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残液环保处理工艺研究创新型发表人：彭明清云南驰宏锌锗股份有限公司会泽锗厂工艺QC小组2008年4月一、前言在锗加工生产过程中，会产生大量的残液，其中含有大量的酸和一些金属杂质，由于具有很强的腐蚀性和挥发性，对周围的环境、人员和设备构成很大威胁。根据驰宏公司的远景规划，在“十一·五”期间，将建成年产30T的金属锗规模，需要对产生的残液进行有效处理以达到环保要求。为了适应公司发展，解决环境污染问题，构建环境友好型企业，促进企业和谐发展。本小组立足生产实际，针对存在问题，积极创新，对残液环保处理工艺进行研究探索，使残液得到有效的回收处理，服务于生产。二、小组概况小组名称会泽锗厂工艺QC小组成立时间1983年3月课题名称残液环保处理工艺研究小组成员9人课题类型创新型活动次数1～2次/每月组长李云昌活动日期2007年3月至12月课题注册2007年3月QC平均受教育时间40小时注册号070138序号姓名性别年龄文化程度技术职称职务组内分工备注1李云昌男44大专助工厂长组长质量诊断师2张文金男43大专助工副厂长副组长质量诊断师3闫建英女28硕士助工副厂长参与实施4彭明清男24本科助工技术员记录员5赵永波男27大专员级技术员参与实施6王庆明男33大专工程师技术员参与实施7袁外琼女29大专助工技术员参与实施质量诊断师8孟娟慧女27大专员级经济员参与实施9丁恒松男49初中技师班长参与实施会泽锗厂工艺QC小组成立于1983年3月，本小组自成立以来年年有课题，年年有活动，先后获得了总公司和公司及行业优秀QC小组称号。11%89%员级助工技师11%89%初中文化大、中专文化年龄结构技术结构文化结构56%33%11%30岁以下30-40岁40-50岁三、课题选择锗生产过程中会产生大量的蒸馏残液，其中含有大量的酸和一些有价金属，残液具有很强的腐蚀性和挥发性，对周边的环境和设备造成污染腐蚀，给生产带来极大不便，并且长期以往对员工的健康构成威胁。为了改变现状并结合公司“十一·五”规划锗厂扩建的需要，会泽锗厂选择《残液环保处理工艺研究》为课题，希望通过研究探索出一个好的方法对残液进行有效处理，解决环境污染问题，并对其中的有价金属进行回收，达到资源的循环利用。营造一个健康和谐的工作环境，打造可持续发展的环境友好企业。四、设定目标根据课题的提出和所要达到的效果，小组通过实际情况设定目标：1.课题目标：残液无污染排放，全部循环利用。2.目标值：残液排放为零五、方案选择1.提出各种方案小组成员运用头脑风暴法，围绕实现小组活动目标，提出许多想法和看法，初步归纳成以下三种方案。方案一：残液直接采用生石灰中和成中和渣进行处理。方案二：残液采用石灰乳中和沉淀法处理后返回系统做循环水使用。方案三：残液先通过回收有用成份，减少处理量，再进行中和成为中和渣处理。2.进行各种方案的论证根据实验结果得知：方案一处理过程消耗的生石灰量较大，产生的中和渣较多，对渣的堆存和处理较困难，易形成二次污染，不利于环保。同时在实施过程中对设备有较高要求。结论：未能达到预期目标,此方案不可行。小组成员对上述三个方案逐一进行实验，论证其合理性。实验一：小组成员把残液直接用生石灰中和成为中和渣处理。按照现有的锗生产规模（13t/a），每年产生的残液475m3,需消耗生石灰：807t/a，产生中和渣:1425t/a。实验二：小组成员把残液用石灰乳调整PH值中和沉淀后达到环保排放要求，返回生产做循环水使用。方案二的处理工艺流程图如下通过处理后对残液中铅、锌、砷、镉的沉淀效果如下表：名称Pb(mg/l)Zn(mg/l)As(mg/l)Cd(mg/l)PH残液0.45～0.7761.52～116.410.76～2.380.05～0.302～3中和液0.570.630.010.0017～8允许排放值1.05.00.50.16～9制表人：彭明清日期：2007.06.15根据实验结果可以看出，残液采用石灰乳沉淀法处理后形成的中和液虽可以达到排放标准，返回系统做循环水使用，但始终是工业废水，运行时间长了也会对周围的环境和设备构成影响，同时在处理过程中有沉淀渣的产生，对渣的处理较难。另外，此过程需要投入的物料、设备、人员较多，且工艺流程较长、过程控制复杂，对操作人员的素质有较高要求。而且这样处理需消耗大量的资金，从企业经营效益来讲，处理成本太大。结论：未能达到预期目标，此方案不可行。实验三：小组成员对残液先进行回收其中的酸返回系统使用，减少处理量，再对剩余的后液进行中和成为中和渣，从而杜绝了废液的产生和排放。方案三的处理工艺流程图如下通过处理后的回收酸主要成分如下表分析元素H+(mol/l)Ge(mg/l)Fe(mg/l)Zn(mg/l)Pb(mg/l)As(mg/l)Cd(mg/l)分析结果6.81148.238.71133.340.910.2149.45制表人：彭明清日期：2007.06.27中和渣的主要成份如下表制表人：彭明清日期：2007.06.28主要成份GeClZnPbFeAsSb百分含量（%）0.00419.55.230.060.750.040.17根据实验结果得到：通过回收处理后回收的酸品质较好可以返回系统做吸收酸使用，也可以进行提浓后用于蒸馏使用，整个回收过程用现有的蒸馏设备就能实现，设备投入少，而且中和过程较简单，消耗中和剂较少，产生的中和渣较少，可以直接返回火法系统处理挥发其中的有价金属，做到资源的循环有效利用。结论：完全满足预期目标，此方案可行。六、将方案具体化并制定对策小组成员通过实验论证得到方案三具有可行性，现对方案三进行更具体分析并制定相应对策就方案三的工艺条件进行深入研究。1.方案三的具体分析实现残液有效回收处理，首先要确定相应的工艺条件，找出最优的工艺参数。有几个要素：残液的处理量、回收温度、酸的回收率、剩余后液的产生量、中和剂消耗量、中和渣的产生量。2.制定对策表小组成员经过讨论，针对六个要素制定对策表如下序号要求对策目标措施完成时间负责人1残液处理量统计计算确定每年产生的残液量根据生产数据统计和计算出每年需要处理的残液数量2007.7.20丁恒松孟娟慧2回收温度实验统计确定回收的最佳温度通过实验对比找出回收酸所需的最佳温度2007.8.23彭明清赵永波3酸的回收率实验计算确定酸的最佳回收率通过实验计算找出酸能被回收的数量2007.8.31王庆明4剩余后液的量实验计算确定剩余后液的产生量通过实验计算找出回收酸后剩余后液的数量2007.9.25闫建英5中和剂消耗量实验计算确定中和剂的消耗量通过实验计算找出处理残液所需中和剂的数量2007..9.27袁外琼6中和渣产生量实验计算确定中和渣的产生量通过实验计算找出处理残液所产生中和渣的数量2007.10.10孟娟慧制表人：彭明清日期：2007.06.30七、根据对策进行过程实施实施一：从2007年7月开始小组成员就对生产过程中数据进行统计，结合实验所得的残液产出率96%进行产出的残液量确定。结果为：按照现有金属锗的生产规模和技术条件（13t/a），残液产生量为：475m3/a0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%708090100110120回收率实施二：由小组成员对残液进行蒸馏回收酸实验，实验结果如下图温度：℃由实验结果得知：温度在100℃以上时酸的挥发较好，当达到104℃时即与水形成共沸，原理上温度越高时间越长越有利于酸的挥发回收，但当温度超过120℃时相应残液中的其他杂质也会大量挥发出来造成回收的酸质量下降，因此在蒸馏挥发酸时应控制温度不大于120℃，以保证所回收得到的酸的品质。实施三：小组成员通过实验得到回收酸的回收率如下表序号投入残液（ml）产出回收酸（ml）回收率（%）12000158079%22000162081%32000159079.5%42000159079.5%52000160080%平均2000160080%从实验得出：挥发回收酸的回收率可以达到80%。因为当残液挥发回收酸大于80%时，残液中一部分氯化物由于饱和析出形成胶体状，会造成蒸馏釜的堵塞，从而影响作业。因此，当酸的回收达到80%就要停止挥发，以保证剩余的后液具有一定的流动性，从而不影响作业。制表人：彭明清日期：2007.08.27实施四：小组成员通过实验得出剩余后液的产生量，结果如下表实施五：小组成员通过实验得出中和剂的消耗量，结果如下表序号投入残液（ml）剩余后液（ml）后液产生率（%）1200038019%2200039019.5%3200038519.8%4200039519.8%5200040520.2%平均200040020%序号投入剩余后液（ml）消耗中和剂（g）中和剂消耗比14004451：1.124004401：1.134004411：1.144004421：1.154004391：1.1平均4004401：1.1从上表可知：剩余后液与消耗的中和剂比为1：1.1从上表可知：残液通过挥发回收酸后剩余后液的量为20%制表人：彭明清日期：2007.09.23制表人：彭明清日期：2007.09.25实施六：小组成员通过实验得到中和渣的产生量，结果如下表序号投入剩余后液（ml）产生中和渣（g）中和渣PH中和渣产出比140010057.22.51：1240010107.12.52：1340010007.32.5：144009907.22.48：1540010107.12.52：1平均40010007.22.5：1从上表可知：剩余后液与产生的中和渣比为1：2.5制表人：彭明清日期：2007.10.08八、效果检查小组成员通过对残液环保处理工艺回收的酸进行分析检测如下表，证明回收的酸完全能够返回系统，适用于生产的需要。回收酸的品质如下表分析元素H+(mol/l)Ge(mg/l)Fe(mg/l)Zn(mg/l)Pb(mg/l)As(mg/l)Cd(mg/l)分析结果6.85133.256.58125.2140.510.2049.41制表人：彭明清日期：2007.11.050000.10.20.30.40.50.60.70.80.91目标值活动后残液经过环保处理后与设定目标对比柱状图如下：m3残液排放量m3m3经过环保工艺处理后，残液实现无污染排放，全部循环利用，完全实现了活动目标。九、取得效益1.经济效益按生产13吨／年金属锗计算通过环保工艺处理后每年减少了475m3的残液排放。每年回收盐酸380m3×320元/m3=121600元每年消耗石灰105吨×300元/吨=31500元实验材料及人员加班费用总计：5000元创经济效益：121600-31500-5000=85100元创经济效益8.51万元2.社会效益蒸馏残液通过环保工艺处理后，每年减少残液排放达475m3，回收盐酸达380m3返回蒸馏循环使用，减少了环境污染，改善生产环境，即做到环保清洁生产同时又能够节约成本体现循环经济价值。十、巩固措施及下一步打算1.在今后的生产中将进一步完善和巩固该成果，该成果将应用到30吨锗厂扩建项目。2.下一步，小组将围绕锗残渣的回收处理工艺进行攻关，进一步做到资源综合回收循环利用。发表结束谢谢大家！