CN104841265B - 一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法 - Google Patents

一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法,在有色金属冶炼烟气经过高温余热锅炉初步回收热量后,先通过第一级除尘装置进行第一级除尘,去除烟气中90%以上的烟尘;然后将具有吸附/吸收SO3和重金属组分的吸附剂粉末由烟道直接喷入第一级除尘后的烟气中,发生吸附反应;再利用烟气换热装置对含有吸附剂的烟气进行降温,使SO3及重金属被吸附剂高效捕集,并使部分挥发性重金属能够诱导凝结下来;最后利用第二级除尘装置将已吸附SO3及重金属的吸附剂捕集下来,并将以颗粒态存在的重金属一并捕集下来。与现有技术相比,本发明可从上游将烟气中的重金属组分与SO3高效去除,减少了洗涤废水中硫酸浓度和重金属含量。

Description

一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法

技术领域

[0001]本发明涉及一种烟气净化方法,尤其是涉及一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法。

背景技术

[0002]我国目前有色金属冶炼工艺大多以火法冶金工艺为主,有色金属矿多以硫化物形式存在,在冶炼过程中会产生大量含有高浓度硫氧化物和重金属的冶炼烟气。由于有色金属冶炼烟气净化工艺中经常采用湿法洗涤作为降温、除尘的重要工艺,由此产生了大量洗涤废水。由于有色金属冶炼烟气中的SO3极易溶于洗涤液,因此洗涤废水pH值较低,也被称为洗涤污酸。此外,烟气中的部分重金属也会随着洗涤液进入洗涤污酸中。在我国,这类有色金属冶炼烟气净化过程中产生的含重金属洗涤污酸废水污染排放强度高,治理难度大,亟待有效的处理方法。

[0003]为了有效去除有色金属冶炼企业的含重金属洗涤污酸,常见的方法是利用物理法和化学法直接对洗涤污酸进行处理。如物理法通过渗析、渗透等处理手段回收一定程度的硫酸,并将其中的重金属进行过滤,但这种方法处理能力较低,能耗高,制约了其广泛应用。而化学法中常用石灰中和等方法处理洗涤污酸,产生大量的含有重金属且无法有效利用的石膏渣,存在石膏渣处理的新问题。目前尚未见到有从源头减少洗涤污酸的烟气净化方法。

[0004]中国专利CN 102773162A公布了一种去除燃煤烟气中细粒子与重金属的方法,该方法为电除尘器耦合荷电吸附凝并技术,通过荷电喷枪对吸附剂进行预荷电(正电荷),并将其喷射到电除尘器两个相邻电场之间的区域;利用带正电吸附剂颗粒与经过上一电场被荷负电但未被捕集的细粒子之间的库仑凝并作用以及荷电吸附剂自身的吸附作用,将细颗粒物、重金属及可凝结性物质等多种污染物捕集到吸附剂上形成较大颗粒;然后利用电除尘器后面的电场对其进行高效捕集,实现协同去除烟气中多种污染物的目的。上述专利采用电场吸附的方法能够去除细粒子与重金属,但是对烟气中的三氧化硫去除效果并不好,不适用与三氧化硫的去除。

发明内容

[0005]本发明的目的就是为了克服上述当前有色金属冶炼污酸处理技术中存在的不足,而提供一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法,从而降低后续洗涤污酸处理难度。

[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:

[0007] 一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法,包括以下步骤:

[0008]第一步,在有色金属冶炼烟气经过高温余热锅炉初步回收热量后,先通过第一级除尘装置进行第一级除尘,去除烟气中90%以上的烟尘;

[0009]第二步,利用吸附剂喷射装置,将具有吸附/吸收SO3和重金属组分的吸附剂粉末由烟道直接喷入第一级除尘后的烟气中,并利用烟气的流动性使之充分混合,并发生吸附反应;

[0010]第三步,为了增强吸附剂对三氧化硫及重金属组分的吸附性,再利用烟气换热装置对含有吸附剂的烟气进行降温,使SO3及重金属被吸附剂高效捕集,并使部分挥发性重金属能够诱导凝结下来;

[0011]第四步,利用第二级除尘装置将已吸附SO3及重金属的吸附剂捕集下来,并将以颗粒态存在的重金属一并捕集下来。

[0012]由第二级除尘装置收集下来的吸附剂,若未完全得到利用,部分返回吸附剂喷射装置进行再利用;已充分利用的旧吸附剂则进行资源化再生处理,将重金属组分分离,硫酸盐作为原料使用。

[0013]被第二级除尘装置收集下来的吸附剂中有40-90%返回吸附剂喷射装置进行再利用,另外有10-60 %的吸附剂用作资源化处理,所采用的处理方法为煅烧处理法或液相浸出法,实现重金属与硫酸盐的分离及资源化利用。

[0014]通过上述处理,可使进入下游烟气洗涤装置中的S03(转化为硫酸)、各种重金属成分显著降低,从而降低洗涤污酸的酸度及重金属的含量,有利于其无害化处理。

[0015]所述的有色金属冶炼烟气含有二氧化硫、三氧化硫及重金属,其中重金属为铅、萊、砷、镉及络中的一种或多种。

[0016]所述的第一级除尘装置为电除尘器或高效多管除尘器中的一种;第一级除尘装置所收集的烟尘返回冶炼炉或直接资源化处理。

[0017]所述的吸附剂为粒度100-400目的粉状吸附剂,吸附剂在烟气中的使用量为,每立方米烟气中喷入0.5-50g ο其利用压缩空气及喷枪将其喷到烟气中。

[0018]所述的吸附剂为次氧化锌(由冶炼尘灰中收集)、氧化锌焙砂、氧化铝、氧化铁、氧化镁、氧化钙、活性炭(焦)、硅藻土及矾土中的一种或多种混合。或用氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化镁、氢氧化钙或碳酸氢铵中的一种或其混合,对吸附剂进行预处理。

[0019]所述的烟气换热装置为管式换热器、板式换热器或其组合;冷却介质为水或空气中的一种,热量以热水、蒸汽或预热空气的形式回收;降温后的烟气温度为80-180°C,与吸附后的烟气残留SO3浓度及含水率有关,其高于烟气露点温度10-20°C。

[0020]所述的第二级除尘装置采用高效袋式除尘器,利用吸附剂在滤袋表面所形成吸附层,对烟气中的三氧化硫及重金属污染物作进一步吸附捕集,并将烟气中以细微颗粒物形式存在的重金属组分一并捕集。袋式除尘器能够耐温至180°C,与烟气接触的金属材料采用316L不锈钢以上的防腐材质,避免出现酸露点温度以下的腐蚀现象。

[0021 ]与现有石灰中和污酸处理方法相比,本发明具有以下一些优点:

[0022] 1、干法吸附方法能有效去除烟气中的SO3和重金属,由此显著减少了湿法洗涤液中硫酸和重金属的含量,降低了后续污酸处理的难度。

[0023] 2、由于烟气中SO3浓度显著降低,可以减少湿法洗涤液的使用量,减少了污酸的生成量,节约了大量工业用水。

[0024] 3、通过除尘装置可以将SO3吸附剂与烟气飞灰一起去除,且吸附剂可以重复利用,减少了固体废弃物的生成。

[0025] 4、本发明可从上游将烟气中的重金属组分与SO3高效去除,减少了洗涤废水中硫酸浓度和重金属含量,从源头减少了洗涤污酸的产生,显著降低了后续洗涤废水处理的难度。

附图说明

[0026]图1为本发明采用工艺的示意图。

具体实施方式

[0027]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0028] 实施例1

[0029] 一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法,采用如图1所示的工艺,具体包括以下步骤:

[0030]第一步,在有色金属冶炼烟气经过高温余热锅炉初步回收热量后,先通过第一级除尘装置进行第一级除尘,去除烟气中90%以上的烟尘;

[0031]有色金属冶炼烟气含有二氧化硫、三氧化硫及重金属,其中重金属为铅、汞、砷、镉及络中的一种或多种。

[0032]第一级除尘装置为电除尘器或高效多管除尘器中的一种;第一级除尘装置所收集的烟尘返回冶炼炉或直接资源化处理。

[0033]第二步,利用压缩空气及喷枪,将具有吸附/吸收SO3和重金属组分的吸附剂粉末由烟道直接喷入第一级除尘后的烟气中,并利用烟气的流动性使之充分混合,并发生吸附反应;

[0034]吸附剂为粒度100-400目的粉状吸附剂,吸附剂在烟气中的使用量为,每立方米烟气中喷入0.5-50g。

[0035]吸附剂为次氧化锌(由冶炼尘灰中收集)、氧化锌焙砂、氧化铝、氧化铁、氧化镁、氧化钙、活性炭(焦)、硅藻土及矾土中的一种或多种混合。或用氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化镁、氢氧化钙或碳酸氢铵中的一种或其混合,对吸附剂进行预处理。

[0036]第三步,为了增强吸附剂对三氧化硫及重金属组分的吸附性,再利用烟气换热装置对含有吸附剂的烟气进行降温,使SO3及重金属被吸附剂高效捕集,并使部分挥发性重金属能够诱导凝结下来;

[0037]烟气换热装置为管式换热器、板式换热器或其组合;冷却介质为水或空气中的一种,热量以热水、蒸汽或预热空气的形式回收;降温后的烟气温度为80-180°C,与吸附后的烟气残留SO3浓度及含水率有关,其高于烟气露点温度10-20°C。

[0038]第四步,利用第二级除尘装置将已吸附SO3及重金属的吸附剂捕集下来,并将以颗粒态存在的重金属一并捕集下来;

[0039]第二级除尘装置采用高效袋式除尘器,利用吸附剂在滤袋表面所形成吸附层,对烟气中的三氧化硫及重金属污染物作进一步吸附捕集,并将烟气中以细微颗粒物形式存在的重金属组分一并捕集。袋式除尘器能够耐温至180°C,与烟气接触的金属材料采用316L不锈钢以上的防腐材质,避免出现酸露点温度以下的腐蚀现象。

[0040]第五步,由第二级除尘装置收集下来的吸附剂,若未完全得到利用,部分返回吸附剂喷射装置进行再利用;已充分利用的旧吸附剂则进行资源化再生处理,将重金属组分分离,硫酸盐作为原料使用。被第二级除尘装置收集下来的吸附剂中有40-90%返回吸附剂喷射装置进行再利用,另外有10-60 %的吸附剂用作资源化处理,所采用的处理方法为煅烧处理法或液相浸出法,实现重金属与硫酸盐的分离及资源化利用。

[0041]通过上述处理,可使进入下游烟气洗涤装置中的S03(转化为硫酸)、各种重金属成分显著降低,从而降低洗涤污酸的酸度及重金属的含量,有利于其无害化处理。

[0042] 实施例2

[0043]以模拟有色金属冶炼烟气为处理对象,利用干法吸附对烟气中的SO3进行吸附去除实验,模拟烟气量为lL/h,烟气温度为200度。具体处理步骤如下:

[0044] 1、称量50mg的氧化钙吸附剂,将其置于固定床反应器中,并通过管式炉将反应器的温度控制在200 ±10度范围内;

[0045] 2、将模拟烟气通入固定床反应器中,然后通过质量流量计将烟气中的S03、S02的浓度分别控制在3000mg/m3和2%左右,利用烟气采样系统分别对固定床反应器入口和出口的SO3、SO2浓度进行采样和分析,结果表明SO3的去处效率在95 %以上,而SO2的去除效率约为20%左右。

[0046]由此表明,该方法对SO3的去除具有较好的选择性,可有效去除烟气中的S03。

[0047] 实施例3

[0048]以某铅冶炼厂的实际烟气为处理对象,从烟道中引出100m3/h的实际烟气,其中SO3的浓度为3400-3600mg/m3,SO2的浓度在9-10 %左右,Hg浓度为4-5mg/m3,烟气温度为250度左右,引出烟气经过一个多管除尘器,烟气温度降低至150度左右,然后向烟气中喷入粒径为300目的次氧化锌干粉,吸附剂的喷入量为500g/h,处理后的烟气经由小型袋式除尘器最后通回主烟道。等到反应稳定后对袋式除尘器出口处的烟气进行采样分析,结果表明SO3的去处效率在90%以上SO2的去除效率约为16%左右,而汞的去处率达到了85 %以上。

[0049] 实施例4

[0050]仍以上述铅冶炼厂实际烟气为处理对象,从烟道中引出100m3/h的实际烟气,其中SO3的浓度为3400-3600mg/m3,SO2的浓度在9_10 %左右,Hg浓度为4_5mg/m3,烟气温度为250度左右,引出烟气经过一个多管除尘器,烟气温度降低至150度左右,然后向烟气中喷入粒径为300目的氧化镁干粉,吸附剂的喷入量为400g/h,处理后的烟气经由小型袋式除尘器最后通回主烟道。等到反应稳定后对袋式除尘器出口处的烟气进行采样分析,结果表明SO3的去处效率在85%以上SO2的去除效率约为10 %左右,而汞的去处率达到了80 %以上。

[0051]上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法,其特征在于,包括以下步骤: 第一步,在有色金属冶炼烟气经过高温余热锅炉初步回收热量后,先通过第一级除尘装置进行第一级除尘,去除烟气中90%以上的烟尘; 第二步,利用吸附剂喷射装置,将具有吸附/吸收SO3和重金属组分的吸附剂粉末由烟道直接喷入第一级除尘后的烟气中,发生吸附反应; 第三步,利用烟气换热装置对含有吸附剂的烟气进行降温,使SO3及重金属被吸附剂高效捕集,并使部分挥发性重金属能够诱导凝结下来; 第四步,利用第二级除尘装置将已吸附SO3及重金属的吸附剂捕集下来,并将以颗粒态存在的重金属一并捕集下来; 被第二级除尘装置收集下来的吸附剂中有40-90%返回吸附剂喷射装置进行再利用,另外有10-60%的吸附剂用作资源化处理,所采用的处理方法为煅烧处理法或液相浸出法,实现重金属与硫酸盐的分离及资源化利用,硫酸盐作为原料使用。
2.根据权利要求1所述的一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法,其特征在于,所述的有色金属冶炼烟气含有二氧化硫、三氧化硫及重金属,其中重金属为铅、萊、砷、镉及络中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法,其特征在于,所述的第一级除尘装置为电除尘器或高效多管除尘器中的一种;第一级除尘装置所收集的烟尘返回冶炼炉或直接资源化处理。
4.根据权利要求1所述的一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法,其特征在于,所述的吸附剂为粒度100-400目的粉状吸附剂,吸附剂在烟气中的使用量为,每立方米烟气中喷入0.5-50g。
5.根据权利要求1所述的一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法,其特征在于,所述的吸附剂为次氧化锌、氧化锌焙砂、氧化铝、氧化铁、氧化镁、氧化钙、活性炭、娃藻土及巩土中的一种或多种混合。
6.根据权利要求1所述的一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法,其特征在于,用氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化镁、氢氧化钙或碳酸氢铵中的一种或其混合,对吸附剂进行预处理。
7.根据权利要求1所述的一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法,其特征在于,所述的烟气换热装置为管式换热器、板式换热器或其组合;冷却介质为水或空气中的一种,热量以热水、蒸汽或预热空气的形式回收;降温后的烟气温度为80-180°C。
8.根据权利要求1所述的一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法,其特征在于,所述的第二级除尘装置采用袋式除尘器。
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