，确保重金属离子不会沉降入渣，因此无需洗渣即可确保较高)有效去除石膏浆料中的Zn、Fe、As等重金属离子，最后经离心机脱水得到含水低于10％以及Zn、Fe、As等重金属离子总量小于0.01％的高纯石膏。
S300：将高纯石膏进行煅烧
该步骤中，将上述得到的高纯石膏在蒸汽煅烧窑中煅烧，煅烧温度为120～160摄氏度(石膏煅烧的主要原理为：将石膏(主要成分CaSO4·2H2O)原料投入至煅烧窑中，将石膏中含有的游离水全部脱除，结晶水部分脱除，煅烧温度过低则游离水脱除不完全，温度过高则可能将全部结晶水全部脱出，均不能得到所需产品)，脱去在高纯石膏上的全部附着水及部分结晶水，得到半水石膏(CaSO4·0.5H2O)，即β型石膏粉熟料。具体的，蒸汽煅烧窑中的蒸汽热源为1.5～2.0MPa、温度不低于220摄氏度的过热蒸汽(保证热源压力、温度均是为了保证煅烧效果，即脱除全部游离水和部分结晶水)。
S400：将β型石膏粉熟料冷却后进行陈化
该步骤中，将上述得到的β型石膏粉熟料冷却至80～120摄氏度，然后进行陈化2～5小时，实现β型石膏粉熟料中少量过烧单体石膏及生料石膏向半水石膏的转变，提升石膏粉品质。
S500：将步骤S400得到的陈化后料进行球磨改性
该步骤中，将上述步骤S400得到的陈化后料经粉磨设备改变其颗粒级配，提高其比表面积，提升性能，得到β型石膏粉成品。具体的，该β型石膏粉成品白度大于80％，2小时抗折强度大于3.5MPa，2小时抗压强度大于8.5MPa。需要说明的是，该步骤中对陈化后料球磨粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
根据本发明实施例的综合利用含稀硫酸废水的方法通过将石灰石浆与含稀硫酸废水混合进行中和反应，可以有效回收利用废水中的硫酸资源，然后经絮凝剂提浓后将其转化为石膏浆料，再经脱杂处理，可以有效去除石膏浆料中的重金属离子，然后对脱杂后的高纯石膏进行煅烧，可以脱去高纯石膏上全部附着水及部分结晶水，得到高品质的β型石膏粉熟料，然后将其冷却后进行陈化，实现少量过烧单体石膏及生料石膏向半水石膏的转变，提升石膏粉品质，再经过粉磨设备改变颗粒级配，提高比表面积，提升性能，产出β型石膏粉成品，该β型石膏粉成品白度大于80％，2小时抗折强度大于3.5MPa，2小时抗压强度大于8.5MPa。由此，采用该方法可以将含稀硫酸废水转化为高品质的β型石膏粉，实现了稀硫酸废水的资源化、高值化利用，有利于提升企业效益，满足国家对产业绿色发展、节能减排的要求的优点。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
使用纯度大于99％的石灰石配置成的浓度25％的石灰石浆中和酸度为80g/L的废水，石灰石浆分三个点均匀加入，分别控制三个加入点中和后污水酸度为50g/L、30g/L、10g/L，添加655S#絮凝剂将矿浆浓度提升至25％，然后将石膏浆料通过泵送至全自动专用污水石膏离心机进行脱杂处理，脱杂过程进行浆料溶液的脱除，脱水后得到的高纯石膏含水小于10％，Zn、Fe、As等重金属总量小于0.01％，将高纯石膏通过皮带转运后，通过螺旋给料机连续送至蒸汽煅烧窑头部，煅烧窑中通入压力为1.8MPa、温度230℃的过热蒸汽，保证煅烧窑内温度为150℃，煅烧时间2h，经煅烧后的产出的β型石膏粉熟料由尾部排出，β型石膏粉熟料转运至冷却器冷却至100℃，再转运进入陈化仓进行3h陈化处理，实现少量过烧单体石膏及生料石膏向半水石膏的转变，经陈化处理的β型石膏粉熟料再经过超细粉碎磨机进行改型粉磨，改变颗粒级配，提高比表面积，提升性能，产出β型石膏粉成品，该β型石膏粉成品，白度85％，2小时抗折强度3.7MPa，2小时抗压强度8.6MPa。
实施例2
使用纯度大于99％的石灰石配置成的浓度30％的石灰石浆中和酸度为90g/L的废水，石灰石浆分三个点均匀加入，分别控制三个加入点中和后污水酸度为55g/L、25g/L、8g/L，添加655S#絮凝剂将矿浆浓度提升至30％，然后将石膏浆料通过泵送至全自动专用污水石膏离心机进行脱杂处理，脱杂过程进行浆料溶液的脱除，脱水后得到的高纯石膏含水小于10％，Zn、Fe、As等重金属总量小于0.01％，将高纯石膏通过皮带转运后，通过螺旋给料机连续送至蒸汽煅烧窑头部，煅烧窑中通入压力为1.8MPa、温度235℃的过热蒸汽，保证煅烧窑内温度为155℃，煅烧时间2h，经煅烧后的产出的β型石膏粉熟料由尾部排出，β型石膏粉熟料转运至冷却器冷却至90℃，再转运进入陈化仓进行2h陈化处理，实现少量过烧单体石膏及生料石膏向半水石膏的转变，经陈化处理的β型石膏粉熟料再经过超细粉碎磨机进行改型粉磨，改变颗粒级配，提高比表面积，提升性能，产出β型石膏粉成品，该β型石膏粉成品白度85％，2小时抗折强度3.7MPa，2小时抗压强度8.7MPa。
实施例3
使用纯度大于99％的石灰石配置成的浓度30％的石灰石浆中和酸度为100g/L的废水，石灰石浆分三个点均匀加入，分别控制三个加入点中和后污水酸度为65g/L、35g/L、5g/L，添加655S#絮凝剂将矿浆浓度提升至35％，然后将石膏浆料通过泵送至全自动专用污水石膏离心机进行脱杂处理，脱杂过程进行浆料溶液的脱除，脱水后得到的高纯石膏含水小于10％，Zn、Fe、As等重金属总量小于0.01％，将高纯石膏通过皮带转运后，通过螺旋给料机连续送至蒸汽煅烧窑头部，煅烧窑中通入压力为1.8MPa、温度240℃的过热蒸汽，保证煅烧窑内温度为160℃，煅烧时间2h，经煅烧后的产出的β型石膏粉熟料由尾部排出，β型石膏粉熟料转运至冷却器冷却至100℃，再转运进入陈化仓进行2.5h陈化处理，实现少量过烧单体石膏及生料石膏向半水石膏的转变，经陈化处理的β型石膏粉熟料再经过超细粉碎磨机进行改型粉磨，改变颗粒级配，提高比表面积，提升性能，产出β型石膏粉成品，该β型石膏粉成品，白度86％，2小时抗折强度3.8MPa，2小时抗压强度8.7MPa。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
