一種含氟廢棄物資源化利用環保處理系統的製作方法
2023-10-06 01:48:49 2
本發明屬於環保和無機化工領域，具體涉及到一種含氟廢棄物資源化利用環保處理系統。
背景技術：
目前，國內絕多數磷肥廠家都是將氟矽酸進一步加工成為氟矽酸鈉產品，這是一種低值、市場容量又不大的產品，而且在加工過程中二次汙染治理量很大。在市場競爭日益激烈的今天，節能降耗，形成低投入、低消耗、低排放和高效率的節能型生成工藝，實現循環經濟「減量化、再利用、資源化」的三大原則已經成為世界工業生產的主旋律，同時也在響應環保節能和廢物再利用的號召。
因此在磷肥工業中產生大量含有HF和SiF4的廢氣都屬於有毒、有害氣體，必須加以處理會後才能排放，否則會造成嚴重的大氣汙染，工業上多是用水吸收得到氫氟酸和氟矽酸，這樣雖然避免了含氟氣對大氣造成的汙染，但卻同時產生了廢渣或者廢液的汙染。
因為含氟廢氣中有製作冰晶石的成分，隨著應用經濟環保型生產工藝的呼聲越來越高，對於冰晶石產品要求也越來越高，冰晶石工業化的生產方法主要有純鹼氟氯酸法，粘土鹽滷法、氟矽酸生產冰晶石聯產白炭黑等，這些方法均需要佔用一定的氟資源，生產成本相對較高，並且現行工藝都存在程度不同的環境汙染。國內還有一種方法就是用水吸收後，向其中一部分加入氫氧化鋁，向另一部分加入碳酸鈉等處理製備冰晶石，這種方法工藝簡單，生產成本低，但是由於矽膠和氟化鋁都是沉澱，二者分離困難，沒有很好的辦法導致了此種工藝停滯不前和使用率不高。還有一些處理含氟廢氣中，氫氧化鋁和氟化氫在流化床內反應，所產生的水蒸氣四氟化矽氣體，未能得到有效的利用或者利用的不充分，對於當今社會都是一種經濟和資源的浪費。
技術實現要素：
本發明的目的是提供了一種含氟廢棄物資源化利用環保處理系統，解決了上述問題的不足，該系統中設備可以有效的將矽膠和氟化鋁二者難分離的沉澱物分離，使之製備冰晶石工藝簡化，還能達到回收利用其他反應物的目的。
本發明是通過以下方式實現的一種含氟廢棄物資源化利用環保處理系統,主要由吸收系統、冰晶石製備系統、水玻璃製備系統組成，其中吸收系統：潑水輪水洗室左側連通煙氣入口，煙氣經過潑水輪水洗室對煙氣中的氟進行初步吸收，潑水輪水洗室右側與吸收塔連接，吸收塔下方設有一級循環槽，在吸收塔內由下到上依次設有一級噴淋層、一級旋流器、二級噴淋層、二級旋流器和煙氣出口；一級噴淋層與一級循環槽之間設有一級循環泵，一級循環槽與二級循環罐的返回管路之間設有連通管路，通過此連通管路對一級循環槽進行補水，二級循環罐上端設有補充水入口，二級循環罐下端與二級噴淋層連接且之間設有二級循環泵，所述的一級循環槽的左側連接著兩個取出液泵，且一條連接管路同時也與潑水輪水洗室下部相連，其中一個取出液泵與氟鋁反應罐連通，另一個取出液泵與氟鈉反應罐連通，一級循環槽的右側與濾液泵連通；
所述的冰晶石製備系統：氫氧化鋁螺旋給料機與氟鋁反應罐上端連通，氟鋁反應罐的右側與矽膠過濾器連通，矽膠過濾器的一端通過氟化鋁溶液取出泵與帶攪拌器混合罐連通，另一端與矽膠儲罐上端連通；碳酸鈉螺旋給料機與氟鈉反應罐上端連通，氟鈉反應罐的右側與矽膠過濾器連通，矽膠過濾器的一端通過氟化鈉溶液取出泵與帶攪拌器混合罐連通，另一端與矽膠儲罐下端連通；所述的矽膠儲罐還與板框壓濾機的左側通過矽膠抽取泵連通，所述的帶攪拌器混合罐分別與板框壓濾機和冰晶石過濾器連接，冰晶石過濾器的一端通過濾液泵與一級循環槽連接，另一端與流化床乾燥機連接，流化床乾燥機上端與旋風分離器連接，旋風分離器通過循環風機與乾燥用空氣加熱器連接，乾燥用空氣加熱器與流化床乾燥機連接，所述的乾燥用空氣加熱器的熱源為通過管道連接的來自公用工程的蒸汽，蒸汽換熱後凝結為冷凝水通過管道連接送出系統進行回收利用，所述的旋風分離器下端和流化床乾燥機的下端通過管道都與冰晶石包裝機連接；
所述的水玻璃製備系統：氨水儲罐通過氨水泵與水洗槽上端連接，來自公用工程的水管路通過水洗泵也與水洗槽上端連接，水洗槽的下端連接著過磷酸鈣工段配酸系統，水洗槽的左側與板框壓濾機連接，板框壓濾機的下端與帶攪拌器混合罐連接，水洗槽的右側與帶攪拌器配料槽的左側連接，氫氧化鈉粉末進入螺旋給料機中，且螺旋給料機與帶攪拌器配料槽上端連接，來自公用工程的水管路通過配料泵與帶攪拌器配料槽上端連接，帶攪拌器配料槽下端通過抽取泵與反應釜連接，反應釜的熱源為通過管道連接的來自公用工程的蒸汽，蒸汽換熱後凝結為冷凝水通過管道連接送出系統進行回收利用，且反應釜的下端連接著中間儲罐，葉片真空過濾機與中間儲罐連接，葉片真空過濾機左側與真空泵連接，所述的葉片真空過濾機的下端濾出不溶殘渣去廢物處理系統。
該技術方案設計到以下化學方程式：
HF↑+H2O===HF（水溶液）
3SiF4+4H2O===2H2SiF6+SiO2·2H2O↓
SiF4+2HF===H2SiF6
H2SiF6+2Al(OH)3===2AlF3+SiO2·nH2O↓
3HF+Al(OH)3===AlF3+3H20
H2SiF6+3Na2CO3===6NaF+SiO2·nH2O↓+3CO2↑
2HF+Na2CO3===2NaF+H20+CO2↑
nNaF+AlF3===nNaF·AlF3↓
nSiO2+2NaOH===Na2O·nSiO2+H2O
磷肥廠含氟煙氣經過潑水輪水洗室通過一次水洗吸收後自吸收塔下部入口進入吸收塔，含氟煙氣在吸收塔內自下而上再經過兩層噴淋層吸收，煙氣中的氟氣溶解於水，形成HF水溶液，煙氣中的四氟化矽被水吸收後形成固態冰晶石和HF水溶液，含水潔淨煙氣經過一級旋流器、二級旋流器旋流除去煙氣中水霧後通過吸收塔頂部的煙氣出口排出，送入煙囪排放大氣。
本發明的有益效果為結構設計合理，通過吸收系統、冰晶石製備系統和水玻璃製備系統的巧妙組合，能充分的利用廢棄物資源，整套吸收製備系統的廢水零排放，廢渣微量排放，具有無汙染回收率高的優點，有效的節約能源使用，實現了綠色環保的目的。
附圖說明
圖1為吸收系統示意圖；
圖2為冰晶石製備系統示意圖；
圖3為水玻璃製備系統示意圖；
如圖1至圖3所述，潑水輪水洗室（1），一級循環槽（2），吸收塔（3），一級噴淋層（4），一級旋流器（5），二級噴淋層（6），二級旋流器（7），一級循環泵（8），二級循環罐（9），二級循環泵（10），取出液泵（11-1），取出液泵（11-2），氟鋁反應罐（12），矽膠過濾器（13-1），矽膠過濾器（13-2），氟鈉反應罐（14），矽膠儲罐（15），氟化鋁溶液取出泵（16），氟化鈉溶液取出泵（17），帶攪拌器混合罐（18），冰晶石過濾器（19），濾液泵（20），流化床乾燥機（21），旋風分離器（22），循環風機（23），乾燥用空氣加熱器（24），冰晶石包裝機（25），氨水儲罐（26），氨水泵（27），矽膠抽取泵（28），板框壓濾機（29），水洗槽（30），帶攪拌器配料槽（31），水洗泵（32），螺旋給料機（33），配料泵（34），抽取泵（35），反應釜（36），中間儲罐（37），葉片真空過濾機（38），真空泵（39），氫氧化鋁螺旋給料機（40），碳酸鈉螺旋給料機（41）。
具體實施方式
一種含氟廢棄物資源化利用環保處理系統,主要由吸收系統、冰晶石製備系統、水玻璃製備系統組成，其中吸收系統：潑水輪水洗室（1）左側連通煙氣入口，煙氣經過潑水輪水洗室（1）對煙氣中的氟進行初步吸收，潑水輪水洗室（1）右側與吸收塔（3）連接，吸收塔（3）下方設有一級循環槽（2），在吸收塔（3）內由下到上依次設有一級噴淋層（4）、一級旋流器（5）、二級噴淋層（6）、二級旋流器（7）和煙氣出口；一級噴淋層（4）與一級循環槽（2）之間設有一級循環泵（8），一級循環槽（2）與二級循環罐（9）的返回管路之間設有連通管路，通過此連通管路對一級循環槽（2）進行補水，二級循環罐（9）上端設有補充水入口，二級循環罐（9）下端與二級噴淋層（6）連接且之間設有二級循環泵（10），所述的一級循環槽（2）的左側連接著取出液泵（11-1）和取出液泵（11-2），且一條連接管路同時也與潑水輪水洗室（1）下部相連，其中一個取出液泵（11-1）與氟鋁反應罐（12）連通，另一個取出液泵（11-2）與氟鈉反應罐（14）連通，一級循環槽（2）的右側與濾液泵（20）連通；
所述的冰晶石製備系統：氫氧化鋁螺旋給料機（40）與氟鋁反應罐（12）上端連通，氟鋁反應罐（12）的右側與矽膠過濾器（13-1）連通，矽膠過濾器（13-1）的一端通過氟化鋁溶液取出泵（16）與帶攪拌器混合罐（18）連通，另一端與矽膠儲罐（15）上端連通；碳酸鈉螺旋給料機（41）與氟鈉反應罐（14）上端連通，氟鈉反應罐（14）的右側與矽膠過濾器（13-2）連通，矽膠過濾器（13-2）的一端通過氟化鈉溶液取出泵（17）與帶攪拌器混合罐（18）連通，另一端與矽膠儲罐（15）下端連通；所述的矽膠儲罐（15）還與板框壓濾機（29）的左側連通，所述的帶攪拌器混合罐（18）分別與板框壓濾機（29）和冰晶石過濾器（19）連接，冰晶石過濾器（19）的一端通過濾液泵（20）與一級循環槽（2）連接，另一端與流化床乾燥機（21）連接，流化床乾燥機（21）上端與旋風分離器（22）連接，旋風分離器（22）通過循環風機（23）與乾燥用空氣加熱器（24）連接，乾燥用空氣加熱器（24）與流化床乾燥機（21）連接，所述的乾燥用空氣加熱器（24）的熱源為通過管道連接的來自公用工程的蒸汽，蒸汽換熱後凝結為冷凝水通過管道連接送出系統進行回收利用，所述的旋風分離器（22）下端和流化床乾燥機（21）的下端通過管道都與冰晶石包裝機（25）連接；
所述的水玻璃製備系統：氨水儲罐（26）通過氨水泵（27）與水洗槽（30）上端連接，來自公用工程的水管路通過水洗泵（32）也與水洗槽（30）上端連接，水洗槽（30）的下端連接著過磷酸鈣工段配酸系統，水洗槽（30）的左側與板框壓濾機（29）連接，板框壓濾機（29）的下端與帶攪拌器混合罐（18）連接，水洗槽（30）的右側與帶攪拌器配料槽（31）的左側連接，氫氧化鈉粉末進入螺旋給料機（33）中，且螺旋給料機（33）與帶攪拌器配料槽（31）上端連接，來自公用工程的水管路通過配料泵（34）與帶攪拌器配料槽（31）上端連接，帶攪拌器配料槽（31）下端通過抽取泵（35）與反應釜（36）連接，反應釜（36）的熱源為通過管道連接的來自公用工程的蒸汽，蒸汽換熱後凝結為冷凝水通過管道連接送出系統進行回收利用，且反應釜（36）的下端連接著中間儲罐（37），葉片真空過濾機（38）與中間儲罐（37）連接，葉片真空過濾機（38）左側與真空泵（39）連接，所述的葉片真空過濾機（38）的下端濾出不溶殘渣去廢物處理系統。
工序流程：含氟廢氣通過煙氣入口進入潑水輪水洗室再到吸收塔內，吸收塔內分為兩級噴淋。一級循環泵自吸收塔底的一級循環槽內抽水送至吸收塔內進行一級噴淋層吸收，吸收後吸收液落回一級循環槽內，當一級循環槽內溶液達到一定濃度後，分別由兩隻取出液泵同時定量抽取一級循環槽內的溶液送到氟鋁反應罐和氟鈉反應罐中，一級循環槽液位降低反饋給調節閥，調節閥開啟，補充水補充到一級循環槽中。二級循環罐中的水被抽取送至吸收塔上部進行二級噴淋層吸收，吸收液落回二級旋流器上通過返回管流回二級循環罐。一級循環槽的補充水通過二級循環返回管支路補充。二級循環罐的補充水通過系統外補充水管路補充。在氟鈉反應罐中由碳酸鈉螺旋給料機定量加入碳酸鈉粉末，在氟鈉反應罐中攪拌反應產生氟化鈉和矽膠，氟化鈉和矽膠混合液經過矽膠過濾器過濾後，矽膠濾出送至矽膠儲罐，濾出的氟化鈉溶液經氟化鈉溶液抽取泵抽取送至帶攪拌器混合罐。在氟鋁反應罐中氫氧化鋁由螺旋給料機定量加入氫氧化鋁粉末，在氟鋁反應罐中攪拌反應產生氟化鋁和矽膠，氟化鋁和矽膠混合液經過矽膠過濾器過濾後，矽膠濾出送至矽膠儲罐，濾出的氟化鋁溶液經氟化鋁溶液抽取泵抽取送至帶攪拌器混合罐。氟化鈉溶液和氟化鋁溶液在帶攪拌器混合罐中經過攪拌反應產生冰晶石絮狀物。混合液經過過濾器過濾後，濾液送回吸收塔內重新利用，濾出的冰晶石絮狀物送至流化床乾燥機內進行乾燥，乾燥的熱源為來自公用工程的蒸汽，換熱後的蒸汽冷凝為冷凝水送回公用工程中回收利用。乾燥得到冰晶石粉末，經過打包包裝後送至冰晶石倉庫。
濾出的矽膠經過矽膠抽取泵送至板框壓濾機中進行壓濾，濾液送回帶攪拌器混合罐，濾出的矽膠經運輸皮帶運輸到水洗槽中。矽膠在水洗槽內被氨水和水中和水洗，水洗後的溶液送到磷肥工業過磷酸鈣工段配酸崗位再利用，中和後的矽膠經過皮帶送入配料槽中，在配料槽中由螺旋加料機定量加入氫氧化鈉，同時由配料泵加入足量的水，經過攪拌充分混合後由配料泵抽取後送到反應釜內，在反應釜內保持160攝氏度0.7~0.8MPa狀態6~7個小時，充分反應後產生水玻璃溶液送到中間儲罐中，真空泵抽取中間儲罐中的溶液通過真空葉片過濾機真空抽濾後得到一定濃度的水玻璃溶液，送到水玻璃溶液儲罐中，過濾的濾渣送去廢物處理。