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galena-cabrera
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張玉霞

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Presentation Transcript

  1. 廢酸再利用技術與實務 張玉霞

  2. 內容 • 國內產出現況與特性 • 來源與特性 • 產出量與分布 • 國內外回收再利用現況 • 國外回收再利用現況 • 國內回收再利用現況 • 技術可行性評析 • 回收再利用技術說明 • 技術可行性評析

  3. 國內產出特性及現況 • 金屬基本工業及金屬表面處理業在加工製程前,需將鋼皮表面產生氧化鐵皮膜去除。 • 一般氧化鐵皮膜常利用酸洗方式將氧化鐵皮膜溶解,使其剝落去除。 • 多數金屬基本工業及金屬表面處理業之酸洗製程使用鹽酸為酸洗液。 • 當酸洗液中鹽酸殘餘濃度約3%,或酸洗液比重大於1.3時,其酸洗液之溶蝕效果降低,而須將老化酸液排出,更換新酸洗液,此老化酸洗液即為廢酸洗液。

  4. 冷軋鋼板之酸洗製 溫度:80~85℃ 鐵濃度:110~130g/L 自由酸:60~192g/L 二次鋼材加工業 溫度:20~35℃ 鐵濃度:60~130g/L 自由酸:30~100g/L 國內產出特性及現況

  5. 產生數量 環保署廢棄物管制中心所公告之廢棄物代碼,可申報為廢液pH值小(等)於2.0(C-0202)或廢酸洗液(R-2502)。 大型工廠如鋼板捲類連續酸洗製程(如中鋼、盛餘、統一實業、高興昌等公司)及線材類(春雨公司)工廠所產生廢酸洗液,因各廠廠內設置有廢鹽酸回收設備,於廠內進行廢鹽酸回收再利用,此類之廠內廢鹽酸回收再利用者大部份未進行網路申報,故環保署廢棄物管中心之廢酸洗液申報量未能呈現實際廢酸洗液產出量。 國內產出特性及現況

  6. 產生數量 92年度金屬基本工業及金屬表面處理業製造業所產生之廢酸洗液量合計約35萬公噸。 國內產出特性及現況 資料來報源:經濟部93年3月度生產統計月

  7. 國內產出特性及現況 • 產出分佈 • 台灣區鋼鐵工業同業公會會員名錄統計,具有酸洗製程且產生廢鹽酸洗液者包括鍍面業(3家)、製線業(6家)、鋼管業(23家)、鋼鐵加工業(8家)、平板(3家)、鋼捲鋼材加工業(58家)及中鋼公司等102家公司。 • 台灣區鋼線鋼纜工業同業公會之93家會員工廠亦設有酸洗製程。 • 總計195家工廠。

  8. 國內外回收再利用現況 國外再利用現況 • 國外鋼鐵工業於表面處理酸洗製程所使用之酸洗液計有硫酸、鹽酸及硝酸-氫氟酸等。 • 美國、日本、德國及中國大陸之鋼鐵製品廠多屬大型工廠,酸洗製程採連續酸洗方式,所產生之廢酸通常於廠內設置廢酸回收設施,將鹽酸回收至製程再使用,並產生資源化產品。 • 商業化之廢鹽酸酸洗液回收技術包括Ruthner、Lurgi、加熱濃縮與硫酸置換等技術。

  9. 廠內回收再利用 鋼板捲類(如中鋼、盛餘、統一實業) 鋼管類(高興昌公司) 線材類(春雨公司) 連續酸洗製程產生廢酸洗液之工廠 數量每年約17.9萬噸 廠外回收再利用 酸洗製程多為批次浸洗方式 再利用機構主要採用加氯氧化法 廢酸洗液廠外回收再利用容量可達6萬噸/年 廠外處理機構 廢酸洗液廠外處理容量可達6.8萬噸/年 國內外回收再利用現況 國內再利用現況

  10. 國內外回收再利用現況 國內廢酸洗液廠內回收再利用情形

  11. 國內外回收再利用現況 國內再利用現況 • 再利用案例介紹

  12. 國內外回收再利用現況 國內處理機構處理現況 註:*春雨公司之餘裕量為1,160公噸/月

  13. 鋼材製品廢酸再利用技術 • 括噴霧焙燒法 • 流體化床焙燒法 • 真空濃縮法 • 硫酸置換法 • 直接加氯氧化法 • 擴散透析法 • 離子交換樹脂法

  14. 噴霧焙燒法 • 原理 • 利用高溫方式將廢酸洗液中的鹽酸予以蒸發,再經吸收塔吸收後得到純度相當高的鹽酸(16~18%) ,氯化亞鐵則分解氧化成三氧化二鐵(Fe2O3) • 2FeCl2+1/2O2+2H2O→Fe2O3+4HCl • 處理流程 • 廢酸利用加壓噴嘴以霧狀分散進入焙燒爐中,經800℃的焙燒反應後完全蒸發,廢酸分解形成HCl氣體與Fe2O3微粒,HCl氣體於吸收塔中以水吸收,回收16~18%的再生鹽酸(回收率約95%),而Fe2O3微粒則經由集塵設備收集,並依純度品質差異而分別用於製鐵原料、磁性材料及顏料等。

  15. 流體化床焙燒法 • 原理 • FeCl2之熱分解反應係在流體化床的氧化鐵顆粒介質表面上進行,氧化鐵成份主要為Fe3O4及Fe2O3之混合形態 • 3FeCl2+3H2O+1/2O2→Fe3O4+6HCl • 處理流程 • 廢酸以噴注方式打入流體化床內,並以高壓鼓風機造成床體流體化狀態。在反應過程中所形成的氧化鐵即為流體化床的一部份,當形成較大顆粒的氧化鐵會沉積於爐底並適時排出收集,而形成之HCl氣體以吸收塔將HCl氣體吸收回收16~18%的再生鹽酸。

  16. 真空蒸餾法 • 原理 • 真空蒸餾法係在減壓操作下,將廢鹽酸加熱沸騰,使水及HCl餾出後,再以冷凝器將其冷凝回收鹽酸液,另外可以獲得約35%濃度的FeCl2溶液 • 處理流程 • 以真空加熱濃縮方式進行氣液分離,分離出之氣體為鹽酸氣,液體為氯化亞鐵及其他溶解性金屬。被分離出之鹽酸氣以冷凝器冷凝收集,其氯離子濃度可高達18%重量百分比。氯化亞鐵(FeCl2 )濃縮溶液由此設備慢慢流出至儲存桶槽內,游離酸濃度小於1%以下,此濃縮溶液可再處理為氯化亞鐵結晶粉末。

  17. 資料來源:Beta Control's Hydrochloric Acid Recovery Syste

  18. 硫酸置換法 • 在廢鹽酸中加入硫酸,使其與廢鹽酸中的氯化亞鐵發生複分解反應 ,反應後之酸液導入真空蒸餾裝置,利用減壓操作使水及HCl,蒸餾出後,再以冷凝器將其冷凝回收鹽酸,回收之鹽酸濃度可達18~35%。另在真空蒸餾罐底可回收FeSO4‧H2O結晶,此結晶經溶解,再利用真空晶析罐再度結晶,則可製取FeSO4‧7H2O。 • FeCl2+H2SO4→2HCl+FeSO4

  19. 加氯氧化法 • 利用廢鐵之添加消耗廢酸液中之殘酸,再經濃縮、加氯氧化、結晶及乾燥等化工單元操作,以產生氯化鐵產品。 • 2FeCl2+Cl2→2FeCl3 • 氯化亞鐵溶液可直接加氯進行氧化反應,反應生成物即為氯化鐵溶液。每一噸未經加熱濃縮之廢酸洗液,可產製約1.1噸濃度40波美(Be’)之氯化鐵溶液;若經加熱濃縮,則可產製約0.9噸濃度45波美之氯化鐵溶液。

  20. 擴散透析法 • 原理 • 利用薄膜只透過溶質而不透過水的特性,將高濃度的廢液注入一側,而另一側則注入清水,使薄膜兩側造成濃度差的驅動力,使廢酸的游離酸能滲透遷移至清水側,而達到回收酸液的目的。 • 處理流程 • 廢液由貯槽中以泵抽出,經過濾器來濾除廢酸中的雜質後,再打入擴散透析器之一邊,另一邊則注入清水,其間利用濃度擴散作用及薄膜的選擇性,使酸根離子(如SO42-、SO32-、Cl-、NO3-及F-等)能通過薄膜而達到酸回收的目的,至於剩餘的廢液則可交由廢水處理廠來處理或其他回收技術來回收所含的重金屬。

  21. 樹脂吸附法 樹脂吸附法核心技術係利用一特殊吸附酸之樹脂,裝於吸附塔內,當含有金屬離子及剩餘自由酸的廢酸液通過樹脂床時,樹脂即吸附廢酸中的自由酸,殘留的酸液及金屬離子則排出塔外。當樹脂吸附飽和,再以軟水將吸附飽和酸之樹脂沖洗,以回收酸。

  22. 技術可行性評析

  23. 技術可行性評析

  24. 敬請指教