CN103866132B - 一种从有色金属冶炼烟气中回收汞的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从有色金属冶炼烟气中回收汞的工艺，将冶炼烟气通入烟气洗涤塔（1）底部，在塔中从下而上与稀硫酸溶液逆流接触传质，洗涤后的烟气进入电除雾器（4）；稀硫酸从烟气洗涤塔（1）底部流出，经降温后由稀酸循环泵（2）泵回烟气洗涤塔（1）顶部，构成稀硫酸循环；保证进入电除雾器（4）的烟气温度为≤35℃；将含汞溶液从烟气洗涤塔（1）和电除雾器（4）接的清洗槽或液封槽（5）底部引至汞液浓缩器（9），进行分离和收集。该工艺在控制汞的排放和污染的同时回收汞液；除汞效率高，可达95%~99.5%；适合处理含汞浓度范围广的烟气，烟气中汞浓度可在10-500mg/m3范围内。
Description
技术领域
本发明属于大气污染控制技术领域及重金属污染控制领域，具体涉及一种从有色金属冶炼含汞烟气中回收汞的工艺。
背景技术
众所周知，汞是一种有毒污染物，存在于许多普通的冶金原料之中，几乎所有的锌矿石都含有汞，汞也存在于铅矿、某些铜矿甚至金矿和硫铁矿中。有色金属冶炼行业矿石焙烧一般在高温条件下进行，因此矿石中的汞绝大部分以零价汞的形态进入冶炼烟气中，在烟气处理过程中单质汞进入泥渣、袋式过滤器的尘、产品硫酸中或烟气中，造成进一步的环境污染。进入产品硫酸中，导致硫酸产品的质量问题，造成成品酸等级降低，如果这些硫酸用于生产肥料或其它以硫酸为原料的化学品，又造成进一步的污染。
然而，当前国内外大部分的研究都将关注点放在燃煤烟气的汞排放控制上，一定程度上忽视了有色冶炼行业汞排放控制的研究。与燃煤烟气相比，有色金属冶炼烟气具有汞浓度高、二氧化硫浓度高、生产周期波动大等特点。所以适用于燃煤烟气的除汞技术未必在有色金属冶炼烟气的汞排放控制中有效。
与燃煤烟气不同，针对高浓度含汞烟气的治理，国内外一般采用冷凝法、吸附法和吸收法等几种方法。其中冷凝法除汞率为80~90%，效率偏低，且能耗较大，一般只作为烟气预除汞方法；吸附法所用硒过滤器或碳过滤器的吸附容量一般仅为自身重量的10-15%，因此一般仅适合处理含汞量较低的烟气，不适合有色金属冶炼烟气的汞处理。
在有色冶炼行业，国内外已有几种代表性的吸收法除汞工艺在使用。其中比较有代表性的是氯化汞吸收法（波利登-诺津克吸收法）。然而该工艺存在一些问题：首先该工艺要求将吸收塔入口的烟气汞浓度控制在约30-40mg/m3以下，否则吸收效率会有较明显的下降，导致烟气汞浓度超标；其次吸收液中所用氯化汞同样是毒品，其吸收浓度一般为3g/l左右，使用量较大，存在较大环境风险。碘化钾吸收法价格昂贵，生产成本大，还有外排“三废”，未进行工业化处理等问题，不能满足环保要求。
此外，汞虽然是污染物，同时也是一种稀有资源，在冶炼、仪器制造、化学工业、医药工业和原子能工业等都有广泛应用，因此针对有色金属冶炼行业烟气中汞浓度较高的特点，宜采用以回收为主的除汞技术。这样，既可以有效控制烟气中汞的排放，又能实现对烟气中汞的资源化利用。
因此，为了克服现有技术存在的缺陷，开发一种新型高效、稳定适用的除汞技术，对于实现有色金属冶炼烟气汞的排放控制和资源化利用非常必要。
发明内容
本发明的目的就是提供一种从有色金属冶炼烟气中将汞蒸气除去并回收单质汞的工艺，除汞效率高，适合处理含汞浓度范围广的烟气，环保且易实现。
本发明提供的从有色金属冶炼烟气中回收汞的工艺，包括以下步骤：
a.将冶炼烟气通入烟气洗涤塔1底部，在塔中从下而上与稀硫酸溶液逆流接触传质，洗涤后的烟气进入电除雾器4；所述稀硫酸溶液从烟气洗涤塔1底部流出，经降温后由稀酸循环泵2泵回烟气洗涤塔1顶部，构成稀硫酸循环；保证进入电除雾器4的烟气温度为≤35℃；
b.将含汞溶液从烟气洗涤塔1底部和电除雾器4所接的清洗槽或液封槽5底部引至汞液浓缩器9，进行分离和收集。
作为改进，使得进入电除雾器4的烟气温度为4-16℃。
所述稀硫酸的降温优选采用下述冷水循环：冷水经冷水机组8降温后进入酸冷却器3，从酸冷却器3出来的水重新进入冷水机组8；稀硫酸溶液从烟气洗涤塔1底部流出进入酸冷却器3降温后返回烟气洗涤塔1喷淋；酸冷却器3的稀硫酸进口处稀硫酸溶液的温度控制在8-18℃，稀硫酸出口处稀硫酸溶液的温度控制在3-13℃。
在具体实施中，所述冶炼烟气可以是先经烟气净化塔或槽，然后进入烟气洗涤塔1，从电除雾器4出来后还接有后续烟气制酸的沉降槽；将含汞溶液从烟气洗涤塔1底部、清洗槽或液封槽5底部、烟气制酸的沉降槽及烟气净化塔或槽底部引出至汞液浓缩器9；从汞液浓缩器9出来的汞液进汞液槽10收集，非汞液进入混合液收集槽11。
所述烟气洗涤塔1可以为喷淋塔、填料塔、板式塔或动力波洗涤器。烟气洗涤塔1内设除沫装置。
作为改进，所述烟气洗涤塔1、电除雾器4和所用气液体管道设保冷层。所述酸冷却器3、冷水机组8和所用液体管道设保冷层。
所述汞液浓缩器9、汞液槽10和混合液收集槽11均保持液封并设排气口。
本发明是在冶炼烟气净化过程中，通过稀硫酸循环液在烟气洗涤塔内洗涤含汞蒸气的冶炼烟气，减少烟气中的汞蒸气，并将汞液回收。该工艺能避免外排废酸、废渣含汞所造成的环境污染，解决了烟气制酸产出的硫酸含汞的问题；除汞效率高，可达95%~99.5%；适合处理含汞浓度范围广的烟气，烟气汞浓度可在10-500mg/m3范围内；在控制汞的排放和污染的同时回收汞液，变害为宝；不需添加任何化学药剂，运行费用低；工艺流程短，工艺过程简单，设备占地面积小，适用性广，一次性投资及运行费用低。
附图说明
附图1为本发明工艺流程图。
图中：1为烟气洗涤塔，2为稀酸循环泵，3为酸冷却器，4为电除雾器，5为清洗槽或液封槽，6为冷水贮槽，7为冷水循环泵，8为冷水机组，9为汞液浓缩器，10为汞液槽，11为混合液槽，12为混合液泵。
具体实施方式
在本发明实施例中，冶炼烟气从多个串联的烟气净化塔中流出，进入本发明的工艺流程，然后进入制酸后续流程；所用烟气洗涤塔1为填料塔，直径为φ2500mm，塔内设除沫装置；稀酸循环泵2的流量为120m3/h。烟气洗涤塔1与电除雾器4、烟气洗涤流程中的气液体管道、稀酸循环冷却流程中各设备及液体管道均设保冷层以及保护层；冷水机组8采用蒸汽（或热水、电力）驱动。
实施例1
处理锌精矿冶炼烟气，本发明的工艺分三个工艺段：
（1）烟气洗涤：气体量约为17500m3（标）/h，汞浓度约为240mg/m3的锌精矿冶炼烟气进入烟气洗涤塔1底部，在塔中从下而上与稀硫酸溶液逆流接触传质，气相中的汞蒸气进入稀硫酸循环液，洗涤后的烟气再进入电除雾器4，气体量约为16200m3（标）/h，汞浓度约为5mg/m3。
（2）稀酸循环冷却：循环稀硫酸从烟气洗涤塔1底部流出，经稀酸循环泵2加压后进入酸冷却器3，在此降温移热后返回烟气洗涤塔1顶部，完成吸收-冷却-吸收的循环过程。稀酸的冷却采用：从冷水贮槽6经冷水循环泵7升压后的冷水经冷水机组8降温后进入酸冷却器3，从酸冷却器3出来的冷水返回冷水贮槽6，形成闭路循环过程。酸冷却器3稀酸进口处稀酸的温度控制在10-16℃，稀酸出口处稀酸的温度控制在8-12℃，烟气洗涤塔1出口烟气温度为8-13℃。
由于烟气洗涤塔出入口之间有一定温度差，烟气中饱和水蒸气将冷凝成水，循环液中稀酸体积将增加，为保证洗涤塔内气液平衡，多余的稀酸串入烟气净化塔底部。
（3）汞液收集：
含汞液的稀硫酸、亚硫酸溶液从烟气洗涤塔1、电除雾器4后接的清洗槽或液封槽5、烟气净化制酸流程的沉降槽以及烟气净化塔（或槽）底部引出，至汞液浓缩器9，从汞液浓缩器9出来的汞液进汞液槽10收集。汞浓缩器9出来的含稀硫酸、亚硫酸的非汞液进入混合液收集槽11收集后泵回烟气净化塔内，形成一闭路过程。汞液浓缩器9、汞液槽10和合液收集槽11均保持液封并设排气口，与烟气净化的烟气管道相连，保持该流程的设备维持在微负压。
该装置运行后，本实施例中产出的硫酸质量等级已达优等品，成品酸中汞含量的质量分数≤10ppm，产出粗汞产品平均约98kg/d，除汞效率约为98%。
实施例2
采用实施例1的工艺流程，处理硫精矿冶炼烟气，所不同的是：
烟气洗涤段：气体量约为16100m3（标）/h，含汞浓度约为460mg/m3的硫精矿冶炼烟气进入烟气洗涤塔1底部，进入电除雾器4的气体量约为14800m3（标）/h，汞浓度约为3mg/m3；
稀酸循环冷却段：酸冷却器3稀酸进口处稀酸的温度控制在9-15℃，稀酸出口处稀酸的温度控制在7-11℃，烟气洗涤塔1出口烟气温度为7-11℃。
该装置运行后，本实施例中产出的硫酸质量等级已达优等品，成品酸中汞的质量分数≤10ppm，产出粗汞产品平均约175kg/d，除汞效率约为99.5%。
本发明未述及的有关技术内容，利用已有技术即可实现。
Claims (6)
1.一种从有色金属冶炼烟气中回收汞的工艺，烟气汞浓度10-500mg/m3，包括以下步骤：
a.将冶炼烟气通入烟气洗涤塔（1）底部，在塔中从下而上与稀硫酸溶液逆流接触传质，洗涤后的烟气进入电除雾器（4）；所述稀硫酸溶液从烟气洗涤塔（1）底部流出，经降温后由稀酸循环泵（2）泵回烟气洗涤塔（1）顶部，构成稀硫酸循环；保证进入电除雾器（4）的烟气温度为4-16℃；
b.将含汞溶液从烟气洗涤塔（1）底部和电除雾器（4）所接的清洗槽或液封槽（5）底部引至汞液浓缩器（9），进行分离和收集；
所述稀硫酸的降温采用下述冷水循环：冷水经冷水机组（8）降温后进入酸冷却器（3），从酸冷却器（3）出来的水重新进入冷水机组（8）；稀硫酸溶液从烟气洗涤塔（1）底部流出进入酸冷却器（3）降温后返回烟气洗涤塔（1）喷淋；酸冷却器（3）的稀硫酸进口处稀硫酸溶液的温度控制在8-18℃，稀硫酸出口处稀硫酸溶液的温度控制在3-13℃。
2.根据权利要求1所述的从有色金属冶炼烟气中回收汞的工艺，其特征在于所述冶炼烟气是先经烟气净化塔或槽，然后进入烟气洗涤塔（1），从电除雾器（4）出来后还接有后续烟气制酸的沉降槽；将含汞溶液从烟气洗涤塔（1）底部、清洗槽或液封槽（5）底部、烟气制酸的沉降槽及烟气净化塔或槽底部引出至汞液浓缩器（9）；从汞液浓缩器（9）出来的汞液进汞液槽（10）收集，非汞液进入混合液收集槽（11）。
3.根据权利要求1所述的从有色金属冶炼烟气中回收汞的工艺，其特征在于所述烟气洗涤塔（1）为喷淋塔、填料塔、板式塔或动力波洗涤器，烟气洗涤塔（1）内设除沫装置。
4.根据权利要求1所述的从有色金属冶炼烟气中回收汞的工艺，其特征在于所述烟气洗涤塔（1）、电除雾器（4）和所用气液体管道设保冷层。
5.根据权利要求1所述的从有色金属冶炼烟气中回收汞的工艺，其特征在于所述酸冷却器（3）、冷水机组（8）和所用液体管道设保冷层。
6.根据权利要求2所述的从有色金属冶炼烟气中回收汞的工艺，其特征在于所述汞液浓缩器（9）、汞液槽（10）和混合液收集槽（11）均保持液封并设排气口。
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