一种三效蒸发器、酸洗硝酸废液回收处理系统及处理方法与流程

1.本发明涉及化工领域，具体是一种三效蒸发器、酸洗硝酸废液回收处理系统及处理方法。


背景技术：

2.钕铁硼磁性材料是一种重要的稀土永磁体，随着新能源、永磁电机、电子设备等工业的发展，用量逐年增加。钕铁硼磁性材料在生产过程中使用大量的硝酸溶液进行酸洗，产生的硝酸废液中不仅含有硝酸，也含有钕离子和铁离子，钕作为稀土元素进行回收意义重大。
3.目前，现有的酸洗硝酸废液回收工艺中，虽然可对于钕铁硼材料酸洗废液中的钕资源进行有效回收，但钕资源回收后的废水没有得到有效的治理，废水的治理成本较高，无法回收处理使用，容易造成二次污染，因此亟待解决。


技术实现要素：

4.为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种三效蒸发器。本发明通过改进的三效蒸发器对钕铁硼材料酸洗废液中的废水进行回收再利用，避免造成二次污染。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种三效蒸发器，沿溶液输送方向，三效蒸发器的进液管路、三效加热器、二效加热器、一效加热器、一效蒸发室、第一排液管、旋流器以及稠厚器依次连通，旋流器上还布置有与一效蒸发室连通的回流管路以构成回流循环；
7.沿蒸汽流动方向，一效蒸发室、二效加热器、二效蒸发室、三效加热器、三效蒸发室以及冷凝部通过蒸汽管路依次连通。
8.作为本发明进一步的方案：第一排液管布置在一效蒸发室底部，一效蒸发室上布置有与一效加热器连通的第二排液管，第二排液管的排液高度高于第一排液管。
9.作为本发明再进一步的方案：所述进液管路与第一纯水清洗管路连通，一效加热器进液口处连接有第二纯水清洗管路；
10.所述第一排液管与第一蒸汽吹扫管路连通，所述旋流器顶部出口与第二蒸汽吹扫管路连通，所述稠厚器的进液口与第三蒸汽吹扫管路连通；旋流器的进口处、一效加热器的进口处、二效加热器的出口处以及三效加热器的出口处均布置有输送泵以输送溶液。
11.作为本发明再进一步的方案：所述冷凝部包括与三效蒸发室的蒸汽出口连通的板式换热器，板式换热器将蒸汽冷凝后输送至收集槽收集，以供后续输送排出。
12.作为本发明再进一步的方案：所述一效蒸发室、二效蒸发室以及三效蒸发室上均安装有漏斗式的加药口以供消泡剂加入。
13.一种酸洗硝酸废液回收处理系统，沿硝酸废液流动方向，硝酸废液收集箱、过滤器、扩散渗透器、残液收集箱、钕沉淀池、铁沉淀池、沉淀产水箱以及所述的三效蒸发器依次
连通，三效蒸发器的冷凝液通过管路与扩散渗透器连通。
14.作为本发明再进一步的方案：所述扩散渗透器的扩散液通过扩散液收集箱后进入硝酸调节箱内调节浓度后回用；所述钕沉淀池的污泥排往第一污泥锥底水箱后，通过第一压滤机压滤回收；铁沉淀池的污泥排往第二污泥锥底水箱后，通过第二压滤机压滤回收。
15.应用一种酸洗硝酸废液回收处理系统的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
16.s1、启动酸洗硝酸废液回收处理系统，将硝酸废液汇集至硝酸废液收集箱内均衡水量后，输送至过滤器过滤以去除杂质；
17.s2、将过滤后的硝酸废液输送至扩散渗透器内，使扩散渗透器内的废液与清水逆向流动，通过离子交换膜扩散渗透，将扩散渗透器原液室的残液排往残液收集箱，将扩散渗透器回收室的回收液排往扩散液收集箱；
18.s3、残液收集箱内的残液依次输送至钕沉淀池以及铁沉淀池后，回收铁、钕离子，沉淀后的废水排往沉淀产水箱；
19.s4、在沉淀产水箱内加碱液，将沉淀产水箱的ph值调至中性后，将溶液输送至三效蒸发器内蒸发结晶，蒸发水回用至扩散渗透器内，结晶盐委外处理。
20.作为本发明再进一步的方案：在步骤s2中，扩散液收集箱内的扩散液输送至硝酸调节箱内后，在硝酸调节箱内加入浓硝酸配置形成5％硝酸溶液，并回用至产线。
21.作为本发明再进一步的方案：在步骤s3中，钕沉淀池内加入草酸后形成草酸钕沉淀，草酸钕污泥通过第一压滤机压滤干燥后得到草酸钕固体并回收利用；
22.铁沉淀池内先加氢氧化钠溶液将ph值调节至3～5，再加入适量pac以及pam使铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀，氢氧化铁沉淀通过第二压滤机压滤干燥得到氢氧化铁固体委外处理。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.1、本发明对三效蒸发器进行改进，一效蒸发室底部通过第一排液管与旋流器、稠厚器连通，并在旋流器顶部布置有回流管路以使得溶液可回流至一效蒸发室内，实现了溶液的强制循环流动，避免出料管道内的残液处于“静止”状态，防止出料管路发生堵塞，对废水进行回收再利用，避免造成二次污染。
25.2、本发明通过第二排液管与一效加热器连通同样实现了强制循环流动，由于固体颗粒物主要集中在一效蒸发室底部，第一排液管主要通过含固量较高的溶液，而第二排液管主要通过含固量降低的溶液，分级处理；各蒸汽吹扫管路以及纯水清洗管路的布置，方便管路的在线清洗，防止管路发生堵塞；加药口的加入方便往蒸发室内加入消泡剂，有效抑制了蒸发室的起泡现象。
26.3、本发明酸洗硝酸废液回收处理系统的独特设计，以较低的成本实现钕资源的回用；通过扩散渗析实现了近90％的硝酸回收；同时通过采取ph阶梯次升高的工艺路线，分别进行钕离子沉淀回收、铁离子沉淀、中性调节，残液处理所需的加药量大大降低，同时也大大减少了委外固废量，显著降低废水处理药剂成本和委外，并实现了废水的零排放处理，水资源得到循环利用，避免高盐废水的排放，回收的废水保障了整套系统水资源的闭环循环。
27.4、本发明的扩散渗透过程以浓度差作为传质推动力，原液室流出的为硝酸回收后的残液，回收室流出的为扩散液，对于原始3％的硝酸废液，可实现接近90％的硝酸回收；对于该系统外增加的水量小于污泥、晶体中夹带的水分，故系统不仅不会造成水分增加，而且
仅需要补充少量的纯水；钕离子进行沉淀时，不添加pac、pam等絮凝剂，避免降低草酸钕纯度，通过降低沉淀池表面负荷来提高沉淀效果；通过压滤机的压滤处理，实现了钕离子以及铁离子的回收利用。
附图说明
28.图1为本发明酸洗硝酸废液回收处理系统的结构示意图。
29.图2为本发明中三效蒸发器的结构示意图。
30.图中：
31.1、硝酸废液收集箱；2、过滤器；
32.3、扩散渗透器；31、扩散液收集箱；32、硝酸调节箱；
33.4、残液收集箱；
34.5、钕沉淀池；51、第一污泥锥底水箱；52、第一压滤机；
35.6、铁沉淀池；61、第二污泥锥底水箱；62、第二压滤机；
36.7、沉淀产水箱；8、三效蒸发器；
37.81、进液管路；811、第一纯水清洗管路；
38.82、三效加热器；83、二效加热器；
39.84、一效加热器；841、第二纯水清洗管路；
40.85、一效蒸发室；851、第一排液管；8511、第一蒸汽吹扫管路；
41.852、第二排液管；
42.86、二效蒸发室；87、三效蒸发室；
43.881、旋流器；8811、第二蒸汽吹扫管路；
44.882、稠厚器；8821、第三蒸汽吹扫管路；
45.891、板式换热器；892、收集槽；893、加药口；
46.9、蒸发冷凝水箱。
具体实施方式
47.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.请参阅图1～2，本发明实施例中，一种三效蒸发器、酸洗硝酸废液回收处理系统及处理方法，酸洗硝酸废液回收处理系统包括硝酸废液收集箱1，用于回收钕铁硼材料酸洗过程中产生的硝酸废液，硝酸废液收集箱1通过泵输送至过滤器2内，进行过滤处理，去除硝酸废液中的杂质。
49.过滤器2优选为袋式过滤器，主要功能为去除废液中的可能存在的细小颗粒物等杂质，避免造成扩散渗析设备器3堵塞。
50.经过滤器2过滤后，硝酸废液进入扩散渗透器3内的原液室中，引扩散渗透器3为现有技术，因此结构不再赘述。将与硝酸废液等量的清水加入扩散渗透器3的回收室内，使废液与清水逆向流动。
51.扩散渗透过程中用的膜为离子交换膜，以浓度差作为传质推动力，原液室流出的为硝酸回收后的残液，回收室流出的为扩散液。对于原始3％的硝酸废液，可实现接近90％的硝酸回收，即扩散液中硝酸浓度接近2.7％，流入扩散液收集箱31。扩散液进入扩散液收集箱31后，通过提升泵输送至硝酸调节箱32内，通过在硝酸调节箱内添加适量浓度的浓硝酸后，将水箱内溶液调配成5％的硝酸溶液，从而可回用至产线中。扩散渗透器3内产生的残液，大部分硝酸已被回收，剩余残液中主要金属离子为铁离子和钕离子，输送至残液收集箱4内。对于8吨扩散液，需补充68％浓硝酸量为300l，配置成5％的硝酸溶液。对于该系统外增加的水量小于污泥、晶体中夹带的水分，故系统不仅不会造成水分增加，而且仅需要补充少量的纯水。
52.扩散渗析器采用的是阴离子均相膜(阴膜)，硝酸废液和清水比例约为1:1。扩散渗析器每个单元由一张阴离子均相膜隔开成原液室和扩散室，采用逆流操作，在阴离子均相膜的两侧分别通入废酸液及接受液(清水)时，废酸液侧的酸及其盐的浓度远高于水的一侧，以浓度差作为传质推动力，原液室中的no
3-向回收室的清水中扩散渗析。扩散渗析膜具备“分子筛”的作用，当no
3-向回收室迁移时，也会夹带h
+
及fe
3+
过去，但由于h
+
半径更小，h
+
更容易跟随no
3-透过扩散渗透，而大部分fe
3+
被阻挡。
53.阴离子交换膜也称之为膜堆，是扩散渗析法回收废酸技术的核心部件，所采用的阴离子交换膜具有如下优点：1)具有足够高的氢离子通量；氢离子通量直接影响酸回收的效率，只有高氢离子渗透率的阴离子交换膜才能降低时间成本和材料成本，赋予扩散渗析工艺良好的经济价值，才具有实际应用价值。2)具有良好的金属离子拦截率；金属拦截率影响回收废酸的质量，回收后的酸液中，如果含有过多的金属离子，既影响金属离子的处理与回收，也影响回收酸的再利用。
54.残液收集箱4内的残液通过提升泵输送至钕沉淀池5内，钕沉淀池5内设置有搅拌室化混槽，残液进入钕沉淀池5内后，调ph值为1.5～2后，加入适量的草酸进行钕离子沉淀。钕沉淀池5底部布置有第一污泥锥底水箱51，草酸钕污泥进入第一污泥锥底水箱51后，通过污泥输送泵输送至第一压滤机52内进行压滤，压滤后的污泥可通过干燥得到水分含量较少的草酸钕固体，钕资源得到回收。钕离子进行沉淀时，不添加pac、pam等絮凝剂，避免降低草酸钕纯度，通过降低沉淀池表面负荷来提高沉淀效果。
55.沉淀后，钕沉淀池5内的剩余废水自流至铁沉淀池6，铁沉淀池6内设置搅拌式化混槽，通过加入氢氧化钠溶液调节ph为3～5，再添加少量的pac以及pam后实现铁离子的完全沉淀。铁沉淀池6底部的污泥定时排至第二污泥锥底水箱61，再通过污泥输送泵输送至第二压滤机62内进行压滤，压滤后的污泥可通过干燥得到水分含量较少的氢氧化铁固体，委外处理。铁离子沉淀后自流至沉淀产水箱7内。
56.沉淀产水箱7中的废水通过添加少量的碱液将ph调至中性，该水箱内盐成分主要为硝酸钠，被负压吸至三效蒸发器进行蒸发结晶，结晶盐主要成分为硝酸钠，委外处理，蒸发冷凝水进入蒸发冷凝水箱，为扩散渗析器3提供回收所用的清水。蒸发冷凝水循环至扩散渗析器3作为回收室所需纯水，所采用的三效蒸发器8仅为蒸发设备的一种形式，根据实际能源方式、蒸发量、一次投资能力，可采用单效、双效、mvr等形式的蒸发设备。
57.三效蒸发器8通过进液管路81与沉淀产水箱7的出口连通，进液管路81上接入有第一纯水清洗管路811，从而可对进液管路81进行清洗。进液管路81与三效加热器82、二效加
热器83、一效加热器84以及一效蒸发室85依次连通，各部件之间通过输送泵提供液体输送动力。三效加热器82、二效加热器83以及一效加热器84的底部管路进出液，顶部管路进出蒸汽。
58.一效蒸发室85底部通过第一排液管851与旋流器881连通，旋流器881底部与稠厚器882连通，稠厚器882用于浓集旋流器881底部排放液中的固体颗粒，形成硝酸钠晶体，收集后委外处理。旋流器881顶部布置有回流管路与一效蒸发室85连通，从而形成循环供一效蒸发室85内的溶液持续流动。
59.一效蒸发室85中部布置有第二排液管852从而直接与一效加热器84连通，形成循环流动。一效加热器84进液口的上游端连接有第二纯水清洗管路841从而可实现纯水清洗。第一排液管851与第一蒸汽吹扫管路8511连通，旋流器881顶部出口的下游端与第二蒸汽吹扫管路8811连通，稠厚器882进液口的上游端与第三蒸汽吹扫管路8821连通。通过高度错开布置实现沉降，第一排液管851主要通过含固量较高的溶液，而第二排液管852主要通过含固量降低的溶液。
60.沿蒸汽流动方向，一效蒸发室85、二效加热器83、二效蒸发室86、三效加热器82、三效蒸发室87的顶部通过蒸汽管路依次连通。三效蒸发室87的蒸汽出口与板式换热器891连通，板式换热器891将蒸汽冷凝后输送至收集槽892内收集，收集槽892内的冷凝水通过输送泵输送至蒸发冷凝水箱8内。因三效蒸发器8内的各加热器以及蒸发器为现有技术，因此工作原理不再赘述。
61.一效蒸发室85、二效蒸发室86以及三效蒸发室87上均安装有漏斗式的加药口893以供消泡剂加入，从而有效抑制蒸发室内的起泡现象。
62.对硝酸废液回收处理时，包括如下步骤：
63.s1、启动酸洗硝酸废液回收处理系统，将硝酸废液汇集至硝酸废液收集箱1内均衡水量后，输送至过滤器2过滤以去除杂质；
64.s2、将过滤后的硝酸废液输送至扩散渗透器3内，使扩散渗透器3内的废液与清水逆向流动，通过离子交换膜扩散渗透，将扩散渗透器3原液室的残液排往残液收集箱4，将扩散渗透器3回收室的回收液排往扩散液收集箱31。
65.扩散液收集箱31内的扩散液输送至硝酸调节箱32内后，在硝酸调节箱32内加入浓硝酸配置形成5％硝酸溶液，并回用至产线。
66.s3、残液收集箱4内的残液依次输送至钕沉淀池5以及铁沉淀池6后，回收铁、钕离子，沉淀后的废水排往沉淀产水箱7；
67.钕沉淀池5内加入草酸后形成草酸钕沉淀，草酸钕污泥通过第一压滤机52压滤干燥后得到草酸钕固体并回收利用。
68.铁沉淀池6内先加氢氧化钠溶液将ph值调节至3～5，再加入适量pac以及pam使铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀，氢氧化铁沉淀通过第二压滤机62压滤干燥得到氢氧化铁固体委外处理。
69.s4、在沉淀产水箱7内加碱液，将沉淀产水箱7的ph值调至中性后，将溶液输送至三效蒸发器8内蒸发结晶，蒸发水回用至扩散渗透器3内，结晶盐委外处理。
70.基于上述实施过程，90％以上的硝酸得到回用，实现硝酸的回收后，残液中的硝酸含量降低至初始含量的10％以下，同时通过采取ph阶梯次升高的工艺路线，分别进行钕离
子沉淀回收、铁离子沉淀、中性调节，不仅实现钕资源的回收，而且大大减少碱液的加药量，整体回收成本大大降低。最后，水资源通过蒸发实现零排放，保障了整套系统水资源的闭环循环。
71.以上结合具体实施例描述了本技术的基本原理，但是，需要指出的是，在本技术中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本技术的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本技术为必须采用上述具体的细节来实现。
72.本技术中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
73.还需要指出的是，在本技术的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本技术的等效方案。
74.提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本技术。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本技术的范围。因此，本技术不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
75.为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本技术的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

技术特征：
1.一种三效蒸发器，其特征在于，沿溶液输送方向，三效蒸发器(8)的进液管路(81)、三效加热器(82)、二效加热器(83)、一效加热器(84)、一效蒸发室(85)、第一排液管(851)、旋流器(881)以及稠厚器(882)依次连通，旋流器(881)上还布置有与一效蒸发室(85)连通的回流管路以构成回流循环；沿蒸汽流动方向，一效蒸发室(85)、二效加热器(83)、二效蒸发室(86)、三效加热器(82)、三效蒸发室(87)以及冷凝部通过蒸汽管路依次连通。2.根据权利要求1所述的一种三效蒸发器，其特征在于，第一排液管(851)布置在一效蒸发室(85)底部，一效蒸发室(85)上布置有与一效加热器(84)连通的第二排液管(852)，第二排液管(852)的排液高度高于第一排液管(851)。3.根据权利要求1所述的一种三效蒸发器，其特征在于，所述进液管路(81)与第一纯水清洗管路(811)连通，一效加热器(84)进液口处连接有第二纯水清洗管路(841)；所述第一排液管(851)与第一蒸汽吹扫管路(8511)连通，所述旋流器(881)顶部出口与第二蒸汽吹扫管路(8811)连通，所述稠厚器(882)的进液口与第三蒸汽吹扫管路(8821)连通；旋流器(881)的进口处、一效加热器(84)的进口处、二效加热器(83)的出口处以及三效加热器(82)的出口处均布置有输送泵以输送溶液。4.根据权利要求1所述的一种三效蒸发器，其特征在于，所述冷凝部包括与三效蒸发室(87)的蒸汽出口连通的板式换热器(891)，板式换热器(891)将蒸汽冷凝后输送至收集槽(892)收集，以供后续输送排出。5.根据权利要求1所述的一种三效蒸发器，其特征在于，所述一效蒸发室(85)、二效蒸发室(86)以及三效蒸发室(87)上均安装有漏斗式的加药口(893)以供消泡剂加入。6.一种酸洗硝酸废液回收处理系统，其特征在于，沿硝酸废液流动方向，硝酸废液收集箱(1)、过滤器(2)、扩散渗透器(3)、残液收集箱(4)、钕沉淀池(5)、铁沉淀池(6)、沉淀产水箱(7)以及如权利要求1～5中任意一项所述的三效蒸发器(8)依次连通，三效蒸发器(8)的冷凝液通过管路与扩散渗透器(3)连通。7.根据权利要求6所述的一种酸洗硝酸废液回收处理系统，其特征在于，所述扩散渗透器(3)的扩散液通过扩散液收集箱(31)后进入硝酸调节箱(32)内调节浓度后回用；所述钕沉淀池(5)的污泥排往第一污泥锥底水箱(51)后，通过第一压滤机(52)压滤回收；铁沉淀池(6)的污泥排往第二污泥锥底水箱(61)后，通过第二压滤机(62)压滤回收。8.应用如权利要求6所述的一种酸洗硝酸废液回收处理系统的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、启动酸洗硝酸废液回收处理系统，将硝酸废液汇集至硝酸废液收集箱(1)内均衡水量后，输送至过滤器(2)过滤以去除杂质；s2、将过滤后的硝酸废液输送至扩散渗透器(3)内，使扩散渗透器(3)内的废液与清水逆向流动，通过离子交换膜扩散渗透，将扩散渗透器(3)原液室的残液排往残液收集箱(4)，将扩散渗透器(3)回收室的回收液排往扩散液收集箱(31)；s3、残液收集箱(4)内的残液依次输送至钕沉淀池(5)以及铁沉淀池(6)后，回收铁、钕离子，沉淀后的废水排往沉淀产水箱(7)；s4、在沉淀产水箱(7)内加碱液，将沉淀产水箱(7)的ph值调至中性后，将溶液输送至三效蒸发器(8)内蒸发结晶，蒸发水回用至扩散渗透器(3)内，结晶盐委外处理。
9.如权利要求8所述的一种处理方法，其特征在于，在步骤s2中，扩散液收集箱(31)内的扩散液输送至硝酸调节箱(32)内后，在硝酸调节箱(32)内加入浓硝酸配置形成5％硝酸溶液，并回用至产线。10.根据权利要求8所述的一种处理方法，其特征在于，在步骤s3中，钕沉淀池(5)内加入草酸后形成草酸钕沉淀，草酸钕污泥通过第一压滤机(52)压滤干燥后得到草酸钕固体并回收利用；铁沉淀池(6)内先加氢氧化钠溶液将ph值调节至3～5，再加入适量pac以及pam使铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀，氢氧化铁沉淀通过第二压滤机(62)压滤干燥得到氢氧化铁固体委外处理。

技术总结
本发明涉及化工领域，具体是一种三效蒸发器、酸洗硝酸废液回收处理系统及处理方法，沿溶液输送方向，三效蒸发器的进液管路、三效加热器、二效加热器、一效加热器、一效蒸发室、第一排液管、旋流器以及稠厚器依次连通，旋流器上还布置有与一效蒸发室连通的回流管路以构成回流循环；沿蒸汽流动方向，一效蒸发室、二效加热器、二效蒸发室、三效加热器、三效蒸发室以及冷凝部通过蒸汽管路依次连通。本发明通过改进的三效蒸发器对钕铁硼材料酸洗废液中的废水进行回收再利用，避免造成二次污染。避免造成二次污染。避免造成二次污染。


技术研发人员：季宏飞 秦佩 杨勇 吴晓伟 蒲明东
受保护的技术使用者：合肥恒力装备有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/9/22