不锈钢酸洗废水钙钠中和沉淀与碳热还原协同处理新工艺吴名涛

过程工程学报TheChineseJournalofProcessEngineeringISSN1009-606X,CN11-4541/TQ《过程工程学报》网络首发论文题目：不锈钢酸洗废水钙钠中和沉淀与碳热还原协同处理新工艺作者：吴名涛，邵大伟，郭强，李永利，齐涛收稿日期：2018-11-27网络首发日期：2019-03-11引用格式：吴名涛，邵大伟，郭强，李永利，齐涛．不锈钢酸洗废水钙钠中和沉淀与碳热还原协同处理新工艺[J/OL]．过程工程学报.网络首发：在编辑部工作流程中，稿件从录用到出版要经历录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿等阶段。录用定稿指内容已经确定，且通过同行评议、主编终审同意刊用的稿件。排版定稿指录用定稿按照期刊特定版式（包括网络呈现版式）排版后的稿件，可暂不确定出版年、卷、期和页码。整期汇编定稿指出版年、卷、期、页码均已确定的印刷或数字出版的整期汇编稿件。录用定稿网络首发稿件内容必须符合《出版管理条例》和《期刊出版管理规定》的有关规定；学术研究成果具有创新性、科学性和先进性，符合编辑部对刊文的录用要求，不存在学术不端行为及其他侵权行为；稿件内容应基本符合国家有关书刊编辑、出版的技术标准，正确使用和统一规范语言文字、符号、数字、外文字母、法定计量单位及地图标注等。为确保录用定稿网络首发的严肃性，录用定稿一经发布，不得修改论文题目、作者、机构名称和学术内容，只可基于编辑规范进行少量文字的修改。出版确认：纸质期刊编辑部通过与《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司签约，在《中国学术期刊（网络版）》出版传播平台上创办与纸质期刊内容一致的网络版，以单篇或整期出版形式，在印刷出版之前刊发论文的录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿。因为《中国学术期刊（网络版）》是国家新闻出版广电总局批准的网络连续型出版物（ISSN2096-4188，CN11-6037/Z），所以签约期刊的网络版上网络首发论文视为正式出版。过程工程学报TheChineseJournalofProcessEngineering收稿：2018−11−27，修回：2019−02−12，网络发表：，Received:2018−11−27,Revised:2019−02−12,Publishedonline:基金项目：中国科学院重点部署项目(编号:ZDRW-ZS-2018-1)作者简介：吴名涛(1992−)，男，河北省唐山市人，硕士研究生，研究方向：固体废物资源化，Ｅ-mail:[e-mail]；李永利，通讯联系人，Tel:[phone],Ｅ-mail:[e-mail].引用格式：吴名涛，邵大伟，郭强，等.不锈钢酸洗废水钙钠中和沉淀与碳热还原协同处理新工艺.过程工程学报.WuMT,ShaoDW,GuoQ,etal.Anewtreatmentprocessofstainlesssteelpicklingwastewaterthroughcalciumandsodiumneutralizationprecipitationandcarbonthermalreduction(inChinese).Chin.J.ProcessEng.,DOI:10.12034/j.issn.1009-606X.218323.反应与分离DOI:10.12034/j.issn.1009-606X.218323AnewtreatmentprocessofstainlesssteelpicklingwastewaterthroughcalciumandsodiumneutralizationprecipitationandcarbonthermalreductionMingtaoWU1,2,3,DaweiSHAO2,3,4,QiangGUO2,3,YongliLI2,3,TaoQI2,31.SchoolofChemicalEngineering,UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China2.NationalEngineeringLaboratoryofCleanProductionTechnologyofHydrometallurgy,InstituteofProcessEngineering,ChineseAcademyofSciences,Beijing100190,China3.KeyLaboratoryofGreenProcessandEngineering,InstituteofProcessEngineering,ChineseAcademyofScience,Beijing100190,China4.ZhengzhouInstituteofEmergingIndustrialTechnology,Zhengzhou450003,ChinaAbstract:Anoxidelayerisformedduringstainless-steelproductionandprocessing,whichreducesthecorrosionresistanceofsteel.Atpresent,thecommontreatmentforstainlesssteelstripsurfacesismainlypickling,usingnitricandhydrofluoricacidstoremovetheoxidelayer.Afterpickling,waterisusedtowashawaytheacidsremainingonthesurfaceofthestainlesssteel.AlargenumberofpicklingwastewaterStainlesssteelwillbeproduced,itcontainsheavymetalionsandfluorideionsandhavegreatthreatentotheenvironment.Atpresent,thepicklingwastewaterisgenerallytreatedbylimeneutralization,butthequantityofsludgeisLargeandhasdifficultyinresourceutilization.Inthispaper,thelawoffluorineionremovalandmetalionprecipitationinstainlesssteelpicklingwastewatersystemwasstudied,andanewprocessofcalciumandsodiumco-precipitationwasdevelopedtomakethequalityofwastewaterachievethestandard,CaOandNaOHwereaddedsequentiallytoachievesynergisticco-precipitationofharmfulionsinwastewater,thesludgeproductionwasreducedby14.79%aswell.Withtheoptimizationofsedimentationmethod,thecompositionofsludgewasalsochanged,whichwasbeneficialtothesubsequentreduction.Thesludgewasreductedin1200℃temperature,realizedthemetallizationofironchromiumnickel,metalsandnonmetalsareenrichedindifferentareas,finegrindingandmagneticseparationtogottheregenerationoffluoriteoreandalloypowder,thegradeofmetalis93.62%.Gradeofiron,chromium,nickelinalloypowderreached69.31%,7.6%and16.71%,respectively,andiron,chromium,nickelrecoveryrateisashighas95.30%,88.7%and97.53%,respectively.Thenewprocesshasadvantagesoftheflowisshort,energyconsumptionislow,andtheprocessdoesnotproducesecondarypollution,whichhasgreatsignificancetotheinnoxiousdisposalandrecycleofstainlesssteelpicklingwastewater.Keywords:calciumandsodiumco-precipitation;sodiumcalciumratio;sludgereduction;carbonthermalreduction;resourcing2019-03-1109:19:36过程工程学报不锈钢酸洗废水钙钠中和沉淀与碳热还原协同处理新工艺吴名涛1,2,3，邵大伟2,3,4，郭强2,3，李永利2,3*，齐涛2,31中国科学院大学化学与化工学院，北京1000492中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室，北京1001903中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室，北京1001904郑州中科新兴产业技术研究院，郑州450003摘要：通过研究不锈钢酸洗废水体系中氟离子脱除和金属离子沉淀的规律，开发了钙钠协同沉淀新工艺，并对新工艺产生的污泥进行1200℃中温还原，细磨、磁选后得铁、铬、镍合金粉末和再生萤石矿。结果表明，该工艺实现了废水的达标排放，污泥产生量减少了14.79%，实现了铁铬镍的金属化还原，得到了再生萤石矿和金属品位93.62%的合金粉末，合金粉末中铁、铬、镍品位分别达69.31%,7.6%和16.71%，回收率分别高达95.30%,88.7%和97.53%。关键词：钙钠协同沉淀；钙钠比；污泥减量；碳热还原；资源化中图分类号：X789文献标识码：A1前言不锈钢生产和加工过程中表面会形成一层黑色的氧化层，不仅影响不锈钢产品的美观，还会降低不锈钢的耐腐蚀性和减少产品的使用寿命[1]，酸洗可去除不锈钢表面的氧化皮，提高不锈钢的耐腐蚀性、耐磨性、韧性和加工可塑性。2018年全球全年不锈钢产量预计达到50505100万吨(InternationalStainlessSteelForum,ISSF)，每酸洗1t不锈钢将产生13m3不锈钢酸洗废水[2,3]。目前不锈钢酸洗用酸主要是硝酸和氢氟酸，还有少量的硫酸和磷酸，酸洗废水的主要成分是铁、铬和镍等重金属离子及F,NO3和SO42等阴离子，具有离子浓度低、成分复杂、酸度强等特点，对环境威胁大、处理难度高。酸洗废水通常用钙中和沉淀法处理[46]，有一步中和沉淀法和两步中和沉淀法。一步中和沉淀法是以氧化钙为中和剂直接把废水pH调节至弱碱性，将所有金属离子和氟离子沉淀到污泥中，工艺简单，运行稳定、生产成本低，是目前工业生产的主流工艺，但普遍存在氧化钙反应不完全、污泥产生量大、污泥处理费用高、有价成分难以资源化回收等问题；两步中沉淀法[7,8]先用氢氧化钠中和沉淀重金属后用氧化钙沉淀氟离子，可实现重金属和氟离子的初步分离，分别得到重金属污泥和以氟化钙为主的污泥，但工艺相对复杂、运行成本稍高，且重金属污泥中常含氟离子，无法实现重金属和氟离子的完全