一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置，其不需重復(fù)加入濃硫酸或者采用反萃取的工藝，節(jié)約成本和設(shè)備占用空間，簡化操作步驟，實現(xiàn)資源最優(yōu)化，設(shè)計簡約合理便于控制。其包括濃硫酸儲罐、酸洗廢液儲罐，其特征在于：濃硫酸儲罐、酸洗廢液儲罐的底部出口分別設(shè)置有定量泵、并連通至加熱單元的內(nèi)腔，加熱單元的內(nèi)腔內(nèi)布置有加熱絲，加熱單元的底部設(shè)置有結(jié)晶物出口管道，加熱單元的上部出口順次布置有蒸餾瓶、精餾單元，蒸餾瓶的上部出口連通精餾單元的下部進(jìn)口，精餾單元的上部出口外接冷凝單元的上部的內(nèi)腔入口，冷凝單元的下部的內(nèi)腔出口通過導(dǎo)管接入硝酸成品罐的下部，冷凝單元的外腔內(nèi)設(shè)置有流動的冷水。
【專利說明】一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及廢液回收的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝 置，本發(fā)明還提供了該裝置的使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鍍件退鍍廢液是電鍍廢水中最主要的廢水來源之一，占生產(chǎn)廢水總排放量的80% 以上，含銅退鍍廢液是鍍件退鍍清洗廢水中的一種。在退鍍時，用硝酸將鍍件表面的銅經(jīng)酸 洗溶解掉，隨著酸洗過程的進(jìn)行，當(dāng)銅離子達(dá)到一定的濃度時，酸洗液就失去酸洗能力，即 成為廢液，在現(xiàn)有國家關(guān)于電鍍行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格監(jiān)控下，退鍍廢液要處理后再排放。工業(yè) 廢物棄之為害，用之為寶，每處理一立方米退鍍廢水，凈回收價值約上千元，而且銅和硝酸 都是我國重要的工業(yè)原料，為保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資本，實現(xiàn)資源回收再利用和國家清潔生產(chǎn)的 政策，對退鍍含銅酸洗廢水必須回收處理。
[0003] 在現(xiàn)有的處理工藝中，多采用閉路循環(huán)工藝，將廢液加入濃硫酸經(jīng)蒸餾后，蒸餾出 硝酸蒸汽冷凝后即為較為純凈的硝酸成品，在用于工業(yè)生產(chǎn)中，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部循環(huán)利用，蒸 餾出濃廢液二次加入濃硫酸一起攪拌后結(jié)晶，然后固液分離即得硫酸銅成品，分離后濾液 再排放到廢液槽，實現(xiàn)閉路循環(huán)，見圖1。還有一些較為復(fù)雜的退鍍廢液中，將蒸餾出的濃廢 液采用萃取分離的方法，分離出的多種萃取液采用不同方法進(jìn)行處理，即得目的產(chǎn)物。
[0004] 現(xiàn)有工藝先在蒸餾設(shè)備中蒸餾出硝酸蒸汽，冷凝后成硝酸成品，硝酸成品的濃度 不易控制，而蒸餾出的濃廢液二次加入濃硫酸混合攪拌，晶體析出后進(jìn)行固液分離，分離液 體（濾液）排入原料廢液槽繼續(xù)處理。而在選擇工藝條件時必須同時滿足最佳蒸發(fā)工藝條 件和最佳結(jié)晶工藝條件，蒸餾過程中需加入濃硫酸，既要高效回收硝酸又不能產(chǎn)生內(nèi)結(jié)晶， 減壓蒸餾后濃廢液還需繼續(xù)加入濃硫酸繼續(xù)結(jié)晶脫水。
[0005] 現(xiàn)有工藝，整體操作步驟繁瑣，需多套系統(tǒng)同時運行，蒸發(fā)工藝條件和最佳結(jié)晶條 件不易控制，且占地空間大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述問題，本發(fā)明提供了一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置，其不需重 復(fù)加入濃硫酸或者采用反萃取的工藝，節(jié)約成本和設(shè)備占用空間，簡化操作步驟，實現(xiàn)資源 最優(yōu)化，設(shè)計簡約合理便于控制。
[0007] -種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置，其技術(shù)方案是這樣的：其包括濃硫酸儲 罐、酸洗廢液儲罐，其特征在于：所述濃硫酸儲罐、酸洗廢液儲罐的底部出口分別設(shè)置有定 量泵、并連通至加熱單元的內(nèi)腔，所述加熱單元的內(nèi)腔內(nèi)布置有加熱絲，所述加熱單元的底 部設(shè)置有結(jié)晶物出口管道，所述加熱單元的上部出口順次布置有蒸餾瓶、精餾單元，所述蒸 饋瓶的上部出口連通所述精饋單元的下部進(jìn)口，所述精饋單元的上部出口外接冷凝單元的 上部的內(nèi)腔入口，所述冷凝單元的下部的內(nèi)腔出口導(dǎo)管接入硝酸成品罐的下部，所述冷凝 單元的外腔內(nèi)設(shè)置有流動的冷水，所述濃硫酸儲罐和所述加熱單元之間的連接管路設(shè)置有 第一閥門，所述酸洗廢液儲罐和所述加熱單元之間的連接管路設(shè)置有第二閥門，所述結(jié)晶 物出口管道設(shè)置有第三閥門。
[0008] 其進(jìn)一步特征在于：所述蒸餾瓶、精餾單元的上部空間設(shè)置有內(nèi)凹的溫度計槽，所 述溫度計槽內(nèi)分別放置有溫度計，溫度計主要是測定蒸汽梯度溫度，便于調(diào)整加熱單元內(nèi) 月￡的溫度；
[0009] 所述冷凝單元的外腔的底部設(shè)置有冷水入口，所述冷凝單元的外腔的頂部設(shè)置有 冷水出口；
[0010] 所述硝酸成品罐為密閉裝置，所述硝酸成品罐的頂部設(shè)有管路外接至至少一段酸 氣捕集裝置，所述酸氣捕集裝置內(nèi)為蒸餾水；
[0011] 所述硝酸成品罐連外接至所述酸氣捕集裝置的管路設(shè)置有第四閥門；
[0012] 所述精餾單元的頂部出口通過導(dǎo)流管連通至所述冷凝單元的上部的內(nèi)腔入口，所 述精餾單元的頂部出口高于所述冷凝單元的上部的內(nèi)腔入口；
[0013] 所述定量泵也可為流量計。
[0014] 一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置的使用方法，其特征在于：
[0015] 其包含如下步驟：
[0016] 1打開第一閥門、第二閥門和第四閥門，關(guān)閉第三閥門，測定同時酸洗廢液、成品硝 酸的濃度，根據(jù)退鍍過程中酸洗酸液的濃度要求進(jìn)而調(diào)整混合液的比例，通過計算得出濃 硫酸和酸洗廢液的總量比，之后通過定量泵將濃硫酸和酸洗廢液導(dǎo)入加熱單元，由于液體 受熱擴(kuò)散，因此利用加熱器使液體溫度升高，使得兩者在加熱單元的內(nèi)腔中混勻。
[0017] 2控制加熱單元溫度至10(TC?140°C，蒸餾出硝酸蒸汽，使得硝酸蒸汽經(jīng)精餾單 元精餾濃縮高濃度酸蒸汽，并經(jīng)冷凝單元冷凝后進(jìn)入硝酸成品罐中。
[0018] 3混合液在加熱單元中經(jīng)過高溫加熱發(fā)生置換反應(yīng)并在加熱單元、蒸餾瓶中發(fā)生 蒸餾結(jié)晶，其中濃硫酸儲槽和酸洗廢液儲槽液體流量用定量泵控制，蒸餾結(jié)晶形成硫酸銅， 加熱單元、蒸餾瓶中反應(yīng)析出的含結(jié)晶水硫酸銅晶體沉淀到加熱單元底部，根據(jù)含結(jié)晶水 量的不同可顯現(xiàn)不同顏色的分層，工藝中持續(xù)加入濃硫酸，并有部分濃硫酸沉入加熱單元 底部，使硫酸銅晶體失水并在加熱單元的底部形成白色無水硫酸銅晶體，當(dāng)達(dá)到一定量，打 開第三閥門，使得白色無水硫酸銅晶體通過結(jié)晶物出口管道流出。
[0019] 其進(jìn)一步特征在于：步驟1中加入的酸洗廢液溫度為30°C?50°C，與濃硫酸混合 會產(chǎn)生大量的熱，從而降低加熱單元的所用電能，減少熱損耗；
[0020] 步驟2中加熱單元的優(yōu)選溫度為120°C ;
[0021] 工藝運行過程中，打開第四閥門，利于硝酸冷凝液排入硝酸成品罐，其中酸氣經(jīng)過 導(dǎo)管進(jìn)入至少一段酸氣捕集裝置，收集槽中為蒸餾水，便于逸出酸氣充分吸收，避免污染環(huán) 境。
[0022] 采用本發(fā)明后，濃硫酸與退鍍酸洗廢液在加熱單元和蒸餾瓶中混勻，并充分反應(yīng)； 反應(yīng)后硝酸蒸汽經(jīng)過精餾和冷凝后制成成品收集于硝酸成品罐中，在加熱單元內(nèi)反應(yīng)形成 的硫酸銅晶體可定期排出收集，有利于裝置達(dá)到較高蒸餾效果，而且收集到的硫酸銅經(jīng)過 電解后可回收重金屬銅和硫酸，工藝中得到的硫酸銅本身可二次利用，同時，其不需重復(fù)加 入濃硫酸或者采用反萃取的工藝，綜上，其節(jié)約成本和設(shè)備占用空間，簡化操作步驟，實現(xiàn) 資源最優(yōu)化，設(shè)計簡約合理便于控制；且由于在濃硫酸儲罐、酸洗廢液儲罐的底部出口分別 設(shè)置有定量泵，從而根據(jù)退鍍過程中酸洗酸液的濃度要求進(jìn)而調(diào)整混合液的比例，進(jìn)而使 得硝酸的濃度可控，確保達(dá)到最優(yōu)硝酸濃度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是現(xiàn)有的從含硝酸銅廢液中回收硝酸的工藝流程圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明的裝置具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖中各序號所對應(yīng)的標(biāo)注名稱如下：
[0026] 加熱單元1、蒸餾瓶2、精餾單元3、導(dǎo)流管4、冷凝單元5、濃硫酸儲罐6、酸洗廢液 儲罐7、第一閥門8、溫度計槽9、第三閥門10、冷水入口 11、冷水出口 12、結(jié)晶物出口管道 13、硝酸成品罐14、酸氣捕集裝置15、第四閥門16、定量泵17、加熱絲18、第二閥門19、導(dǎo)管 20 〇

【具體實施方式】
[0027] -種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置，見圖2 :其包括濃硫酸儲罐6、酸洗廢液 儲罐7,濃硫酸儲罐6、酸洗廢液儲罐7的底部出口分別設(shè)置有定量泵17、并連通至加熱單元 1的內(nèi)腔的兩側(cè)，加熱單元1的內(nèi)腔內(nèi)布置有加熱絲18,加熱單元1的底部設(shè)置有結(jié)晶物出 口管道13,加熱單元1的上部出口順次布置有蒸餾瓶2、精餾單元3,蒸餾瓶2的上部出口連 通精餾單元3的下部進(jìn)口，精餾單元3的上部出口外接冷凝單元5的上部的內(nèi)腔入口，冷凝 單元5的內(nèi)腔的下部導(dǎo)管接入硝酸成品罐14的下部，冷凝單元5的外腔內(nèi)設(shè)置有流動的冷 水，濃硫酸儲罐6和加熱單元1之間的連接管路設(shè)置有第一閥門8,酸洗廢液儲罐7和加熱 單元1之間的連接管路設(shè)置有第二閥門19,結(jié)晶物出口管道13設(shè)置有第三閥門10。
[0028] 蒸餾瓶2、精餾單元3的上部空間設(shè)置有內(nèi)凹的溫度計槽9,溫度計槽9內(nèi)分別放 置有溫度計（圖中未畫出，屬于現(xiàn)有成熟技術(shù)），溫度計主要是測定蒸汽梯度溫度，便于調(diào) 整加熱單元1內(nèi)腔的溫度；冷凝單元5的外腔的底部設(shè)置有冷水入口 11，冷凝單元5的外 腔的頂部設(shè)置有冷水出口 12 ;硝酸成品罐14為密閉裝置，硝酸成品罐14的頂部設(shè)有管路 外接至至少一段酸氣捕集裝置15,酸氣捕集裝置15內(nèi)為蒸餾水；硝酸成品罐14連外接至 酸氣捕集裝置15的導(dǎo)管20設(shè)置有第四閥門16 ;精餾單元3的頂部出口通過導(dǎo)流管4連通 至冷凝單元5的上部的內(nèi)腔入口，精餾單元3的頂部出口高于冷凝單元5的上部的內(nèi)腔入 口；定量泵17也可為流量計。
[0029] -種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置的使用方法，其包含如下步驟：
[0030] 1打開第一閥門8、第二閥門19和第四閥門16,關(guān)閉第三閥門10,測定酸洗廢液、 成品硝酸的濃度，根據(jù)退鍍過程中酸洗液的濃度要求進(jìn)而調(diào)整混合液的比例，通過計算得 出濃硫酸和酸洗廢液的總量比，之后通過定量泵17或流量計將濃硫酸和酸洗廢液通入加 熱單元1，由于液體受熱擴(kuò)散，即加熱絲18通電使液體溫度升高，使得兩者在加熱單元1的 內(nèi)腔中混勻；其中加入的酸洗廢液溫度為30°C?50°C，與濃硫酸混合會產(chǎn)生大量的熱，從 而降低加熱單元的所用電能，減少熱損耗；
[0031] 2控制加熱單元1溫度至10(TC?140°C，蒸餾出硝酸蒸汽，使得硝酸蒸汽經(jīng)精餾單 元3精餾濃縮高濃度酸蒸汽，并經(jīng)冷凝單元5冷凝后進(jìn)入硝酸成品罐14中；其中加熱單元 1的優(yōu)選溫度為120°C ;
[0032] 3混合液在加熱單元1中經(jīng)過高溫加熱發(fā)生置換反應(yīng)并在加熱單元1、蒸餾瓶2中 發(fā)生蒸餾結(jié)晶，其中濃硫酸儲槽6和酸洗廢液儲槽7液體流量用定量泵17控制，蒸餾結(jié)晶 形成硫酸銅，加熱單元1、蒸餾瓶2中反應(yīng)析出的含結(jié)晶水硫酸銅晶體沉淀到加熱單元1底 部，根據(jù)含結(jié)晶水量的不同可顯現(xiàn)不同顏色的分層，工藝中持續(xù)加入濃硫酸，有部分濃硫酸 沉入加熱單元1底部，使硫酸銅晶體失水并在加熱單元1的底部形成白色無水硫酸銅晶體， 當(dāng)達(dá)到一定量，打開第三閥門10,使得白色無水硫酸銅晶體通過結(jié)晶物出口管道13排出。
[0033] 由于硝酸成品罐14為密閉裝置，打開第四閥門16,利于硝酸冷凝液排入硝酸成品 罐14,其中酸氣經(jīng)過導(dǎo)管20進(jìn)入至少一段酸氣捕集裝置15,酸氣捕集裝置15中為蒸餾水， 便于逸出酸氣充分吸收，避免污染環(huán)境。
[0034] 采用本裝置后，產(chǎn)生如下有益效果：
[0035] 1、濃硫酸與退鍍酸洗廢液在加熱單元和蒸餾瓶中混勻，并充分反應(yīng)；反應(yīng)后酸蒸 汽經(jīng)過精餾和冷凝后制成成品收集于硝酸成品罐中，反應(yīng)形成的晶體可定期排出收集，有 利于裝置達(dá)到較高蒸餾效果，而且電解后可收集到重金屬銅和硫酸，同時，此裝置較為簡 便；
[0036] 2、蒸餾瓶及精餾單元均設(shè)有溫度計，用于監(jiān)測蒸餾酸氣梯度溫度，并控制加熱單 兀溫度；
[0037] 3、硝酸成品罐收集的硝酸濃度較高，可企業(yè)內(nèi)直接循環(huán)利用，同時，配備的電子式 比重計可實時監(jiān)測成品罐內(nèi)硝酸的密度，便于調(diào)整硫酸儲槽和酸洗廢液儲槽的液體流量， 以便提高硝酸成品利用效率，節(jié)約生產(chǎn)成本；
[0038] 4、工藝流程中結(jié)晶分離出的硫酸銅晶體可另用電解法制得金屬銅和硫酸，同時， 工藝中得到的硫酸銅經(jīng)進(jìn)一步細(xì)分后也可作為二次產(chǎn)物應(yīng)用；
[0039] 5、占地面積小，操作簡單，符合清潔生產(chǎn)和循環(huán)利用的環(huán)保理念和政策，節(jié)約投資 成本；
[0040] 6、尾部排出的少量酸蒸汽通過多段蒸餾水吸收，可做到零排放，保護(hù)大氣環(huán)境，符 合國家環(huán)保政策。
[0041] 以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳 實施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明創(chuàng)造的實施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造申請范圍所作的均 等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置，其包括濃硫酸儲罐、酸洗廢液儲罐，其特征 在于：所述濃硫酸儲罐、酸洗廢液儲罐的底部出口分別設(shè)置有定量泵、并連通至加熱單元的 內(nèi)腔，所述加熱單元的內(nèi)腔內(nèi)布置有加熱絲，所述加熱單元的底部設(shè)置有結(jié)晶物出口管道， 所述加熱單元的上部出口順次布置有蒸餾瓶、精餾單元，所述蒸餾瓶的上部出口連通所述 精餾單元的下部進(jìn)口，所述精餾單元的上部出口外接冷凝單元的上部的內(nèi)腔入口，所述冷 凝單元的下部的內(nèi)腔出口導(dǎo)管接入硝酸成品罐的下部，所述冷凝單元的外腔內(nèi)設(shè)置有流動 的冷水，所述濃硫酸儲罐和所述加熱單元之間的連接管路設(shè)置有第一閥門，所述酸洗廢液 儲罐和所述加熱單元之間的連接管路設(shè)置有第二閥門，所述結(jié)晶物出口管道設(shè)置有第三閥 門。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置，其特征在于：所述蒸 餾瓶、精餾單元的上部空間設(shè)置有內(nèi)凹的溫度計槽，所述溫度計槽內(nèi)分別放置有溫度計，溫 度計主要是測定蒸汽梯度溫度，便于調(diào)整加熱單元內(nèi)腔的溫度。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置，其特征在于：所 述冷凝單元的外腔的底部設(shè)置有冷水入口，所述冷凝單元的外腔的頂部設(shè)置有冷水出口。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置，其特征在于：所述硝 酸成品罐為密閉裝置，所述硝酸成品罐的頂部設(shè)有管路外接至至少一段酸氣捕集裝置，所 述酸氣捕集裝置內(nèi)為蒸餾水。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置，其特征在于：所述硝 酸成品罐連外接至所述酸氣捕集裝置的管路設(shè)置有第四閥門。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置，其特征在于：所述精 餾單元的頂部出口通過導(dǎo)流管連通至所述冷凝單元的上部的內(nèi)腔入口，所述精餾單元的頂 部出口高于所述冷凝單元的上部的內(nèi)腔入口。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置，其特征在于：所述定 量泵也可為流量計。
8. -種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置的使用方法，其特征在于： 其包含如下步驟： 1打開第一閥門、第二閥門和第四閥門，關(guān)閉第三閥門，測定同時酸洗廢液、成品硝酸的 濃度，根據(jù)退鍍過程中酸洗液的濃度要求進(jìn)而調(diào)整混合液的比例，通過計算得出濃硫酸和 酸洗廢液的總量比，之后通過定量泵將濃硫酸和酸洗廢液導(dǎo)入加熱單元，由于液體受熱擴(kuò) 散，因此利用加熱器使液體溫度升高，使得兩者在加熱單元的內(nèi)腔中混勻。 2控制加熱單元溫度至10(TC?140°C，蒸餾出硝酸蒸汽，使得硝酸蒸汽經(jīng)精餾單元精 餾濃縮高濃度硝酸蒸汽，并經(jīng)冷凝單元冷凝后進(jìn)入硝酸成品罐中。 3混合液在加熱單元中經(jīng)過高溫加熱發(fā)生置換反應(yīng)并在加熱單元、蒸餾瓶中發(fā)生蒸餾 結(jié)晶，其中濃硫酸儲槽和酸洗廢液儲槽液體流量用定量泵控制，蒸餾結(jié)晶形成硫酸銅，加熱 單元、蒸餾瓶中反應(yīng)析出的含結(jié)晶水硫酸銅晶體沉淀到加熱單元底部，根據(jù)含結(jié)晶水量的 不同可顯現(xiàn)不同顏色的分層，工藝中持續(xù)加入濃硫酸，并有部分濃硫酸沉入加熱單元底部， 使硫酸銅晶體失水并在加熱單元的底部形成白色無水硫酸銅晶體，當(dāng)達(dá)到一定量，打開第 三閥門，使得白色無水硫酸銅晶體通過結(jié)晶物出口管道排出。
9. 如權(quán)利要求8所述的一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置的使用方法，其特征在 于：步驟1中加入的酸洗廢液溫度為30°C?50°C，與濃硫酸混合會產(chǎn)生大量的熱，從而降低 加熱單元的所用電能，減少熱損耗。
10.如權(quán)利要求1所述的一種從含硝酸銅廢液中回收硝酸的裝置的使用方法，其特征 在于：工藝運行過程中，打開第四閥門，利于硝酸冷凝液排入硝酸成品罐，其中酸氣經(jīng)過導(dǎo) 管進(jìn)入至少一段酸氣捕集裝置，收集槽中為蒸餾水，便于逸出酸氣充分吸收，避免污染環(huán) 境。
【文檔編號】C02F1/04GK104085865SQ201410347903
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】陳時全, 張瑞辰 申請人:昆山明寬環(huán)保節(jié)能科技有限公司