含氟廢水回收製取高純人造螢石設備的製作方法

2023-05-29 06:09:11 2

本實用新型屬於環境工程汙水處理及資源回收利用領域，尤其是含氟廢水回收製取高純人造螢石設備。

背景技術：

目前，化工、有色金屬冶金、玻璃、電子、電鍍、光伏等行業排放的廢水常含有高濃度氟化物，造成水環境的氟汙染，含氟廢水治理技術研究一直是國內外環保領域的重要課題。國內外在含氟工業廢水處理上的方法主要有石灰中和沉澱法和混凝沉澱法。工業含氟廢水為了達到排放標準，都需要經過降氟處理。目前被普遍採用的降氟方法是，石灰化學沉澱法，即向含氟廢水中投加石灰，使氟離子與鈣離子結合生成難溶於水的氟化鈣沉澱而除去。該方法的優點是成本低、易於操作；缺點是生成的氟化鈣沉澱會包裹在氫氧化鈣顆粒的表面，使氫氧化鈣不能被充分利用，因而產生大量的底泥。對該底泥沒有更好的處理辦法，就是露天堆放，既佔地、又影響環境，還造成氟資源的嚴重浪費。

螢石主要成分為氟化鈣，主要用於氫氟酸的生產原料及冶金熔劑、水泥、玻璃、陶瓷等化學行業和建材行業，還可以作光學螢石和工藝螢石。此外在鋼鐵行業中，螢石大量用於化鐵、煉鐵、煉鋼的溶劑，其可降低冶煉溫度，節約燃料消耗，降低爐渣粘度。氟化鈣是一種非常細微的顆粒物，因其比重小、粘度大、沉澱過程中呈膠狀、沉降速度慢，傳統螢石生產工藝中往往需要加入如聚鋁、聚鐵等混凝劑和如聚丙烯醯胺等助凝劑，從而引入新的雜質，導致產生的汙泥量大，純度低，含水率高，而且汙泥中氟化鈣含量低。尤其是，混凝劑、助凝劑投加費用高，得到的汙泥氟化鈣含量低，不能實現有效的資源化利用。此外，傳統螢石生產工藝在迴轉窯中進行，為保證物料反應充分，迴轉窯設備的體積必須非常龐大，而且所需溫度很高，物料易成糊狀，粘附在迴轉窯內壁，降低了傳熱效率，需定期清理，由於迴轉窯制螢石工藝會產生大量粉塵，因此傳統螢石生產工藝末端都需增設一套除塵設備。因此傳統螢石生產工藝存在設備笨重複雜，造價、運行和生產維護費用高，原料消耗大等缺點。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種含氟廢水回收製取高純人造螢石設備，克服現有技術缺陷，在保證出水氟離子達標和得到可供回收利用的氟化鈣汙泥的前提下，減少藥劑投加量，降低成本，同時可以解決日益嚴峻的氟資源短缺的問題。

本實用新型的目的將通過以下技術措施來實現：含氟廢水槽1連接入流體化床3，流體化床3內有擔體，流體化床3依次串接連接進入混料機4、除溼烘乾機5、粘合攪拌機6、成型造粒機7和乾燥機8，同時，含氟汙泥槽2直接連接入混料機4。

尤其是，流體化床3內，擔體為0.2-0.5mm石英砂。

尤其是，乾燥機8為網帶式熱風烘乾機或低溫乾燥機。採用低溫除溼技術生產人造螢石，摒棄傳統迴轉窯工藝的缺點，降低能耗，提高熱效率，減小生產設備體積，降低造價、運行和生產維護費用，降低原料消耗，無大量粉塵產生，減少環境汙染，可實現清潔生產。

尤其是，流體化床3內底部安裝水流分布器，在水流分布器上部有擔體，而且，流體化床3外壁有廢水、藥劑、鹽劑和回流水引入接口。

本實用新型的優點和效果：採用以擔體結晶工作方式的流體化床作為主要工作結構，以含氟廢水為原料，高效地提取廢水中的氟成分，生產高純度的氟化鈣人造螢石產品形式，且能夠使處理後外排廢水達標，無二次汙染，設備操作簡便，易於維護管理，能在排放不超標和控制廢水處理成本之間取得良好的平衡。產生的氟化鈣晶體含水率低、易於分離、含雜質少、純度高，不需要昂貴汙泥脫水機設備，宜於製取人造螢石作為天然螢石的替代物，降低天然螢石的開採量，還能解決目前汙泥產量大於出路有限之間的矛盾，節約寶貴的氟化工原料。既解決了工業含氟廢水處理產生底泥的佔地問題、環境汙染問題，又有效利用了底泥中的氟資源，提供了有利用價值的氟化鈣產品。設備簡單，操作方便，綜合成本低，是一種經濟環保的處理高濃度含氟廢水的設備，有很廣闊的工業應用前景。

附圖說明

圖1為本實用新型中實施例1中工藝以及設備的結構示意圖。

附圖標記包括：含氟廢水槽1、含氟汙泥槽2、流體化床3、混料機4、除溼烘乾機5、粘合攪拌機6、成型造粒機7、乾燥機8。

具體實施方式

本實用新型原理在於，將淨化處理含氟廢水產生的氟化鈣汙泥和氟化鈣晶體通過人造螢石製程，先經過汙泥除溼幹化機處理、再添加粘合劑進行攪拌、通過成型機造粒、最後進入熱風乾燥或除溼乾燥烘乾處理，生產出螢石成品。將廢水處理後產生的氟化鈣汙泥及晶體回收利用,應用於人造螢石生產，對推進氟化工產業的循環發展具有重要意義。

本實用新型在工作時，低濃度含氟廢水由含氟廢水槽1引進流體化床3，流體化床3中有擔體，由流體化床3制出氟化鈣晶體及由含氟汙泥槽2中從化學混凝反應得到的氟化鈣汙泥作為進料引入混料機4，混合配料，其比例為氟化鈣汙泥：氟化鈣晶體＝0.6:1～2.0:1，然後，再先經過除溼烘乾機5除溼烘乾處理，將含水率降低至20％～3％，再先後通過粘合攪拌機6和成型造粒機7添加粘合劑攪拌與成型造粒處理，最後再由乾燥機8進行乾燥處理，可根據公司不同產品要求，調整不同原料配比，生產出不同類型，不同級別的人造螢石成品，得到的螢石球品位高、成分穩定、無有害雜質、粒度均勻、水分含量低、防水防潮性能優良、抗壓強度好，可用於多種不同用途。

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例1：如附圖1所示，含氟廢水槽1連接入流體化床3，流體化床3內有擔體，流體化床3依次串接連接進入混料機4、除溼烘乾機5、粘合攪拌機6、成型造粒機7和乾燥機8，同時，含氟汙泥槽2直接連接入混料機4。

前述中，流體化床3內，擔體為0.2-0.5mm石英砂。

前述中，乾燥機8為網帶式熱風烘乾機或低溫乾燥機。

前述中，流體化床3內底部安裝水流分布器，在水流分布器上部有擔體，而且，流體化床3外壁有廢水、藥劑、鹽劑和回流水引入接口。

本實施例中，粘合劑組分及質量百分比為：玉米澱粉60％～70％、五水偏矽酸鈉25％～35％、聚丙烯醯胺0.1％～5％。另外，高濃度含氟廢水+CaCl2+擔體→CaF2，氟化鈣晶體以擔體為核結晶成球形晶體，粒徑1-2mm，純度90％～95％(有些可達98％)，含水率≤10％。當選擇0.3-0.4mm石英砂時，經過流化床結晶，其半徑增大3倍，得到的氟化鈣晶體的體積為矽砂的27倍，粒徑0.9-1.2mm，純度可達96％。

本實施例中，除溼烘乾機5爐體與汙泥接觸面為不鏽鋼304,內襯耐火磚，去溼量800kg/h，配電功率208kw；粘合攪拌機6機體與接觸面需不鏽鋼304，成型造粒機7機體為合金鋼,接觸面需不鏽鋼304；乾燥機8為網帶式烘乾機接觸面需不鏽鋼304內襯耐火材質。

在本實施例中，含氟廢水槽1作為化學混凝反應槽，其中上層清液通過自來水稀釋後，作為一級處理水流入流體化床3結晶處理裝置，進水水量為680CMD，氟離子濃度為2176mg/L，依次加入氫氧化鈉和氯化鈣，加906.7L/d的30％氫氧化鈉調節pH在6±0.5，加11203L/day的30％氯化鈣產生2590kg/day含水率≤10％氟化鈣晶體，輸送至人造螢石製程裝置，而處理後的廢水由該反應槽頂部出水口出排放。

本實施例中設備在工作時，流體化床3結晶處理是利用CaF2具有低溶解度及穩態晶體的特性，讓廢水中的氟離子和CaCl2或Ca(OH)2藥劑因過飽和而產生結晶，並藉由回流水達到流體化及控制過飽和度，使CaF2晶體在流體化床3中的擔體上成長，以去除或提取廢水中的氟離子，而使流體化床3流出的處理水達到外排放流水標準。操作參數為：Ca/F摩爾比0.5～0.8，氟的面積負荷0～3kgF/m2reactor·h，pH值6±0.5，上流速度30～50，擔體總量投加FBC槽體三分之一量，擔體粒徑0.2-0.5mm及擔體種類為石英砂。水量為20CMD，氟離子濃度為20％的含氟廢水，進入化學混凝反應槽，添加石灰進行混凝沉澱前處理，攪拌使其充分混合，靜置使汙泥沉澱。每天產生14.4噸的純度65％～70％，含水率50％～60％氟化鈣汙泥和2.59噸含水率≤10％氟化鈣晶體。