杜金福

廢硫酸濃縮回收已成為三廢治理和環(huán)境保護(hù)的一項(xiàng)急需解決的課題。有效選擇廢硫酸回收裝置對企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要，根據(jù)稀硫酸的腐蝕性，設(shè)備的維護(hù)和更換費(fèi)用高，科學(xué)合理的選擇廢硫酸回收裝置是長期、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵之一，對目前國內(nèi)幾種廢硫酸回收裝置的應(yīng)用，作出一個(gè)概括分析評述。

現(xiàn)將石英玻璃濃縮設(shè)備，廢硫酸鍋式濃縮設(shè)備，石墨濃縮設(shè)備，鉭材濃縮設(shè)備特性及應(yīng)用分述如下：

1. 石英玻璃廢硫酸回收設(shè)備簡述

1.1 石英玻璃材質(zhì)特性

石英玻璃是一種特殊的耐酸材料，具有優(yōu)良的物理、化學(xué)性質(zhì)；耐高溫，可在1100℃下長期使用，短時(shí)間使用溫度可達(dá)1450℃。線膨脹系數(shù)較小，故有很高的耐急冷急熱性能，不易破裂。耐腐蝕性良好，石英玻璃在高溫下除HF和磷酸外，耐各種酸、王水、中性鹽、硫和碳的侵蝕。化學(xué)穩(wěn)定性比鎳鉻合金陶瓷大150倍，透光性能、電絕緣性強(qiáng)，故是一種良好的材料。

1.2 石英玻璃材質(zhì)應(yīng)用

石英玻璃可做高溫、耐酸性氣體的燃燒、冷卻和通風(fēng)裝置；酸性溶液的蒸發(fā)、冷卻物吸收；硫酸、鹽酸、硝酸等設(shè)備裝置和其他物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)用品。在高溫作業(yè)方面，可做光學(xué)玻璃，如高溫作業(yè)窗、反應(yīng)堆、放射性裝置；火箭、噴嘴和天線罩。宇宙飛船防熱罩和觀察窗等。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，石英玻璃將在電光源、半導(dǎo)體、光通訊、電子、冶金、光伏、建材、化學(xué)、環(huán)保各個(gè)領(lǐng)域方面得到更廣泛的應(yīng)用。

1.3 石英玻璃廢酸回收裝置簡介

根據(jù)石英玻璃的特性，鶴壁市金星石英玻璃儀器有限公司在國內(nèi)始創(chuàng)應(yīng)用于硫酸、鹽酸、硝酸精餾提純裝置。產(chǎn)品銷售國內(nèi)一千多家用戶，而且產(chǎn)品在俄羅斯、越南、馬來西亞、新加坡等十幾個(gè)區(qū)域都有合作。在此基礎(chǔ)上，公司憑借著三十多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，相繼開發(fā)研制，開創(chuàng)了首套廢硫酸提純提濃石英玻璃裝置。通過幾年來不斷的創(chuàng)新發(fā)展，以及廣泛在許多不同類型的化工企業(yè)，針對不同工藝下來的廢酸進(jìn)行合理優(yōu)化設(shè)計(jì)，將不同濃度稀硫酸濃度提純提濃到97%-98%。產(chǎn)品質(zhì)量可達(dá)到化學(xué)試劑分析純、優(yōu)級純、電子級。這是目前國內(nèi)其它廢酸回收裝置都難以完成的產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)。

石英玻璃廢酸回收裝置，特點(diǎn)是所有部件連接處采用高純氫氣、氧氣混合氣體現(xiàn)場焊接，沒有一個(gè)法蘭連接，裝置密封性好，消除了跑、滲、滴、漏現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)采用雙效預(yù)熱、氣體分離采用石英填料塔。進(jìn)料系統(tǒng)，成品輸出系統(tǒng)，尾氣回收系統(tǒng)等控制采用PLC和DCS，自動(dòng)化程度高、安全可靠性強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低，節(jié)能減排，而且投資小、見效快、使用壽命十年以上，是目前國內(nèi)較為理想的廢酸回收生產(chǎn)裝置。

2. 高硅鑄鐵材質(zhì)廢酸回收裝置

2.1  高硅鑄鐵材質(zhì)

高硅鑄鐵材質(zhì)加工的蒸發(fā)釜，以硅為主要合金元素而獲得的Fe-Si-C合金。通常其成分中硅含量14%-18%或更高，具有耐酸性。硅的大量加入，使鐵表面形成比較致密完整的Si0?保護(hù)膜，這種膜具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，從而能提高鑄鐵的鈍態(tài)穩(wěn)定性。但濃度較高的硫酸在高溫下能夠穿透二氧化硅保護(hù)膜與鐵反應(yīng)，進(jìn)而損耗設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)更換周期短，設(shè)備成本高，經(jīng)濟(jì)效益低。

2.2  高硅鑄鐵材質(zhì)的濃縮鍋，塔節(jié)使用情況

高硅鑄鐵材質(zhì)加工的濃縮鍋，塔節(jié)容易壞，檢修頻繁，勞動(dòng)強(qiáng)度大，維修費(fèi)用高；濃縮鍋的使用壽命只有半年到一年左右，需定期更換。因鑄鐵鍋內(nèi)加熱產(chǎn)生大量的硫酸鐵。加之濃縮過程中產(chǎn)生廢硫酸雜質(zhì)沉淀于鍋底，時(shí)間一長，管道堵塞，十分不利于生產(chǎn)。再加每年多次進(jìn)行管道進(jìn)水清洗，本身對設(shè)備就會(huì)造成不同程度的損壞，其自身濃縮系統(tǒng)由于酸渣隨時(shí)間增加會(huì)導(dǎo)致冷卻器不能使用。由于頻繁檢修等，會(huì)導(dǎo)致在檢修過程中對環(huán)境造成污染并對硫酸造成損失。而且各部件連接采用法蘭連接，跑、滲、滴、漏現(xiàn)象嚴(yán)重。綜上所述，裝置存在不可回避的工藝缺陷，運(yùn)行成本高，目前國內(nèi)此種工藝和設(shè)備已經(jīng)被淘汰。 

3. 搪玻璃薄膜蒸發(fā)器材質(zhì)廢酸回收裝置

搪玻璃設(shè)備是將含硅量高的瓷釉涂于金屬表面，通過950℃搪燒，使瓷釉密著于金屬鐵胎表面制成，因此具有類似玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和金屬強(qiáng)度的雙重優(yōu)點(diǎn)。但是使用溫度也有限制。歸結(jié)于其自身的制造工藝，正常使用溫度不超過160℃左右，過高溫度會(huì)造成玻璃薄膜和金屬鐵胎由于膨脹系數(shù)不同發(fā)生開裂，造成設(shè)備損壞。此種設(shè)備制成的硫酸回收裝置，一般采用真空濃縮法，溫度控制在160℃以下。因此這種裝置在廢硫酸回收濃度<70%以下使用，如所需制取濃度在>70%以上，由于加熱溫度和硫酸濃度的提高，則對設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p壞。

4. 石墨材質(zhì)廢硫酸回收裝置

石墨材質(zhì)廢酸回收工藝采用降膜蒸發(fā)器減壓蒸發(fā)濃縮工藝。其優(yōu)點(diǎn)是真空下溶液沸點(diǎn)降低，有利于傳熱。石墨設(shè)備一般選擇為浸漬不透石墨。硫酸＜60%濃度，溫度≤120℃，耐腐蝕，對于低濃度廢酸回收還是適應(yīng)的，因此對于此種裝置目前國內(nèi)采用減壓濃縮法，蒸汽壓力＞0.6mpa，硫酸濃度回收率在70%-75%之間，需要回收濃度＞60%以上硫酸，因濃度、溫度過高，就會(huì)造成石墨材質(zhì)氧化反應(yīng)，而且會(huì)嚴(yán)重影響石墨蒸發(fā)器、換熱器的使用壽命。

5. 鉭材廢硫酸回收裝置

鉭材具有較高的抗腐蝕，能耐各種無機(jī)酸，不與酸反應(yīng)，鉭還有出色的化學(xué)性質(zhì)，對200℃以下的硫酸耐腐蝕性較好。硫酸回收濃度越高需要加熱溫度也就越高，硫酸與鉭材反應(yīng)就越強(qiáng)，造成鉭材腐蝕率越高，腐蝕情況如下表：

硫酸對鉭材的腐蝕性

從以上表格得出，鉭材應(yīng)用在高濃度、高溫狀況下不耐腐蝕，對于廢酸回收濃度要求越高，溫度也會(huì)越高，相應(yīng)對鉭材蒸發(fā)器腐蝕率越大。因此，鉭材裝置采用高真空濃縮降低了濃縮溫度，大約使用溫度在200℃以下，減輕了硫酸在高溫條件下時(shí)對設(shè)備的腐蝕，成品濃度≤93%一下還可勉強(qiáng)使用，＞93%以上濃度鉭材腐蝕率嚴(yán)重受到侵蝕。

鉭材廢硫酸濃縮裝置蒸發(fā)器缺點(diǎn)是出現(xiàn)銅管板腐蝕，換熱器破損，凹形管帽處鼓包等損壞現(xiàn)象，維修費(fèi)用高。鉭材目前價(jià)格在450萬元/噸。如果上一套日處理100噸廢硫酸濃縮裝置投資大約在幾千萬左右，投資成本和維修成本太高，使用壽命短，對于一般企業(yè)難于接受。 

6、結(jié)論及建議

目前國內(nèi)幾種硫酸提純提濃生產(chǎn)裝置通過上述詳細(xì)的分析比較：在工藝路線方面，雖有差異，但卻代表了當(dāng)前國內(nèi)比較成熟工藝技術(shù)水平。但是選用設(shè)備材質(zhì)不一樣，設(shè)備使用壽命及產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)環(huán)境都具有相對的影響。根據(jù)稀硫酸提純提濃生產(chǎn)過程中：保證設(shè)備生產(chǎn)裝置“安全、穩(wěn)定、長效、環(huán)保”正常運(yùn)行。因此，有效的選擇廢硫酸回收設(shè)備關(guān)系到企業(yè)直接經(jīng)濟(jì)效益。綜合以上幾種廢酸回收技術(shù)工藝和材質(zhì)對比基礎(chǔ)上，作出一個(gè)概括性分析評述，認(rèn)為石英玻璃是目前國內(nèi)廢硫酸回收工藝技術(shù)可靠，材質(zhì)優(yōu)良。

首先從材質(zhì)上石英玻璃的特性比其他上述幾種材料較優(yōu)，從操作上設(shè)備可以連續(xù)生產(chǎn)，設(shè)備清洗不會(huì)對設(shè)備材質(zhì)產(chǎn)生任何侵蝕，設(shè)備使用壽命長，維修成本低。由于設(shè)備采用焊接方式，完全消除了生產(chǎn)過程中污染環(huán)境現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保。實(shí)屬投資小，見效快，此種設(shè)備工藝及設(shè)備在眾多廢硫酸回收廠家得到了應(yīng)用，取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益。