一种化学抛光废酸液的净化回收系统
技术领域
本实用新型属于废酸处理技术领域，特别涉及一种化学抛光废酸液的净化回收系统。
背景技术
铝及其合金制品在生产过程中常借助于化学溶剂对其表面进行溶解，通过凸出部分的溶解速度大于凹陷部分的溶解速度(即化学药剂的选择性溶解作用)而达到表面光亮、符合镜面要求的效果。该化学溶剂主要由浓磷酸、浓硫酸和添加剂组成，故称为酸性化学抛光。酸性抛光液在一定温度下优先溶解掉制品表面凸出部分，从而使化学抛光液中其铝成份会不断溶解积聚，当铝含量达到一定限度时抛光剂便失效，成为化学抛光废酸液被废弃排放。
化学抛光废酸液中主要含有磷酸、硫酸和铝，目前处理失效磷酸基抛光液常用的方法是加入石灰调节溶液的pH近中性，然后将废液废渣排放，这样不仅浪费大量的有用资源，而且造成了环境污染。此外，有研究对废酸液中磷酸的提取或者利用，主要包括萃取分离法、化学沉淀法等方法。但由于化学抛光废酸液酸度高、腐蚀性强、粘度大，萃取法投资大，磷酸产品附加值低，废水量大。化学沉淀法产品附加值低，同时会有较多的废水废渣产生。
由于化学抛光液主要由浓磷酸和浓硫酸构成，两者占比高于90％。因此化学抛光废酸液属于强酸腐蚀性危险废液，未经处理的化学抛光废酸液排放后会引起土壤酸化，水体富营养化等严重的环境污染，对人类的日常生活造成很大影响。同时，磷、硫又是一种不可更新、日渐匮乏的宝贵资源。因此，从含磷废液中回收磷是解决这一问题的有效途径之一。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种化学抛光废酸液的净化回收系统，旨在解决目前化学抛光废酸液的净化工艺废水废渣产量大、废液中回收的磷酸产品附加值低的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种化学抛光废酸液的净化回收系统，包括通过料液传输管道依次连接的水解絮凝单元、第一固液分离单元、化学沉淀单元、第二固液分离单元、浓缩单元和干燥单元；所述水解絮凝单元连接有废液入口和进水口，所述化学沉淀单元连接有氟化氢入口和氟化钠入口。
进一步地，所述水解絮凝单元为设有搅拌机构的稀释罐。
进一步地，所述第一固液分离单元为真空过滤器。
进一步地，所述第一固液分离单元和所述化学沉淀单元之间设有转料罐和转料泵。
进一步地，所述化学沉淀单元为设有搅拌机构的沉淀反应罐。
进一步地，所述第二固液分离单元为离心机。
进一步地，所述第二固液分离单元与所述浓缩单元之间设有清液罐和清液泵。
进一步地，所述浓缩单元为按物料流动方向依次连接的蒸发装置和离心装置。
进一步地，所述蒸发装置为石墨内胆的减压蒸发器，所述减压蒸发器的物料入口设有循环泵和加热器。
进一步地，所述蒸发装置的出水口连接所述水解絮凝单元的进水口，所述蒸发装置与所述水解絮凝单元之间设有冷凝器。
进一步地，所述干燥单元还连有冷却结晶器和第三固液分离装置。
本实用新型提供的化学抛光废酸液的净化回收系统的有益效果在于：本实用新型首先在水解絮凝单元以水为稀释剂将化学抛光废酸液与水混合，水环境下铝离子部分水解产生絮凝作用捕捉悬浮物形成絮体，同时能够将废酸液稀释，降低废酸液粘度、酸度，提高酸液的流动性和混合均匀性，降低酸腐蚀及除铝试剂消耗；然后料液通过第一固液分离单元的分离后，清液进入化学沉淀单元中，氟化钠、氟化氢与酸液中尚未絮凝的铝发生沉淀反应，生成难溶的六氟铝酸钠(Na3AlF6)晶体，而使废酸液中的铝得以进一步去除，通过第二固液分离单元分离得到冰晶石(六氟铝酸钠)粗品，冰晶石可回收利用，实现废物的资源化循环利用；
将冰晶石去除后，剩余清液即可通过浓缩单元将离心清液中的水和酸进行分离，再通过干燥单元对浓缩酸液进行进一步脱水处理；浓缩单元产生的水蒸气经过冷凝后可再次用于水解絮凝单元中，实现水资源的循环利用，减少资源消耗。
本方法采用水解絮凝-化学沉淀-蒸发浓缩-真空干燥对化学抛光废酸液进行除杂净化，避免在高粘度下操作，可有效去除废酸铝离子，获得较高纯度净化酸液，铝脱除率髙，净化酸液可用于化学抛光、不锈钢清洗和磷化工。净化回收酸的同时副产氟铝酸钠，进而实现铝的回收与资源化利用。该系统运行过程中产生的水可以循环使用，废渣废水产量小，不会给环境造成负担，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型实施例的整体流程示意图。
图中：
1、水解絮凝单元；
11、稀释搅拌机构；12、稀释罐；
121、废液入口；122、进水口；
2、第一固液分离单元；
21、转料罐；22、转料泵；
3、化学沉淀单元；
31、化学沉淀搅拌机构；32、沉淀反应罐；321、氟化氢入口；322、氟化钠入口；
4、第二固液分离单元；
41、清液罐；42、清液泵；
51、蒸发装置；511、循环泵；512、加热器；513、冷凝器；514、冷凝水罐；515、冷凝水泵；516、真空缓冲罐；517、真空泵；
52、离心装置；
6、干燥单元；
7、冷却结晶器；
8、第三固液分离装置。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1，现对本实用新型提供的化学抛光废酸液的净化回收系统进行说明。该回收系统包括通过料液传输管道依次连接的水解絮凝单元1、第一固液分离单元2、化学沉淀单元3、第二固液分离单元4、浓缩单元和干燥单元6；水解絮凝单元1连接有废液入口121和进水口122，化学沉淀单元3连接有氟化氢入口321及氟化钠入口322。
本实用新型提供的化学抛光废酸液的净化回收系统的有益效果在于：本实用新型首先在水解絮凝单元1以水为稀释剂将化学抛光废酸液与水混合，水环境下铝离子部分水解产生絮凝作用捕捉悬浮物形成絮体，同时能够将废酸液稀释，降低废酸液粘度、酸度，提高酸液的流动性和混合均匀性，降低酸腐蚀及除铝试剂消耗；然后料液通过第一固液分离单元2的分离后，清液进入化学沉淀单元3中，氟化钠、氟化氢与酸液中尚未絮凝的铝发生沉淀反应，生成难溶的六氟铝酸钠(Na3AlF6)晶体，而使废酸液中的铝得以进一步去除，通过第二固液分离单元4分离得到冰晶石(六氟铝酸钠)粗品，冰晶石可回收利用，实现废物的资源化循环利用；
将冰晶石去除后，剩余清液即可通过浓缩单元将离心清液中的水和酸进行分离，再通过干燥单元6对浓缩酸液进行进一步脱水处理；浓缩单元和干燥单元6中产生的水蒸气经过冷凝后可再次用于水解絮凝单元1中，实现水资源的循环利用，减少资源消耗。
本方法采用水解絮凝-化学沉淀-蒸发浓缩-真空干燥对化学抛光废酸液进行除杂净化，避免在高粘度下操作，可有效去除废酸铝离子，获得较高纯度净化酸液，铝脱除率髙，净化酸液可用于化学抛光、不锈钢清洗和磷化工。净化回收酸的同时副产氟铝酸钠，进而实现铝的回收与资源化利用。该系统运行过程中产生的水可以循环使用，废渣废水产量小，不会给环境造成负担，具有良好的应用前景。
作为本实用新型化学抛光废酸液的净化回收系统提供的一种具体实施方式，水解絮凝单元1为设有稀释搅拌机构11的稀释罐12，使酸液在搅拌状态下与水充分混合。废液入口121和进水口122连接于稀释罐12上。
作为本实用新型化学抛光废酸液的净化回收系统提供的一种具体实施方式，第一固液分离单元2为真空过滤器，可通过真空负压过滤对水解絮凝单元1产生的悬浮物质进行去除。
作为本实用新型化学抛光废酸液的净化回收系统提供的一种具体实施方式，第一固液分离单元2和化学沉淀单元3之间设有转料罐21和转料泵22，转料罐21用于对第一次固液分离后所得清液进行暂存，在化学沉淀单元3中的反应完成且流出后再将清液注入化学沉淀单元3中，以便控制氟化氢和氟化钠的每次加入量、避免浪费。
作为本实用新型化学抛光废酸液的净化回收系统提供的一种具体实施方式，化学沉淀单元3为设有化学沉淀搅拌机构31的沉淀反应罐32，使氟化氢、氟化钠与酸液中尚未絮凝的铝进行充分反应而生成六氟铝酸钠。
作为本实用新型化学抛光废酸液的净化回收系统提供的一种具体实施方式，所述第二固液分离单元为离心机，可将不溶的六氟铝酸钠通过离心而沉淀下来，与清液进行良好分离。
作为本实用新型化学抛光废酸液的净化回收系统提供的一种具体实施方式，第二固液分离单元4与浓缩单元之间设有清液罐41和清液泵42，清液罐41用于对第二次固液分离后所得清液进行暂存。在浓缩单元中的料液完成浓缩并流出后再将清液注入浓缩单元中，以便控制每次浓缩操作的工艺参数。
作为本实用新型化学抛光废酸液的净化回收系统提供的一种具体实施方式，浓缩单元为按物料流动方向依次连接的蒸发装置51和离心装置52。清液中残余低沸点氟化物和水在蒸发装置51中被蒸出，随着水分蒸发酸液中残留的盐结晶析出，同时酸液浓缩。由于真空状态下体系沸点降低，可大大降低操作温度，减少磷酸、硫酸的变性挥发，降低设备热工况下酸腐蚀。蒸发后形成含有大量酸液和少量杂盐的蒸发母液，蒸发母液通过离心装置52离心分离出杂盐后，可直接获得浓缩酸液。
作为本实用新型化学抛光废酸液的净化回收系统提供的一种具体实施方式，蒸发装置51为石墨内胆的减压蒸发器，具有较高的耐腐蚀性，使用寿命更长，减压蒸发器的物料入口设有循环泵511和加热器512，用于提供物料流动的动力并对物料进行加热，提高物料在减压蒸发器中的蒸发效率。
作为本实用新型化学抛光废酸液的净化回收系统提供的一种具体实施方式，蒸发装置51的出水口连接水解絮凝单元1的进水口，蒸发装置51与水解絮凝单元1之间设有冷凝器513。蒸发装置51产出的水经冷凝器513冷凝后的冷凝水可经过冷凝水罐514和冷凝水泵515直接回流到水解絮凝单元1中用于废酸液的稀释水解，从而提高水的循环利用率。冷凝器513上按气体流向依次连接真空缓冲罐516和真空泵517，用于提供减压蒸发所需负压条件并维持真空度。
作为本实用新型化学抛光废酸液的净化回收系统提供的一种具体实施方式，干燥单元6还连有冷却结晶器7和第三固液分离装置8，使酸液中的盐进一步结晶析出，而后经过第三固液分离装置8过滤分离出杂盐后，得到净化酸液。该净化酸液可用于化学抛光、不锈钢清洗和磷化工。第三固液分离装置8可采用真空过滤器，并在真空过滤器前设置转料泵。
本实用新型解决其技术问题所采用的操作流程是：
A、将化学抛光废酸液通过废液入口121打入稀释罐12内，通过进水口122向稀释罐1内加入相当于废酸液体积2～3倍的软水，通过稀释搅拌机构11在高速搅拌下将二者快速混合均匀，而后静置1-2h，使絮凝沉淀完全，然后转移至第一固液分离单元1真空过滤器中，在负压条件下，过滤分离稀释废酸液中的少量泥渣及清液，泥渣外送进行填埋处置，清液自流进入转料罐21，经过转料泵22送入沉淀反应罐32。
B、在化学沉淀搅拌机构31的搅拌状态下，通过氟化钠入口322向转入沉淀反应罐32中的清液中先缓慢匀速加入98wt％氟化钠，再通过氟化氢入口321匀速加入40wt％氟化氢，氟化钠、氟化氢与废酸液中铝离子的摩尔比为HF：NaF：Al3+＝3:3:1，控制反应温度45～55℃，反应1～2h，静置10～15h。将沉淀反应罐32内料液放至第二固液分离单元4离心机中离心分离得到六氟铝酸钠粗品和离心清液，六氟铝酸钠粗品经洗涤干燥后制得工业级六氟铝酸钠，离心清液自流进入清液罐41，经过清液泵42送入浓缩单元的蒸发装置51减压蒸发器中。
C、离心清液进入减压蒸发器后，在10kPa下进行减压蒸发，然后通过离心装置52离心去除析出的杂盐，即可获得浓缩的酸液。
D、将浓缩酸液转入干燥单元6真空薄膜干燥器内，在5-10kPa下蒸发干燥，进一步降低浓缩酸液水分，使酸液进一步浓缩。干燥后酸液转移入冷却结晶器7中，在5-10℃低温下酸液中盐分进一步结晶析出，而后经过第三固液分离装置8真空过滤器过滤分离出杂盐后，得到净化酸液。所得净化酸液可用于化学抛光、不锈钢清洗和磷化工。经检测，所得净化酸液中铝的去除率达到99.66％，氟离子未检出。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
