Обычно используемые методы обработки на металлургических заводах включают пароструйную вакуумную кристаллизацию, кристаллизацию замораживанием с выпариванием, полимерный сульфат железа, железные опилки и диффузионный диализ. Существует также метод регенерации железооксидного красного аммиака, который используется реже из-за большого количества оборудования и высокого энергопотребления. Производительность технологического оборудования обычно выражают в количестве серной кислоты, расходуемой в год (концентрация 98%) на травление стали. Обычно малое оборудование потребляет около 500 т/год, а крупное — 1000-3000т/год.
Метод пароструйной вакуумной кристаллизации:метод поддержания определенной степени вакуума в испарителе и кристаллизаторе посредством струи пара и конденсатора. Когда проходит отработанная жидкость с температурой, превышающей температуру испарения при данной степени вакуума, вода в отработанной жидкости испаряется в адиабатическом состоянии, что приводит к снижению температуры отработанной жидкости, увеличению концентрации и соответствующему уменьшению растворимость сульфата железа. Одновременно в испаритель добавляют новую кислоту для повышения кислотности раствора и осаждения пересыщенных кристаллов сульфата железа. Технологическая схема показана на рисунке 1. Преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет обрабатывать большое количество сточных вод и непрерывно производить семикристальную воду, сульфат железа (FeSO4 • 7H2O) и регенерированную кислоту (содержащую от 10% до 20% H2SO4 и от 44% до 8% FeSO). FeSO4 • 7H2O имеет чистоту более 95% и содержит менее 1% H2SO4. Отсутствие вторичного загрязнения. Недостаток заключается в том, что во время обработки необходимо добавлять новую кислоту, а при любой кислотной промывке используется регенерированная кислота. Сопло парового инжектора подвержено износу.
Метод кристаллизации с замораживанием и концентрацией испарения:Отходную жидкость сначала нагревают в испарителе, а воду удаляют вакуумным выпариванием для повышения кислотности и концентрации сульфата железа. Затем ее отправляют в кристаллизационный резервуар, где температуру отработанной жидкости понижают до 0-3 градусов с помощью замороженной соленой воды для осаждения кристаллов сульфата железа. Время замораживания-кристаллизации обычно составляет 2 часа. Преимущества этого метода заключаются в том, что он может перерабатывать большое количество сточной жидкости, имеет высокую эффективность испарения и производит семикристаллическую воду из сульфата железа. В процессе обработки новая кислота не требуется, и новая кислота используется непосредственно для травления стали. Регенерированная кислота содержит от 16% до 20% H2SO4 и от 5,5% до 7% FeSO4. FeSO4 • 7H2O имеет чистоту более 95% и содержит менее 1% H2SO4. Недостаток заключается в том, что для этого требуется полный комплект оборудования, такого как морозильная камера, что требует больших инвестиций, высокой стоимости и сложной эксплуатации. Графитовые испарители склонны к засорению кристаллами сульфата железа. Медная трубка в кристаллизаторе корродирует кислотой и имеет короткий срок службы, требуя частой замены.
Метод полимерного сульфата железа:Сначала сточные жидкости предварительно обрабатываются, затем окисляются кислородом, а NaNO2 используется в качестве катализатора для получения основного полимера сульфата железа, а именно полимерного сульфата железа, который используется в качестве агента для очистки воды. Технологическая схема показана на рисунке 3. Этот метод позволяет обрабатывать отработанные жидкости, образующиеся в различных ситуациях, при прерывистой работе и производственном цикле продолжительностью 2 часа. Полимерный сульфат железа содержит от 12,5% до 13,5% Fe2O3, следовые количества Fe2+, плотность от 1,45 до 1,50г/см3, щелочность от 10% до 13%, и значение pH от 0,5 до 1,0. Его технологическое оборудование простое, требует небольших инвестиций и не имеет вторичного загрязнения.
Метод железных опилок:Свободная кислота в отработанной жидкости вступает в реакцию с железными опилками с образованием сульфата железа, который затем концентрируется путем нагревания и естественным образом охлаждается для кристаллизации и осаждения. Этот метод имеет серьезное загрязнение окружающей среды, высокую трудоемкость, а сбрасываемая остаточная жидкость содержит около 0,15% H2SO4 и 421% FeSO, что требует нейтрализационной обработки. Применимо только для обработки небольшого объема сточных вод.
Метод диффузионного диализа:с использованием ионообменной мембраны, диффузионного диализа для отделения свободных кислот и сульфата железа из сточных вод. Он имеет низкое энергопотребление и простоту в эксплуатации. Регенерированная кислота содержит 140–180 г/л H2SO4 и не более 10 г/л FeSO4. Остаточный раствор содержит 20-30 г/л H2SO4 и 10-120 г/л FeSO4 и требует нейтрализующей обработки. Подходит для обработки небольших объемов отработанной жидкости и отработанной жидкости травления листов кремнистой стали.