淺談鋼鐵酸洗廢水的資源化處理技術

摘要：鋼鐵生產過程中，酸洗是必不可少的重要環節。鋼鐵酸洗廢水呈酸性，且含有鐵、鉻等污染物質，若直接將鋼鐵酸洗廢水排放處理，不僅會嚴重污染生態環境，且會造成極大的資源浪費。因此，加強鋼鐵酸洗廢水資源化處理技術的探究，具有重要的現實意義。

關鍵詞：鋼鐵；酸洗廢水；資源化處理技術；廢水排放；生態環境；節能環保 文獻標識碼：A

中圖分類號：X757 文章編號：1009-2374（2015）03-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0236

隨著當代人資源利用意識、環境保護意識的提高，社會各界對鋼鐵酸洗廢水資源化處理給予了高度關注與認可。鋼鐵酸洗廢水腐蝕性強，且含有大量可回收鐵、酸資源，對鋼鐵酸洗廢水進行資源化處理，不僅技術上可行，而且社會效益顯著。

1 鋼鐵酸洗廢水的組成與危害

為了提高鋼鐵表面質量，必須進行酸洗工序。在實際工業生產中，硝酸、氫氟酸、鹽酸、硫酸等是較為常用的酸。在硫酸酸洗廢液中，硫酸約占5%～10%，硫酸鐵約占17%～23%，水約占73%。在鹽酸酸洗廢液中，氯化亞鐵約占10%～14%，氯化氫約占3%～4%。在硝酸-氫氟酸酸洗廢液中，硝酸約占7%～15%，HF約占3%～6%，鐵離子約為20～40mol/L，并含有部分鎳、鉻等成分。

含酸廢水會嚴重危害鋼筋混凝土、下水管道等設備，嚴重抑制廢水中的生物繁殖。若將含酸廢水直接排放到環境中去，會導致莊稼枯死、魚類死亡，嚴重危害生物作物生長。若含酸廢水深入土壤中去，會嚴重損害土層松散狀態，導致土質鈣化。人畜長時間飲用高酸度水，會導致灼燒或腸胃炎。與此同時，酸洗過程中產生的酸霧，還會使設備、廠房受到腐蝕，使操作工人身體受到危害。酸霧大量揮發，還會進一步提高酸洗成本。鋼鐵酸洗廢水嚴重威脅人類與環境安全，在生態環境日益惡化的今天，加強鋼鐵酸洗廢水資源化處理技術探究迫在眉睫。

2 鋼鐵酸洗廢水資源化處理技術

2.1 鋼鐵酸洗廢水中酸的資源化處理技術

2.1.1 蒸餾技術。鑒于氫氟酸、硝酸、鹽酸等具有易于揮發、氣壓高等特點，可以將硫酸與酸洗廢水進行融合、濃縮，當濃度超過60%時直接在真空狀態下進行80℃高溫蒸餾，進而有效分離酸與其他物質。相關研究證實，在酸洗廢液中加入10%體積硫酸，進行25分鐘蒸發后，氫氟酸蒸發率為87.9%，硝酸蒸發率為57.8%，當酸洗廢液體積降到原來體積的36.4%時，便可實現廢液排放量的降低。蒸餾技術能有效回收酸資源，但其運行風險高且設備投資大，

2.1.2 焙燒技術。在氧氣、水分充足且高溫條件下，氯化亞鐵具有定量水解的特性，基于這一點，可以通過焙燒技術直接在焙燒爐中將氯化亞鐵轉化為三氧化二鐵與鹽酸，這可以說是最徹底、最直接的酸回收技術。噴霧焙燒與流化床焙燒是現階段應用最成熟的工藝方式，該工藝將脫水環節、加熱環節、氧化環節、水解環節、氯化氫收集環節等有機組合在一起，達到了提高資源回收效率的目的。流化床焙燒速度快、污染小且顆粒可控，但是，其對于制作材料、焙燒爐結構的要求比較苛刻。噴霧焙燒能耗少、溫度低，且氧化鐵活性好，但是需要占用較大空間且需要專門的打包與風送裝置。從整體上來說，焙燒技術自動化程度高、原理簡單，對于管理、設備等各方面的要求較高，比較適合大型企業應用。

2.1.3 膜處理技術。（1）擴散滲析技術。在工業生產中，擴散滲析是最節能、有效的方法，其利用兩種酸性溶液之間溶解度的不同，用陰離子交換膜將兩種酸性溶液隔開，其中酸根離子可順利穿透膜，而金屬離子則被滯留，在這一過程中實現了鋼鐵酸洗廢液中各種酸的回收。在實際應用過程中，為了有效預防膜污染，必須保障鋼鐵酸洗廢液中的固體質量分數小于2～3ug/g，與此同時，應用雙層過濾系統來預防膜堵塞；（2）雙極膜電滲析技術。這種膜處理技術比較適用于經過堿中和后的鋼鐵酸洗廢液，該技術能有效分流金屬鹽與酸根離子，特別適用于硝酸/氫氟酸再生。在雙極膜電滲析技術的支持下，將金屬鹽離子進行沉淀處理，酸根離子流入酸洗池中，脫鹽基與脫酸之后的水能充當漂洗水。這種膜處理技術是一種新型處理方式，其在成功回收酸資源的同時降低了水資源使用量，但是這種方法運行成本比較高，且雙極膜容易被污染。

2.2 鋼鐵酸洗廢水金屬的資源化處理技術

2.2.1 萃取技術。萃取技術也是較為常用的金屬資源回收方式，在實際工業生產中，通過液-液萃取方式，提取鋼鐵酸洗液中的重金屬離子，充分利用“不同溶液中金屬離子溶解度不同”這一原理，有效實現金屬離子的分離。相關研究資料證實，在工業化工中應用萃取技術，硝酸回收率高達95%，鐵離子回收率高達95%，氫氟酸回收率高達70%。國外研究人員實驗證實，在鋼鐵酸洗廢水中加入硫酸或鹽酸，使得金屬離子轉化成金屬配合物，然后通過TBP烷烴萃取氫氟酸與硝酸，經水洗后氫氟酸與硝酸可再次投入使用。

2.2.2 離子交換樹脂技術。離子交換樹脂技術是工業生產中一種較為便捷的廢酸處理技術，該技術能有效回收酸與純金屬鹽，在實際生產中應用廣泛。該技術利用了某些離子交換樹脂可從廢酸溶液中吸收有機酸而排出金屬鹽和無機酸這一功能，可實現不同鹽、酸之間的物質分離。在離子交換樹脂技術中，APU技術是一種較為常用的工業化方式，該技術選擇的樹脂粒徑約為一般樹脂的25%，由于其表面積較大，因此其樹脂用量約為普通情況下的5%。在酸洗線上安裝離子交換樹脂技術設備，能進行連續運行。經大量生產實際證實，通過這種技術，氫氟酸回收率高達92%，硝酸回收率高達97%，同時，通過該環節回收的酸資源，還能重復運用于酸洗環節。

2.2.3 析晶技術。目前來說，析晶技術在鋼鐵酸洗廢水資源化處理中應用較為普遍，特別適合于處理不銹鋼酸洗廢水。將鋼鐵酸洗廢液經過一系列的加熱、濃縮處理，然后通過間接冷卻、真空冷卻、氣旋冷卻等方式析出金屬鹽離子。通常情況下，酸洗廢水中的金屬離子以氟化物形式析出、結晶，析出的氟化物可通過焙燒等方式生成金屬氧化物。這種處理技術能有效節省成本，大大降低了化學藥品的使用，降低了對下游水環境的污染，但是，經過處理后的廢液中含有大量的鎳，溶液顏色呈現血紅色且有大量結垢生成。因此，在實際生產中，可將析晶技術與納濾膜技術等其他技術相結合，以克服該技術的一些弊端。

2.2.4 生物法。一般情況下，鋼鐵酸洗廢水處理均在pH值較高的環境下進行。西方一些實驗研究證實，可以通過微生物（硫細桿菌）氧化二價鐵鹽，然后水解得到黃銨鐵礬等物質。這種生物技術可以在較低的pH環境中進行，但同時，該技術必須在有銨根離子存在的環境中進行。在生物處理技術中，首先將鐵離子以FeOHSO4及黃銨鐵礬的形式析出，然后經四個環節的熱分解，最終生成α-三氧化二鐵。通過這種處理技術形成的酸洗溶液中，鐵離子濃度小于0.2g/L，硫酸濃度超過0.3mol/L，能直接回收并利用到鋼鐵酸洗環節

中去。

3 結語

鋼鐵酸洗廢水是酸類廢水的主要來源，對鋼鐵酸洗廢水進行回收利用具有較高的經濟效益和社會效益。本文從對鋼鐵酸洗廢水的組成、危害入手分析，從鋼鐵酸洗廢水中酸的資源化處理技術與金屬的資源化處理技術兩個方面，詳細論述了鋼鐵酸洗廢水資源化處理技術，旨在為一線工作提供理論指導。

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作者簡介：宋玨容（1974-），女，湖北天門人，中冶南方工程技術有限公司高級工程師，研究方向：冶金鋼鐵給排水設計。

（責任編輯：黃銀芳）