Las técnicas de procesamiento comúnmente utilizadas en plantas metalúrgicas incluyen cristalización al vacío por chorro de vapor, cristalización por congelación por concentración de evaporación, sulfato férrico polimérico, limaduras de hierro y diálisis por difusión. También existe el método de regeneración de amoníaco rojo con óxido de hierro, que es menos utilizado debido a sus múltiples equipos y su alto consumo de energía. La capacidad de los equipos de procesamiento generalmente se expresa en términos de la cantidad de ácido sulfúrico consumido por año (concentración del 98%) para el decapado del acero. Generalmente, los equipos pequeños consumen alrededor de 500 t/a, mientras que los equipos grandes consumen 1000-3000t/a.
Método de cristalización al vacío por chorro de vapor:un método para mantener un cierto grado de vacío en el evaporador y cristalizador a través de un chorro de vapor y un condensador. Cuando pasa el líquido residual con una temperatura mayor que la temperatura de evaporación bajo este grado de vacío, el agua en el líquido residual se evapora en un estado adiabático, lo que resulta en una disminución en la temperatura del líquido residual, un aumento en la concentración y una disminución correspondiente en la solubilidad del sulfato ferroso. Al mismo tiempo, se agrega ácido nuevo al evaporador para aumentar la acidez de la solución y precipitar los cristales de sulfato ferroso sobresaturados. El flujo del proceso se muestra en la Figura 1. La ventaja de este método es que puede manejar una gran cantidad de líquido residual y producir continuamente sulfato ferroso de siete aguas cristalinas (FeSO4 · 7H2O) y ácido regenerado (que contiene de 10% a 20% de H2SO4 y 44% a 8% FeSO). FeSO4 • 7H2O tiene una pureza superior al 95% y contiene menos del 1% de H2SO4. Sin contaminación secundaria. La desventaja es que es necesario agregar ácido nuevo durante el procesamiento y todo lavado con ácido utiliza ácido regenerado. La boquilla del inyector de vapor es propensa a desgastarse.
Método de cristalización por congelación de la concentración de evaporación:Primero se calienta el líquido residual en el evaporador y el agua se elimina mediante evaporación al vacío para aumentar la acidez y la concentración de sulfato ferroso. Luego, se envía al tanque de cristalización y la temperatura del líquido residual se reduce a 0-3 grados con agua salada congelada para precipitar cristales de sulfato ferroso. El tiempo de cristalización por congelación es generalmente de 2 horas. Las ventajas de este método son que puede procesar una gran cantidad de líquido residual, tiene una alta eficiencia de evaporación y produce siete sulfatos ferrosos de agua cristalina. Durante el proceso de tratamiento, no se necesita ácido nuevo y el ácido nuevo se utiliza directamente para el decapado del acero. El ácido regenerado contiene entre un 16% y un 20% de H2SO4 y entre un 5,5% y un 7% de FeSO4. FeSO4 • 7H2O tiene una pureza superior al 95% y contiene menos del 1% de H2SO4. La desventaja es que requiere un conjunto completo de equipos como un congelador, lo que requiere una gran inversión, alto costo y operación compleja. Los evaporadores de grafito son propensos a bloquearse por cristales de sulfato ferroso. El tubo de cobre del tanque de cristalización se corroe con el ácido y tiene una vida útil corta, por lo que requiere un reemplazo frecuente.
Método del sulfato férrico polimérico:Primero, el líquido residual se trata previamente, luego se oxida con oxígeno y se utiliza NaNO2 como catalizador para generar un polímero de sulfato férrico básico, concretamente sulfato férrico polimérico, que se utiliza como agente de purificación de agua. El flujo del proceso se muestra en la Figura 3. Este método puede manejar líquidos residuales generados en diversas situaciones, con operación intermitente y un ciclo de producción de 2 horas. El sulfato férrico polimérico contiene de 12,5% a 13,5% de Fe2O3, trazas de Fe2+, una densidad de 1,45 a 1,50g/cm3, una alcalinidad de 10% a 13%, y un valor de pH de 0,5 a 1,0. Su equipo de proceso es simple, con baja inversión y sin contaminación secundaria.
Método de limaduras de hierro:El ácido libre en el líquido residual reacciona con virutas de hierro para formar sulfato ferroso, que luego se concentra mediante calentamiento y se enfría naturalmente para cristalizar y precipitar. Este método presenta una contaminación ambiental grave, una alta intensidad de mano de obra y el líquido residual descargado contiene aproximadamente 0.15 % de H2SO4 y 421 % de FeSO, lo que requiere un tratamiento de neutralización. Sólo aplicable al tratamiento de bajo volumen de líquidos residuales.
Método de diálisis por difusión:utilizando membrana de intercambio iónico, diálisis por difusión, para separar ácidos libres y sulfato ferroso en líquidos residuales. Tiene bajo consumo de energía y fácil operación. El ácido regenerado contiene 140~180 g/L de H2SO4 y no más de 10 g/L de FeSO4. La solución residual contiene 20-30g/L H2SO4 y 10-120g/L FeSO4 y requiere tratamiento de neutralización. Adecuado para el tratamiento de líquidos residuales de bajo volumen y líquidos residuales de decapado de láminas de acero al silicio.