申请日 20200820
公开（公告）日 20201110
IPC分类号 C02F1/04; C01F5/40; C01F5/30; C01F11/46; C02F103/34
摘要
本发明涉及一种硫酸镁生产废水零排放资源化处理系统及处理方法，包括进料缓存罐和进料泵，进料泵的出口与二效蒸发装置的进料口相连，二效蒸发装置的出料口通过二效转料泵与一效蒸发装置的进料口相连，一效蒸发装置的出料口通过一效出料泵与结晶罐的入口相连，结晶罐的出料口通过结晶罐出料泵与转晶冷却结晶器的进料口相连，转晶冷却结晶器的出料口通过转晶出料泵与离心机的进料口相连，离心机的液相出口与离心机母液罐一的入口相连，离心机母液罐一的底部出口通过板框进料泵与板框压滤机的进料口相连，板框压滤机的液相出口与离心机母液罐二的入口相连。该系统可在含有混盐的废水中分别提取硫酸镁、硫酸钙和氯化镁，且达到污染物零排放标准。
权利要求书
1.一种硫酸镁生产废水零排放资源化处理系统，包括与进料管(G1)相连的进料缓存罐(1)，进料缓存罐(1)的底部出口与进料泵(2)的入口相连，其特征在于：进料泵(2)的出口与二效蒸发装置的进料口相连，二效蒸发装置的出料口通过二效转料泵(9)与一效蒸发装置的进料口相连，一效蒸发装置的出料口通过一效出料泵(14)与结晶罐(19)的入口相连，结晶罐(19)的出料口通过结晶罐出料泵(20)与转晶冷却结晶器(21)的进料口相连，转晶冷却结晶器(21)的出料口通过转晶出料泵(24)与离心机(25)的进料口相连，离心机(25)的固相出口与流化床(53)的入口相连；离心机(25)的液相出口与离心机母液罐一(26)的入口相连，离心机母液罐一(26)的底部出口通过板框进料泵(29)与板框压滤机(30)的进料口相连，板框压滤机(30)的液相出口与离心机母液罐二(27)的入口相连。
2.根据权利要求1所述的硫酸镁生产废水零排放资源化处理系统，其特征在于：离心机母液罐二(27)的溢流口通过母液泵(28)与单效蒸发装置的进料口相连，单效蒸发装置的出料口通过单效出料泵(31)与反应釜的进料口相连，反应釜的出料口通过反应釜出料泵与刮片机(36)的入口相连。
3.根据权利要求2所述的硫酸镁生产废水零排放资源化处理系统，其特征在于：一效、二效、单效蒸发装置各自包括依次连接的分离器、加热蒸发器、循环泵和再热蒸发器，二效分离器(10)、单效分离器(15)的蒸汽出口均与离心式压缩机(52)的入口管道相连，一效加热蒸发器(6)、单效加热蒸发器(16)及单效再热蒸发器(17)的热媒入口均与离心式压缩机(52)的出口管相连，一效分离器(5)的蒸汽出口与二效加热蒸发器(11)及二效再热蒸发器(12)的热媒入口相连。
4.根据权利要求3所述的硫酸镁生产废水零排放资源化处理系统，其特征在于：进料泵(2)的出口经过一级换热器(3)与二效蒸发装置的进料口相连，一效加热蒸发器(6)、二效加热蒸发器(11)、单效加热蒸发器(16)及单效再热蒸发器(17)的冷凝水出口分别通过冷凝水排放管与冷凝水罐一(39)的入口相连，冷凝水罐一(39)的出水口通过冷凝水泵一(38)与一级换热器(3)的热媒入口相连，一级换热器(3)的热媒出口与冷凝水回收管相连。
5.根据权利要求4所述的硫酸镁生产废水零排放资源化处理系统，其特征在于：一效加热蒸发器(6)、二效加热蒸发器(11)、单效加热蒸发器(16)及单效再热蒸发器(17)的排气口与表冷器一(40)的进气口相连，表冷器一(40)的排气口与真空泵一(41)的入口相连；一级换热器(3)的出料口与表冷器一(40)的进料口相连，表冷器一(40)的出料口与二级换热器(4)的进料口相连，二级换热器(4)的出料口与二效蒸发装置的进料口相连；二级换热器(4)的热媒入口与生蒸汽管相连，二级换热器(4)的冷凝水出口与冷凝水罐一(39)的入口相连。
6.根据权利要求1所述的硫酸镁生产废水零排放资源化处理系统，其特征在于：结晶罐(19)的顶部排气口与凉水塔(42)的入口相连，凉水塔(42)的出口与真空泵二(43)的入口相连。
7.根据权利要求2所述的硫酸镁生产废水零排放资源化处理系统，其特征在于：单效出料泵(31)的出口与反应釜一(32)的进料口相连，反应釜一(32)的出料口通过反应釜出料泵一与反应釜二(34)的进料口相连，反应釜二(34)的出料口与反应釜出料泵二(35)的入口相连；反应釜一(32)的排气口与表冷器二(44)的进气口相连，表冷器二(44)的排气口与真空泵三(45)的入口相连；反应釜二(34)的排气口与表冷器三(46)的进气口相连，表冷器三(46)的排气口与真空泵四(47)的入口相连；表冷器二(44)与表冷器三(46)的冷凝水出口分别与冷凝水罐二(48)的入口相连，冷凝水罐二(48)的出水口通过冷凝水泵二(49)与冷凝水回收管相连。
8.根据权利要求7所述的硫酸镁生产废水零排放资源化处理系统，其特征在于：反应釜一(32)及反应釜二(34)的热媒入口与生蒸汽管相连，反应釜一(32)及反应釜二(34)的冷凝水出口分别通过冷凝水排放管与冷凝水罐三(50)的入口相连，冷凝水罐三(50)的出水口通过冷凝水泵三(51)与冷凝水回收管相连。
9.根据权利要求1所述的硫酸镁生产废水零排放资源化处理系统，其特征在于：转晶冷却结晶器(21)的循环出口通过转晶循环泵(23)与转晶冷却换热器(22)的进料口相连，转晶冷却换热器(22)的出料口与转晶冷却结晶器(21)的循环入口相连，转晶冷却结晶器(21)的冷媒出口与冷冻机(37)的入口相连，冷冻机(37)的出口与转晶冷却结晶器(21)的冷媒入口相连。
10.一种硫酸镁生产废水零排放资源化处理方法，其特征在于，依次包括如下步骤，步骤1：进料泵(2)将含有硫酸镁生产废水从进料缓存罐(1)中抽出，依次经一级换热器(3)一次预热，经表冷器一(40)二次加热，再经二级换热器(4)三次加热，将原料溶液升温后，与来自二效加热蒸发器(11)出料，共同被由二效循环泵(13)送入二效再热蒸发器(12)再次加热后，进入二效分离器(10)中进行二效蒸发，含盐溶液进入二效加热蒸发器(11)中加热并由二效循环泵(13)维持循环；
步骤2：二效循环泵(13)的部分出料由二效转料泵(9)抽出，与来自一效加热蒸发器(6)的一效物料共同由一效循环泵(8)送入一效再热蒸发器(7)再次加热后，进入一效分离器(5)中进行一效蒸发，一效溶液进入一效加热蒸发器(6)中加热并由一效循环泵(8)维持循环；
步骤3：一效分离器(5)的出料由一效出料泵(14)送入结晶罐(19)中进行降压蒸发，硫酸镁进一步结晶，在真空泵二(43)的抽吸作用下，结晶罐(19)的顶部排气经凉水塔(42)冷凝后排放；结晶罐(19)的出料由结晶罐出料泵(20)抽出，与来自转晶冷却结晶器(21)的溢流料共同由转晶循环泵(23)送入转晶冷却换热器(22)降温后，回到转晶冷却结晶器(21)中循环；
步骤4：转晶冷却结晶器(21)的底部出料由转晶出料泵(24)送入离心机(25)进行离心过滤，得到带有结晶水的七水硫酸镁，再送入流化床(53)干燥，得到纯度为99%以上的一水硫酸镁；离心机(25)分离出的液相进入离心机母液罐一(26)中沉降，硫酸钙沉淀至离心机母液罐一(26)的底部，被板框进料泵(29)抽出并送入板框压滤机(30)进行压滤，得到硫酸钙固体，压滤清液进入离心机母液罐二(27)中；
步骤5：离心机母液罐二(27)的溢流母液由母液泵(28)抽出，与来自单效加热蒸发器(16)的出料共同被单效循环泵(18)送入单效再热蒸发器(17)再次加热，然后进入单效分离器(15)中进行单效蒸发，单效溶液进入单效加热蒸发器(16)中加热并由单效循环泵(18)维持循环；
步骤6：单效分离器(15)的出料由单效出料泵(31)送入反应釜一(32)中加热搅拌并蒸发，反应釜一(32)的出料由反应釜转料泵一(33)送入反应釜二(34)中继续加热搅拌并蒸发，反应釜二(34)的出料由反应釜出料泵二(35)送入刮片机(36)中冷却粘壁，通过刮刀刮料得到含硫酸镁的氯化镁卤片。
11.根据权利要求10所述的硫酸镁生产废水零排放资源化处理方法，其特征在于，从二效分离器(10)顶部排出的二效蒸汽和从单效分离器(15)顶部排出的单效蒸汽均经离心式压缩机(52)压缩后作为一效加热蒸发器(6)、一效再热蒸发器(7)、单效加热蒸发器(16)及单效再热蒸发器(17)的热源；从一效分离器(5)顶部排出的一效蒸汽作为二效加热蒸发器(11)及二效再热蒸发器(12)的热源。
12.根据权利要求10所述的硫酸镁生产废水零排放资源化处理方法，其特征在于，二级换热器(4)的热侧采用生蒸汽作为热源，二级换热器(4)、一效加热蒸发器(6)、一效再热蒸发器(7)、二效加热蒸发器(11)、二效再热蒸发器(12)、单效加热蒸发器(16)和单效再热蒸发器(17)热侧的冷凝水分别排入冷凝水罐一(39)，冷凝水泵一(38)将冷凝水罐一(39)中的高温冷凝水送入一级换热器(3)的热侧作为热源，一级换热器(3)热侧排出的冷凝水进入冷凝水回收管回收；在真空泵一(41)的抽吸作用下，冷凝水罐一(39)的闪蒸蒸汽进入表冷器一(40)换热，冷凝水也进入冷凝水罐一(39)。
13.根据权利要求10所述的硫酸镁生产废水零排放资源化处理方法，其特征在于，反应釜一(32)及反应釜二(34)的热侧采用生蒸汽作为夹套加热的热源，反应釜一(32)及反应釜二(34)夹套排放的冷凝水进入冷凝水罐三(50)暂存，然后由冷凝水泵三(51)抽出送入冷凝水回收管回收；在真空泵三(45)的抽吸下，从反应釜一(32)顶部排出的闪蒸蒸汽进入表冷器二(44)冷凝，冷凝水进入冷凝水罐二(48)中暂存；在真空泵四(47)的抽吸下，从反应釜二(34)顶部排出的闪蒸蒸汽进入表冷器三(46)冷凝，冷凝水也进入冷凝水罐二(48)中暂存，然后由冷凝水泵二(49)抽出，送入冷凝水回收管回收。
14.根据权利要求11所述的硫酸镁生产废水零排放资源化处理方法，其特征在于，生蒸汽的温度为135℃，二效分离器(10)排出的二效蒸汽及单效分离器(15)排出的单效蒸汽温度均为85℃，离心式压缩机(52)出口的压缩蒸汽温度为105℃，一效分离器(5)排放的一效蒸汽温度为93℃；经二级换热器(4)加热后的原料溶液温度及二效分离器(10)的物料循环温度均为87.4℃，一效分离器(5)的物料循环温度均为101℃，结晶罐(19)的出料温度为55℃，转晶冷却结晶器(21)的出料温度为35℃；单效分离器(15)的物料循环及出料温度为98℃，反应釜一(32)的出料温度为100℃，反应釜二(34)的出料温度为110℃。
15.根据权利要求10所述的硫酸镁生产废水零排放资源化处理方法，其特征在于，硫酸镁生产废水中含有1.25%wt的氯化镁，12.5%wt的硫酸镁和0.2%wt的硫酸钙，经二效蒸发浓缩后，溶液中含有2.06%wt的氯化镁和20.6%wt的硫酸镁，硫酸钙结晶；经一效蒸发继续浓缩后，部分硫酸镁结晶，一效分离器(5)排出含硫酸镁晶浆的溶液中含有14.4%wt的氯化镁和14%wt的硫酸镁；然后进入结晶罐(19)中降压蒸发，硫酸镁进一步结晶后，溶液中含有16%wt的氯化镁和11%wt的硫酸镁；接着进入转晶冷却结晶器(21)中进一步冷却，硫酸镁进一步结晶后，溶液中含有19%wt的氯化镁和5%wt的硫酸镁；压滤清液进入离心机母液罐二(27)中，由母液泵(28)送至单效分离器(15)中进行单效蒸发，单效排出的溶液中含有25%wt的氯化镁和6.58%wt的硫酸镁；单效排出液进入反应釜一(32)中继续加热蒸发，使氯化镁浓度提高至38%wt，硫酸镁浓度提高至10%wt；然后进入反应釜二(34)中继续加热蒸发，使氯化镁浓度提高至47%wt，硫酸镁浓度提高至12.4%wt。
说明书
硫酸镁生产废水零排放资源化处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及一种硫酸镁生产废水的处理系统，尤其涉及一种硫酸镁生产废水零排放资源化处理系统，本发明还涉及一种硫酸镁生产废水零排放资源化处理方法，属于工业废液资源化利用技术领域。
背景技术
硫酸镁在生产过程中有多种结晶盐，可生成一水硫酸镁、二水硫酸镁、三水硫酸镁、五水硫酸镁、六水硫酸镁和七水硫酸镁，其中一水硫酸镁和七水硫酸镁常作为工业产品出售。
目前国内外稀土冶炼硫酸镁废水处理工艺归纳起来主要有蒸发浓缩法、碱法、石灰法等。蒸发浓缩法的蒸汽消耗量大，处理成本最高。碱法可制得氢氧化镁，但是形成硫酸钠母液还需要进一步处理，且工艺过程复杂，母液处理费用比较高。石灰法就是加入氧化钙，与硫酸镁废水反应，产生氢氧化镁和硫酸钙沉淀，反应收率不稳定，硫酸钙的颗粒度小，太过理想化，很难在工业应用上取得成功。以上几种方法在处理稀土冶炼方面起到了一定的作用，但不同程度地存在能耗大、运行费用高，产品不稳定、不易维修、操作，投资较大、占地较多，污水净化效果差，只处理到达标排放，会形成二次母液，水等资源不能回收，不能实现最终处理。
发明人 （杨杰;许亮;王玉立;霍健;张洪彩;智丹丹;费娟娟;）