钢材酸洗液全闭路循环生产工艺
张国臣，张兴科，张文星，韩艳敏
一、概述：热轧钢材除鳞后必须经酸洗才能进行冷轧，酸洗工艺主要有盐酸酸洗和硫酸酸洗2种，而工业上广泛应用盐酸酸洗工艺。盐酸酸洗废液含大量FeCl2和一定量游离盐酸(Fe2+的质量浓度正常为110～130g/L，游离盐酸3～8g/L)，直接排放会造成严重的环境污染，同时也造成废液中FeCl2、废盐酸等有用资源的严重浪费。
钢材酸洗液废水的处理主要有三种方法：简单中和方法，负压蒸发工艺和直接焚烧技术。比较起来，中和方法，不但消耗大量的碱性物质，而且浪费了废盐酸中可回收再利用的盐酸。除此之外，因废酸中含有重金属离子，也满足不了环保达标排放的标准。负压蒸发工艺，虽然可以对废盐酸进行简单回收利用，但该方法得到的是四水氯化亚铁晶体产品销路不畅、回收盐酸量少而且盐酸浓度低等缺点。同样，直接焚烧废盐酸技术尽管可以回收更多的盐酸进行再利用，副产品氧化铁粉销售、储运方便。然而，也存在着投资大、能耗高、占地面积大、生产的盐酸浓度低，还需要增加新的高浓度盐酸进行调配，同时必然排放一定的量的过量稀盐酸等劣势。
为了利用废液中的FeCl2资源，消除废酸对环境的污染，本公司成功研制出酸洗废液的新型处理方式。
二、氯化亚铁回收利用的新工艺
焦作市雾神化工设备有限公司根据浓缩干燥及煅烧的原理，将氯化亚铁溶液进行浓缩干燥和煅烧后得到氧化铁，尾气吸收为浓度在20～24左右的盐酸，盐酸可返回钢铁的酸洗工艺使用，得到的氧化铁红，可作为颜料或炼钢的原料等使用，实现盐酸的循环利用，从根本解决环境污染。这套工艺实现能量的梯级利用，大限度的利用能量，降低生产成本。
具体工艺流程如下：
本工艺将酸洗废液经高压泵打入喷雾浓缩塔，经来自喷雾干燥的尾气进行浓缩，同时降低干燥气体的温度，便于尾气的盐酸吸收。浓缩后的氯化亚铁溶液直接用高温高压泵打入喷雾干燥塔进行干燥，由来自煅烧塔的尾气将水分脱除，得到的氯化亚铁粉料经卸料器直接进入煅烧塔，由来自热风炉的高温烟气进行煅烧，得到氧化铁产品，经旋风收粉器和冷却器冷却后进行包装。煅烧后的尾气进入干燥塔，干燥后的尾气进入浓缩塔，浓缩后的尾气进入盐酸吸收塔，进行两级吸收和一级碱液洗涤后经高压风机排空。
整个工艺过程完全是能量多级利用，热源利用效率高，中间物流自动流转，减少物料的人工中间搬运，降低人工劳动强度，整个系统自动控制。
整个系统主要包括煅烧塔、喷雾干燥塔、浓缩塔、旋风收粉器、布袋收粉器、盐酸吸收塔、高压风机等。
三、煅烧干燥系统的能量消耗。
整个系统采用天然气作为热源，天然气燃烧后产生的高温热风进行煅烧、干燥和浓缩，热能梯级利用。整个系统的能耗在36万大卡/吨酸洗水。
电耗:系统的电器设备较少，主要是高压风机、高压泵。其它电器功率很小。电量消耗很低。45kwh/(吨酸洗水)
四、效益分析
对酸洗废液进行处理，非常必要，既能保证盐酸的循环利用，又能保证资源的回收，还保证环保达标。具有非常大经济价值和社会价值。
具体经济分析举例如下：按处理1m3废水计算：
当Fe2+浓度达到120mg/L左右时，可得到171.4㎏/m3的Fe2O3产品，氧化铁红目前市场价格为1500～6000元/吨，按1500元/吨计算，可收益257元/m3。可回收21%的盐酸量为1000㎏，每吨盐酸按60元计算，可回收60元。需要耗电量为60KWh，每度电按0.75元计算，需要45元。消耗天然气量为40m3，目前天然气价格为2.8～3.2元/m3，按元3.2/m3计算，则需要128元。
处理消耗能源成本为45+128=173元，回收产品的价值在60+257=317元。可产生经济效益144元。
从上面的示例来看，采用闭路循环工艺处理酸洗废液具有较好的经济价值。
五、设备占地面积
设备主要采用立式塔体，充分利用空间，占地面积很小。按每小时生产1吨氧化铁红设计，占地面积在300平方米左右。
六、结论
本技术从根本实现了钢铁酸洗生产的酸洗液闭路循环工艺，是完全的绿色工艺，能量利用率高，生产成本低，工艺过程无污染。
(1)技术*、工艺简洁、设备布置紧凑、层次排布合理、能量阶梯利用,系统运行稳定、设备维护量小,操作方便、控制灵活、采用了*的计算机控制技术。
(2)盐酸全闭路循环,大大降低了冷轧厂酸洗成本。
(3)该工艺生产的Fe2O3粉被世界磁材行业公认为磁材原料,其物理性能与化学成分相当稳定。是优质高档永磁原料,其市价在3000元/t以上,经济效益可观。
(4)本装置处理Fe2+的质量浓度为120g/L，耗天然气量为42Nm3/(m3酸洗液),目前国内引进的奥地利 ANDRITZ公司的Ruthner喷雾焙烧废盐酸再生设备，耗天然气量为85Nm3/(m3酸洗液),特殊的热能利用方式,体现了热能综合利用的理念,对节能降耗具有推动意义。
(5) 机组处理酸洗线产生的废酸 , 解决了因废酸排放而造成的环境污染。系统正常运转没有废液产生。尾气中 Cl 2 、 HCl 等有害气体和 Fe 2 O 3 粉尘的排放按欧洲标准设计 , 均高于国家冶金环保一级标准。整套机组对环境的污染较低 , 环保效益显著。
酸洗液制盐酸副产氧化铁红成本核算
酸洗液中铁离子含量Fe2+浓度达110～130mg/L时，氯化亚铁含量为20.78～24.56%之间，取Fe2+浓度120mg/L时氯化亚含量为22.67%
产量：2吨/h氧化铁计
处理酸水量：1587.5/(1000*0.2267)=7.00m3/h
盐酸量：912.5/(1000*0.3)=3.04T/h
耗天然气量：45m3/(m3酸水)
耗电量：48kwh/(m3酸水)
人工：2*3*150=900元/天 900/(7*24)=5.35元/T
包装费：25*1=25元/T
天然气：97.44m3/T=292.32元/T
电费：30+1.1*2+3+3=38.2 kw=19.1 kw/T= 15.28元/T
人工：4*3*150=1800元/天=37.5元/T
包装费：25*1=25元/T
总成本：292.32+15.28+37.5+25=370.1元/T
利润：550-370.1=179.9元/T= 2590560元/年
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