阅读说明：本技术 一种燃煤电厂脱硫废水提纯氢氧化镁工艺 (Process for purifying magnesium hydroxide from desulfurization wastewater of coal-fired power plant ) 是由 赵国钦 于 2020-04-27 设计创作，主要内容包括：一种燃煤电厂脱硫废水提纯氢氧化镁工艺：废水进入一级沉淀池,与Ca(OH)<Sub>2</Sub>在弱酸性环境下反应,沉淀产物被压滤排出,溶液进入二级沉淀池继续与Ca(OH)<Sub>2</Sub>在碱性环境下反应,生成CaSO<Sub>4</Sub>、Mg(OH)<Sub>2</Sub>沉淀混合物被压滤出；混合物与清水混合搅拌后进入酸化反应塔与烟气中的SO<Sub>3</Sub>、SO<Sub>2</Sub>气体反应将Mg(OH)<Sub>2</Sub>溶解,溶液中的固体不溶物成为石膏产物,溶液进入一级纯化池与CaCl<Sub>2</Sub>反应,反应产生的固体沉淀物CaSO<Sub>4</Sub>被压滤出,溶液进入二级纯化池与添加的Ca(OH)<Sub>2</Sub>反应,pH值控制为11～12的碱性环境,产生Mg(OH)<Sub>2</Sub>沉淀物,沉淀物被压滤出来成为膏状固体物进入清洗池加入清水进行清洗提纯,将易溶物溶解在清水中,清洗后的产物其中的固体不溶物被压滤出来成为膏状物,进行干燥处理后的固体物中Mg(OH)<Sub>2</Sub>纯度达到99％以上。(A process for purifying magnesium hydroxide from desulfurization wastewater of a coal-fired power plant comprises the following steps: the wastewater enters a primary sedimentation tank and is mixed with Ca (OH) 2 Reacting in weak acid environment, filter-pressing and discharging the precipitate, and allowing the solution to enter a secondary sedimentation tank for further reaction with Ca (OH) 2 Reacting in alkaline environment to generate CaSO 4 、Mg(OH) 2 The precipitated mixture is filtered by pressure; the mixture and clean water are mixed and stirred and then enter an acidification reaction tower to react with SO in the flue gas 3 、SO 2 Gas reaction of Mg (OH) 2 Dissolving, wherein solid insoluble substances in the solution become gypsum products, and the solution enters a primary purification tank and CaCl 2 Reaction, solid precipitate CaSO produced by the reaction 4 Is filtered and pressed out, and the solution enters secondary purificationSeptic tank and added Ca (OH) 2 Reacting, controlling the pH value to be 11-12 alkaline environment to generate Mg (OH) 2 The precipitate and the precipitate are filtered to form a pasty solid, the pasty solid enters a cleaning pool, clean water is added into the cleaning pool for cleaning and purification, soluble substances are dissolved in the clean water, insoluble solid substances in the cleaned product are filtered to form a pasty solid, and Mg (OH) is contained in the dried solid 2 The purity reaches more than 99 percent.)

一种燃煤电厂脱硫废水提纯氢氧化镁工艺

技术领域

本发明涉及一种燃煤电厂脱硫废水提纯氢氧化镁工艺。

背景技术

燃煤发电机组运行时，燃煤中含有的硫在燃煤燃烧时与空气中的氧反应成为SO₂、SO₃气体并掺杂在燃烧锅炉出口的烟气中。根据环保的需求，需要投运脱硫系统脱出烟气中含有的SO₂、SO₃气体，达到脱除硫份的目的。烟气脱硫常用的系统为石灰石湿法脱硫。湿法脱硫采用粉化后石灰石作为反应原料，石灰石主要组成为CaCO₃及MgCO₃等，与水混合后成为石灰石浆液，在脱硫吸收塔中与烟气中的SO₂、SO₃气体反应，在吸收塔酸性环境中生成硫酸钙、亚硫酸钙难溶物。在此反应过程中，石灰石中的Mg元素在吸收塔中被完全溶解成为Mg²⁺离子，并在吸收塔的浓缩过程中，其浓度逐渐升高至近7000mg/L，最终随着吸收塔排放的脱硫废水流出。

目前燃煤发电机组在进行脱硫废水处理时，是将废水进行浓缩处理，浓缩后的高浓度废水溶液中的Mg²⁺离子浓度会达到60000mg/L以上。但在后续处理时将该部分Mg²⁺作为废弃物按照掺入粉煤灰或石膏中进行低质化处理，处理后的粉煤灰或石膏市场价值很低。在浓缩后的废水处理过程中要耗用大量的能量、占用较多的设备进行处理，处理费用高昂，且造成溶液中含有市场价值极高的大量Mg元素的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种燃煤电厂脱硫废水提纯氢氧化镁工艺，在燃煤机组进行废水处理时，将废水中的Mg²⁺离子进行资源化处理，成为目前市场价值高需求量大的高纯度氢氧化镁，解决燃煤机组废水处理过程中的资源化效率低和处理费用高昂问题。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种燃煤电厂脱硫废水提纯氢氧化镁工艺，其特征是包括以下步骤：

1)一级沉淀：在浓缩的强酸性的脱硫废水中添加熟石灰，将其pH值调整至5.0，沉淀出部分的CaSO₄沉淀产物并压滤析出；

2)二级沉淀：一级沉淀后的溶液中添加熟石灰，将溶液的pH值调整至11～12，溶液中的沉淀产物为CaSO₄、Mg(OH)₂固体，压滤出该部分固体；

3)酸化：将二级沉淀的压滤固体产物加清水，以水：固体质量比为10:1搅拌成浆液，利用锅炉尾部烟气中的SO₃、SO₂气体，将溶液pH值调整至2～3，沉淀产物中的Mg(OH)₂溶解，形成高浓度的Mg²⁺离子溶液；

4)一级纯化：酸化后的强酸性Mg²⁺离子溶液中注入等摩尔的CaCl₂，将溶液中的SO₄ ^2-、SO₃ ^2-离子沉淀并压滤出；

5)二级纯化：一级纯化并压滤后的溶液中添加熟石灰，将溶液的pH值调整至11～12，沉淀产物为高纯度的Mg(OH)₂固体，压滤后的溶液进行浓缩减水后返回一级纯化(由于溶液中的溶解物为CaCl₂，经过浓缩后成为高浓度的CaCl2溶液，避免反应过程中由外界添加价值高的CaCl₂，降低成本)反应阶段；

6)清洗提纯：二级纯化后的Mg(OH)₂固体含有水分较高，其中含有较多溶解的CaCl₂，在固体中加入5倍质量的水进行清洗，将其中溶解的微量CaCl₂清洗掉，再次进行压滤，得到高纯度的Mg(OH)₂固体产物。

专用于上述工艺的设备包括：依次连接的一级沉淀池1、第一压滤装置2、二级沉淀池3、第二压滤装置4、搅拌池5、酸化反应塔6、第三压滤装置7、一级纯化池8、第四压滤装置9、二级纯化池10、第五压滤装置11、清洗池12、第六压滤装置13、干燥器14和输送装置15，第五压滤装置11的压滤析出的CaCl2溶液经CaCl2浓缩塔16后返回一级纯化池8。

本发明主要利用Mg²⁺离子与Ca²⁺的沉淀物特性的不同为出发点，将浓缩后的高浓度废水通过一级沉淀、二级沉淀、酸化、一级纯化、二级纯化、清洗提纯等6个工艺过程，产生出纯度达到99％以上的Mg(OH)₂固体产物。

具体来说是浓缩后的高浓度废水通过一级沉淀、二级沉淀、酸化、一级纯化、二级纯化、清洗提纯等6个工艺过程，在一级、二级沉淀过程中产生CaSO₄、Mg(OH)₂的固体混合物；利用燃煤发电机组的废烟气中含有大量的SO₃、SO₂气体，将二级沉淀反应沉淀物进行酸化，混合物中的Mg(OH)₂固体物被SO₃、SO₂气体酸化并溶解，成为纯度较高的MgSO₄、MgSO₃溶液；在一级纯化时将溶液添加CaCl₂反应成为MgCl₂溶液；二级纯化时通过溶液与熟石灰反应成为纯度较高的Mg(OH)₂固体产物，反应的副产物CaCl₂溶液重新返回至一级纯化过程作为反应原料，减少CaCl₂的补充；清洗提纯工艺通过清洗、压滤，提纯出高纯度的Mg(OH)₂固体产物。

本发明的技术效果体现在：

本工艺主要利用燃煤发电机组的废烟气和低价值的熟石灰，及补充的少量CaCl2作为反应原料，分别与燃煤发电机组浓缩后的高浓度废水反应，实现以废治废的目的，将废水中的Mg元素高品质资源化。

本发明从Mg²⁺离子与Ca²⁺的沉淀物特性的不同为出发点，分为6个工艺步骤将Mg²⁺离子从废液中逐级析出、提纯，产生出纯度达到99％以上的Mg(OH)₂固体产物。

附图说明

图1为本发明的整套工艺流程图。

图中附图标记指代：1—一级沉淀池；3—二级沉淀池；5—搅拌器；6—酸化反应塔；8—一级纯化池；10—二级纯化池；13—清洗池；14—干燥器；15—输送装置；16—CaCl2浓缩塔；2、4、7、9、11、13—压滤装置。

具体实施方式

本发明的燃煤电厂脱硫废水提纯氢氧化镁工艺实施例，包括以下步骤：

1)一级沉淀：在浓缩的强酸性的脱硫废水中添加熟石灰，将其pH值调整至5.0，沉淀出部分的CaSO₄沉淀产物并压滤析出；

2)二级沉淀：一级沉淀后的溶液中添加熟石灰，将溶液的pH值调整至11～12，溶液中的沉淀产物为CaSO₄、Mg(OH)₂固体，压滤出该部分固体；

3)酸化：将二级沉淀的压滤固体产物加清水，以水：固体质量比为10:1搅拌成浆液，利用锅炉尾部烟气中的SO₃、SO₂气体，将溶液pH值调整至2～3，沉淀产物中的Mg(OH)₂溶解，形成高浓度的Mg²⁺离子溶液；

4)一级纯化：酸化后的强酸性Mg²⁺离子溶液中注入等摩尔的CaCl₂，将溶液中的SO₄ ^2-、SO₃ ^2-离子沉淀并压滤出；

5)二级纯化：一级纯化并压滤后的溶液中添加熟石灰，将溶液的pH值调整至11～12，沉淀产物为高纯度的Mg(OH)₂固体，压滤后的溶液进行浓缩减水后返回一级纯化(由于溶液中的溶解物为CaCl₂，经过浓缩后成为高浓度的CaCl2溶液，避免反应过程中由外界添加价值高的CaCl₂，降低成本)反应阶段；

6)清洗提纯：二级纯化后的Mg(OH)₂固体含有水分较高，其中含有较多溶解的CaCl₂，在固体中加入5倍质量的水进行清洗，将其中溶解的微量CaCl₂清洗掉，再次进行压滤，得到高纯度的Mg(OH)₂固体产物。

如图1所示为专用于上述工艺设备，包括依次连接的一级沉淀池1、第一压滤装置2、二级沉淀池3、第二压滤装置4、搅拌池5、酸化反应塔6、第三压滤装置7、一级纯化池8、第四压滤装置9、二级纯化池10、第五压滤装置11、清洗池12、第六压滤装置13、干燥器14和输送装置15，第五压滤装置11的压滤析出的CaCl2溶液经CaCl2浓缩塔16后返回一级纯化池8。

浓缩后的脱硫废水进入一级沉淀池1，与添加的Ca(OH)₂在控制浓液的pH值小于5.0弱酸性环境下反应，产生CaSO₄沉淀产物被第一压滤装置2压滤排出。

反应后的溶液进入二级沉淀池3中，继续与添加的Ca(OH)₂在控制溶液pH值11～12的碱性环境下反应，生成CaSO₄、Mg(OH)₂沉淀混合物，被第二压滤装置4压滤出来。

CaSO₄、Mg(OH)₂固体混合物与清水在搅拌器5混合搅拌后进入酸化反应塔6，与锅炉尾部烟气中的SO₃、SO₂气体反应将Mg(OH)₂溶解，溶液中的固体不溶物被第三压滤装置7压滤出成为石膏产物。

溶液进入一级纯化池8与CaCl₂反应，反应产生的固体沉淀物CaSO₄被第四压滤装置9压滤出来成为石膏。

溶液继续进入二级纯化池10与添加的Ca(OH)₂反应，溶液的pH值控制为11～12的碱性环境，产生Mg(OH)₂沉淀物，沉淀物被第五压滤装置11压滤出来成为膏状固体物，其中的Mg(OH)₂纯度接近97％，压滤后的CaCl₂溶液进入CaCl₂浓缩塔16进行浓缩后成为高浓度CaCl₂溶液，重新进入一级纯化池8重复利用。

膏状固体物进入清洗池12加入清水进行清洗提纯，将其中溶解的易溶物溶解在清水中，清洗后的产物其中的固体不溶物被第六压滤装置13压滤出来成为膏状物，溶液重新返回脱硫系统吸收塔利用。

第六压滤装置13压滤的膏状物进入干燥装置14进行干燥处理，干燥后的固体物中Mg(OH)₂纯度达到99％以上，经过输送装置15进行成品包装。