CN104787780A - 一种硫酸铵溶液脱除杂质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用一种硫酸铵溶液脱除杂质的方法，属于氨酸法脱硫技术领域。包括以下步骤：1）将硫酸铵溶液与工业硫化钠加入脱重金属槽内反应；2）控制脱重金属槽反应时间1～2h，使重金属离子沉淀入渣，然后用泵送入精密管式过滤器进行渣液分离；3）将硫酸亚铁连续加入脱砷槽内的硫酸铵溶液中，通过鼓入压缩空气使溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺形成絮凝状胶体最终吸附As等杂质后沉淀形成渣；4）控制脱砷槽内的反应时间0.5～1h，使杂质吸附入渣进行渣液分离，硫酸铵溶液进入蒸发结晶器生产合格的化肥，砷渣放入储斗。本发明对进入硫酸铵化肥中的重金属和砷等杂质进行脱除，避免了重金属和砷对土壤、地下水和人体的污染，具有良好的环境效益和社会效益。

Description

一种硫酸铵溶液脱除杂质的方法

技术领域

本发明涉及一种硫酸铵溶液脱除杂质的方法，属于氨酸法脱硫技术领域。

背景技术

硫酸铵溶液是经氨水吸收低浓度SO₂烟气后产生的亚盐溶液，主要物相组成为：NH₄HSO₃、(NH₄)₂SO₃、(NH₄)₂SO₄及含有AS、Pb、Zn、Cu、Fe、Sb、Cd、Ag、Ge等，加入浓硫酸使其亚盐全部氧化成(NH₄)₂SO₄溶液，再加入氨水与过量的硫酸发生中和反应，让溶液成分全部为硫酸铵溶液。硫酸铵溶液含铅及稀贵金属均较高，传统的方法是将含有重金属物质的硫酸铵溶液直接通过蒸发、结晶、离心、干燥程序生产硫酸铵化肥。

为确保硫酸铵化肥产品稳定达到一等品质量标准，降低硫酸铵产品中重金属含量，在本工艺设置了两套脱除和过滤装置，第一套：在硫铵液中加入脱除重金属药剂，使溶解性重金属(Zn、Cu、Cr等)离子混凝沉淀，与液体中的少量烟尘过滤去除；第二套：在硫铵液中加入脱砷药剂，通入压缩空气，使砷化物氧化混凝沉淀，再过滤去除。脱除重金属后，硫铵液再送入生产硫酸铵化肥。

硫酸铵化肥一等品质量指标：

将烟气中的SO₂作为资源，回收生产使用价值较高的硫铵，减少污染，变废为宝。同时将硫铵产品中的重金属脱除，防止使用化肥时的重金属污染。“三废”排放量少，污染物变废为宝，少量废渣得到有效处理，符合清洁生产的工业要求，带来良好的环境效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的是针对硫酸铵化肥产品稳定达一等品质量，防止重金属和砷等物质随最终产品硫酸铵化肥流出，给土壤、地下水等带来危害，同时回收其有价金属，具有明显的环境效益和社会效益。

为了达到上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种硫酸铵溶液脱除杂质的方法，包括以下步骤：

1)将工业硫化钠与水按照重量比1:6加入脱除重金属药剂装置内搅拌混合均匀形成硫化钠溶液，控制硫化钠溶液流量为0.02～0.03m³/h，连续不断的加入脱除重金属槽内与硫酸铵溶液进行混合反应1～2小时，使其中的Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Hg²⁺重金属离子以硫化物形态沉淀形成渣；

2)将用工业硫化钠脱除重金属后的硫酸铵溶液和重金属渣用泵送至精密管式过滤器内过滤，渣进入储斗后返回粗铅生产流程二次熔炼回收有价金属，硫酸铵滤液进入下一道脱除装置；

3)将硫酸亚铁与水按照重量比1:4加入脱砷药剂装置内搅拌混合均匀形成硫酸亚铁溶液，然后控制硫化亚铁溶液流量为0.01～0.02m³/h，连续不断的加入脱砷槽内与脱重金属后的硫酸铵溶液进行混合，同时在脱砷槽内通入50～80m³压缩空气使溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺形成絮凝状胶体最终吸附As杂质后沉淀形成渣；

4)将脱除砷后的硫酸铵溶液和砷渣用泵送至精密管式过滤器内过滤，渣进入储斗运输至渣场堆存，净化的硫酸铵滤液进入硫酸铵化肥生产流程。

作为优选，在步骤1)中，所述硫酸铵的成分为含(NH₄)₂SO₄≥330g/L、NH₄HSO₃≤10g/L、(NH₄)₂SO₃≤30g/L。

作为优选，在步骤1)中，所述工业硫化钠的成分为含Na₂S≥60.0％、Fe≤0.0030％、水不溶物≤0.05％。

作为优选，在步骤3)中，所述硫酸亚铁的成分为FeSO₄·7H₂O≥90％、TiO₂≤0.75％、As≤0.0001％、Pb≤0.0005％、水不溶物≤0.05％、游离酸(以H₂SO₄计)≤1％。

作为优选，在步骤2)中，硫酸铵溶液和重金属渣的过滤过程中要停止加入工业硫化钠及新的硫酸铵溶液。

作为优选，在步骤4)中，所述硫酸铵溶液和砷渣的过滤过程中要停止进硫酸亚铁及脱除重金属后的硫酸铵溶液。

作为优选，加入工业硫化钠溶液和硫酸亚铁溶液的方式为连续加入，整个过程除去硫酸铵溶液与重金属渣和砷渣的过滤时间段，均不停止加入硫酸铵溶液，每隔1～2个小时进行压滤和放出重金属渣和砷渣，压滤过程中停止加入新的硫酸铵溶液。

作为优选，根据新加入脱重金属槽内的硫酸铵溶液取样分析确定其中的Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Hg²⁺和砷含量，工业硫化钠用量为硫酸铵溶液量的0.5％～1％，硫酸亚铁用量为硫酸铵溶液量的0.2％～0.5％。

有益效果：

本发明能够确保硫酸铵化肥达到一等品质量，同时，可有效防止重金属和砷等物质随最终产品硫酸铵化肥流出，给土壤、地下水等带来危害，同时回收其有价金属，与传统处理工艺相比，减少重金属物质对环境的影响，社会效益好，经济价值高。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

一种硫酸铵溶液脱除杂质的方法，包括以下步骤：

1)将工业硫化钠与水按照重量比1:6加入脱重金属药剂装置内搅拌混合均匀形成硫化钠溶液，然后控制硫化钠溶液流量为0.02～0.03m³/h连续不断的加入脱重金属槽内与硫酸铵溶液进行混合反应1～2小时，使其中的Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Hg²⁺等以硫化物形态沉淀形成渣；

2)将用工业硫化钠脱除重金属后的硫酸铵溶液和重金属渣用泵送至精密管式过滤器内过滤，渣进入储斗后用汽车运输返回粗铅生产流程回收有价金属，硫酸铵滤液进入下一道脱除装置；

3)将硫酸亚铁与水按照重量比1:4加入脱砷药剂装置内搅拌混合均匀形成硫酸亚铁溶液，然后控制硫化亚铁溶液流量为0.01～0.02m³/h连续不断的加入脱砷槽内与脱重金属后的硫酸铵溶液进行混合，同时在脱砷槽内通入50～80m³压缩空气使溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺形成絮凝状胶体最终吸附As等杂质后沉淀形成渣；

4)将脱除砷后的硫酸铵溶液和砷渣用泵送至精密管式过滤器内过滤，渣进入储斗后用汽车运输至渣场堆存外售，净化后的硫酸铵滤液进入硫酸铵化肥生产流程。

作为优选，步骤1)中，所述硫酸铵的成分为含(NH₄)₂SO₄≥330g/L、NH₄HSO₃≤10g/L、(NH₄)₂SO₃≤30g/L。

作为优选，步骤1)中，所述工业硫化钠的成分为含Na₂S≥60.0％、Fe≤0.0030％、水不溶物≤0.05％。

作为优选，步骤2)中，所述硫酸铵溶液和重金属渣的过滤过程中要停止进工业硫化钠及新的硫酸铵溶液。

作为优选，步骤3)中，所述硫酸亚铁的成分为FeSO₄·7H₂O≥90％、TiO₂≤0.75％、As≤0.0001％、Pb≤0.0005％、水不溶物≤0.05％、游离酸(以H₂SO₄计)≤1％。

作为优选，步骤4)中，所述硫酸铵溶液和砷渣的过滤过程中要停止进硫酸亚铁及脱除重金属后的硫酸铵溶液。

本发明在加入工业硫化钠溶液和硫酸亚铁溶液的方式为连续加入，整个过程除去硫酸铵溶液与重金属渣和砷渣的过滤时间段，均不停止加入硫酸铵溶液，每隔1～2个小时进行压滤和放出重金属渣和砷渣，压滤过程中停止加入新的硫酸铵溶液。

本发明需要根据新加入脱重金属槽内的硫酸铵溶液取样分析确定其中的Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Hg²⁺和砷等含量，工业硫化钠用量为硫酸铵溶液量的0.5％～1％，硫酸亚铁用量为硫酸铵溶液量的0.2％～0.5％。

下面将结合本发明实施例和附图1，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。

实施例1

以氨酸法脱硫系统处理SO₂烟气量按210000Nm³/h为例，烟气中所含烟尘中的各种重金属的含量全部带入硫酸铵溶液中，成分见表1。

表1 硫酸铵溶液重金属及砷带入量

带入氨酸法脱硫系统的重金属(含砷及其它金属)约5kg/h，40t/a，其中锌约为4.5kg/h，36t/a。

1)将工业硫化钠与水按照重量比1:6加入脱重金属药剂装置内搅拌混合均匀形成硫化钠溶液，然后控制硫化钠溶液流量为0.02～0.03m³/h连续不断的加入脱重金属槽内与硫酸铵溶液进行混合反应1～2小时。

3)将硫酸亚铁与水按照重量比1:4加入脱砷药剂装置内搅拌混合均匀形成硫酸亚铁溶液，然后控制硫化亚铁溶液流量为0.01～0.02m³/h，连续不断的加入脱砷槽内与脱重金属后的硫酸铵溶液进行混合，同时在脱砷槽内通入50～80m³压缩空气。

4)脱重金属渣约100t/a，其中金属硫化物MS约占60％(主要为ZnS)，其余为其它组成的惰性渣，返回铅冶炼系统进行回收气有价金属。

5)脱砷渣主要为FeO(Fe(1+x)B(1-x))O₃铁氧体惰性渣，约10t/a，按冶炼废渣处理，返回渣库堆存。

6)经过脱金属及脱砷处理后，其硫酸铵化肥指标均满足一等品质量要求。

表2 硫酸铵化肥质量分析指标

实施例2

以氨酸法脱硫系统处理SO₂烟气量按180000Nm³/h为例，烟气中所含烟尘中的各种重金属的含量全部带入硫酸铵溶液中，成分见表3。

表3 硫酸铵溶液重金属及砷带入量

1)带入氨酸法脱硫系统的重金属(含砷及其它金属)约2.52kg/h，20.11t/a，其中锌约占63％，为1.583kg/h，12.67t/a。

2)将工业硫化钠与水按照重量比1:6加入脱重金属药剂装置内搅拌混合均匀形成硫化钠溶液，然后控制硫化钠溶液流量为0.02～0.03m3/h连续不断的加入脱重金属槽内与硫酸铵溶液进行混合反应1～2小时。

3)将硫酸亚铁与水按照重量比1:4加入脱砷药剂装置内搅拌混合均匀形成硫酸亚铁溶液，然后控制硫化亚铁溶液流量为0.01～0.02m3/h，连续不断的加入脱砷槽内与脱重金属后的硫酸铵溶液进行混合，同时在脱砷槽内通入50～80m³压缩空气。

4)脱重金属渣约32t/a，其中金属硫化物MS约占78％(主要为ZnS)，其余为其它组成的惰性渣，返回铅冶炼系统进行回收气有价金属。

5)脱砷渣主要为【FeO(Fe_(1-x)As_(1-x))O】铁氧体惰性渣，约10t/a，按冶炼废渣处理，返回渣库堆存。

6)经过脱金属及脱砷处理后，其硫酸铵化肥指标均满足一等品质量要求。

表4 硫酸铵化肥质量分析指标

本发明对进入最终产品硫酸铵化肥中的重金属和砷等杂质进行脱除，避免了重金属和砷对土壤、地下水和人体的污染，具有良好的环境效益和社会效益。

最终，以上实施例和附图仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种硫酸铵溶液脱除杂质的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将工业硫化钠与水按照重量比1:6加入脱除重金属药剂装置内搅拌混合均匀形成硫化钠溶液，控制硫化钠溶液流量为0.02～0.03m³/h，连续不断的加入脱除重金属槽内与硫酸铵溶液进行混合反应1～2小时，使其中的Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Hg²⁺重金属离子以硫化物形态沉淀形成渣；

2)将用工业硫化钠脱除重金属后的硫酸铵溶液和重金属渣用泵送至精密管式过滤器内过滤，渣进入储斗后返回粗铅生产流程二次熔炼回收有价金属，硫酸铵滤液进入下一道脱除装置；

3)将硫酸亚铁与水按照重量比1:4加入脱砷药剂装置内搅拌混合均匀形成硫酸亚铁溶液，然后控制硫化亚铁溶液流量为0.01～0.02m³/h，连续不断的加入脱砷槽内与脱重金属后的硫酸铵溶液进行混合，同时在脱砷槽内通入50～80m³压缩空气使溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺形成絮凝状胶体最终吸附As杂质后沉淀形成渣；

4)将脱除砷后的硫酸铵溶液和砷渣用泵送至精密管式过滤器内过滤，渣进入储斗运输至渣场堆存，净化的硫酸铵滤液进入硫酸铵化肥生产流程。

2.根据权利要求1所述的一种硫酸铵溶液脱除杂质的方法，其特征在于：在步骤1)中，所述硫酸铵的成分为含(NH₄)₂SO₄≥330g/L、NH₄HSO₃≤10g/L、(NH₄)₂SO₃≤30g/L。

3.根据权利要求1所述的一种硫酸铵溶液脱除杂质的方法，其特征在于：在步骤1)中，所述工业硫化钠的成分为含Na₂S≥60.0％、Fe≤0.0030％、水不溶物≤0.05％。

4.根据权利要求1所述的一种硫酸铵溶液脱除杂质的方法，其特征在于：在步骤3)中，所述硫酸亚铁的成分为FeSO₄·7H₂O≥90％、TiO₂≤0.75％、As≤0.0001％、Pb≤0.0005％、水不溶物≤0.05％、以H₂SO₄计的游离酸≤1％。

5.根据权利要求1所述的一种硫酸铵溶液脱除杂质的方法，其特征在于：在步骤2)中，硫酸铵溶液和重金属渣的过滤过程中要停止加入工业硫化钠及新的硫酸铵溶液。

6.根据权利要求1所述的一种硫酸铵溶液脱除杂质的方法，其特征在于：在步骤4)中，所述硫酸铵溶液和砷渣的过滤过程中要停止进硫酸亚铁及脱除重金属后的硫酸铵溶液。

7.根据权利要求1所述的一种硫酸铵溶液脱除杂质的方法，其特征在于:加入工业硫化钠溶液和硫酸亚铁溶液的方式为连续加入，整个过程除去硫酸铵溶液与重金属渣和砷渣的过滤时间段，均不停止加入硫酸铵溶液，每隔1～2个小时进行压滤和放出重金属渣和砷渣，压滤过程中停止加入新的硫酸铵溶液。

8.根据权利要求1所述的一种硫酸铵溶液脱除杂质的方法，其特征在于:根据新加入脱重金属槽内的硫酸铵溶液取样分析确定其中的Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Hg²⁺和砷含量，工业硫化钠用量为硫酸铵溶液量的0.5％～1％，硫酸亚铁用量为硫酸铵溶液量的0.2％～0.5％。