CN105797559B - 一种利用铜冶炼烟尘处理有色金属冶炼烟气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用铜冶炼烟尘处理有色金属冶炼烟气的方法，属于湿法脱硫脱硝脱汞工业废气处理领域；本发明通过将铜冶炼烟尘与水混合形成吸收液，使有色金属冶炼烟气与其充分接触反应，利用铜冶炼烟尘中含有的Cu2+等过渡金属离子的催化氧化作用，吸收烟气中的氮氧化物、硫氧化物和汞，使烟气中的SO2、NOx和Hg远远低于国家排放标准。本发明直接利用铜冶炼烟气中的烟尘，无需新增原料，资源利用率高、投资少，没有二次污染物产生，具有明显的社会与经济效益。

Description

一种利用铜冶炼烟尘处理有色金属冶炼烟气的方法
技术领域
本发明属工业废气处理领域，涉及一种利用铜冶炼烟尘处理有色金属冶炼烟气的方法，具体为一种利用铜冶炼烟尘脱除有色金属冶炼烟气中的SO2、NOx和Hg的方法。
背景技术
SO2、NOx和Hg是有色金属冶炼过程中释放的主要污染物，对大气环境造成了严重的危害，我国对此也制定了日趋严格的排放标准。
目前，烟气脱硫技术中最成熟、应用最广泛的是湿法脱硫技术（WFGD），该方法脱硫效率高，运行稳定，但是耗水量大，投资和运行成本较高。烟气脱硝中应用最多的技术为选择性催化还原技术（SCR），改法具备脱硝效率高、运行稳定等优点，但是投资和运行费用也很昂贵。而到目前为止，还没有适合大规模推广的脱汞技术，其中活性炭喷入技术（ACI）相对较为成熟，但同样成本很高，同时还存在影响飞灰品质和除尘器工作稳定性等问题。如果采用WFGD、SCR和ACI相结合的方式实现脱硫脱硝脱汞，其造成的经济压力是我国目前无法承受的，因此开发经济高效的同时脱硫脱硝脱汞技术显得尤为必要。
公开号为CN1962034A的中国发明提出了一种循环流化床干法烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法，利用粉煤灰、消石灰和强氧化剂等添加剂组成的混合吸收液同时脱除二氧化硫、氮氧化物和汞，但是其对各种污染物的脱除效率都不够高。公开号为CN102091517A的中国发明则公开了一种一体化同时脱硫脱硝脱汞吸收液，该吸收液由碱性吸收液、强氧化剂和还原剂混合组成，可在湿法吸收过程中实现同时脱硫脱硝脱汞，但是其脱硝效率仍然有限。此外，公开号为CN200810021614.2的中国发明提出了一种超声波一体化脱硫脱硝脱汞方法，利用超声波在反应液中产生空化效应时释放出的具有强氧化性的羟基自由基OH·与烟气中的二氧化硫、氮氧化物和Hg0发生氧化脱除反应。
由于Hg0溶解度很低而Hg2+溶解度很高，人们普遍认为，相比于在同一个反应器内进行的一体化脱硫脱硝脱汞工艺而言，Hg0氧化结合湿法吸收的脱硫脱硝脱汞工艺更切实可行。类似的，由于NO溶解度很低而NO2溶解度很高，脱硝工艺在还原法之外也可以采用氧化法。CN1923337A提出了一种锅炉烟气多种污染物臭氧氧化同时脱除装置及其方法，利用过量的臭氧同时氧化烟气中的二氧化硫、氮氧化物、汞及其他污染物，之后再进行吸收，达到了良好的污染物脱除效果。但是该方法需要消耗大量的外来强氧化剂，强氧化剂的制备过程能耗很高，影响了其经济性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用铜冶炼烟尘处理有色金属冶炼烟气的方法，即利用铜冶炼烟尘脱除有色金属冶炼烟气中的SO2、NOx和Hg的方法，该方法将铜冶炼烟气烟尘与水混合形成吸收液，利用该吸收液在30-50℃下处理有色金属冶炼烟气，吸收液吸收烟气中的NO2、Hg2+和SO2，达到同时脱除了烟气中的硫、硝和汞的目的。
本发明中所述烟尘为铜冶炼烟气产生的烟尘，其中Cu含量为1.2%-2%，As含量为15%，Pb和Zn总含量为30-35%。
所述铜冶炼烟气烟尘与水按质量体积比5:1-9:1 (g:mL)的比例混合。
本发明采用的烟尘是铜冶炼过程中产生的污染物，在以往的工艺中需采用除尘的方法降低其在冶炼烟气中的浓度，该工艺能耗大，易产生二次污染。通过利用冶炼烟尘作为脱硫脱硝脱汞的催化剂，有效地利用的铜冶炼产生的污染物，即解决了烟尘污染的问题，也有效促进了硫、硝和汞的脱除。
本发明以烟气中的氧气为氧化剂，利用铜冶炼烟尘中含有的Cu2+等过渡金属离子的催化氧化作用，将NO和Hg0氧化成NO2和Hg2+，利于湿法处理中吸收液的吸收，将NO2和Hg2+与SO2一起在湿法吸收过程中同时脱除，不仅不需要添加外来的强氧化剂，而且直接利用铜冶炼烟气中的烟尘作为原料，以废治废，实现了废物的资源化利用，提高了系统的经济性。
本发明提供的方法，不仅使烟气中的氮氧化物、二氧化硫和汞含量远远低于国家排放标准，而且充分利用了铜冶炼所产生的烟尘，资源利用率高、投资少，没有二次污染物产生，具有明显的环境、社会与经济效益。
本发明与现有技术相比具有的优点或积极效果：
（1）本发明以有色金属冶炼烟气中本身所含有的氧气为氧化剂，NO和Hg0被氧化成易被吸收液吸收的NO2和Hg2+的形态，与SO2一起在湿法吸收过程中同时脱除，而且不需要添加外来的氧化剂，避免了强氧化剂的制备、运输和储存，降低了运行费用，提高了系统的经济性和安全性；
（2）本发明的铜冶炼烟尘中含有的Cu等金属元素一方面能进一步提高对NO和Hg0的催化氧化活性，另一方面能改善其抗硫性能，还能降低对SO2的氧化能力，因此在催化氧化过程中只选择性地将NO和Hg0氧化；
（3）本发明对二氧化硫、氮氧化物和汞都具有较高的脱除效率。相对多系统组合的脱硫脱硝脱汞工艺而言，所采用铜冶炼烟尘同时脱硫脱硝脱汞的系统结构简单，投资费用低；
（4）本发明不仅能够有效去除有色金属冶炼烟气中的二氧化硫、氮氧化物和汞，而且以铜冶炼产生的烟尘作为催化剂，以废治废，实现了废物的资源化利用。
附图说明
图1 为本发明实施例1铜冶炼烟尘同时脱硫脱硝脱汞的效率结果示意图；
图2为本发明实施例2铜冶炼烟尘同时脱硫脱硝脱汞的效率结果示意图；
图3为本发明实施例1铜冶炼烟尘同时脱硫脱硝脱汞的效率结果示意图；
图4为本发明实施例1铜冶炼烟尘同时脱硫脱硝脱汞的效率结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容，实施例中模拟烟气系统，SO2含量一般控制在1000-1500ppm，NO含量一般控制在300-500ppm，Hg含量一般控制在30-50mg/m3，O2含量一般控制在1%-10%，气体流速控制在400-500 mL/min。
实施例1：
将铜冶炼烟气中的烟尘收集研磨并筛分成200-400目，然后在固定床反应器与水中按5:1的质量体积比混合形成吸收液，温度为30℃，由模拟烟气系统配制模拟烟气，其中1000ppm SO2、300ppm NO、30mg/m3 Hg、3% O2，模拟烟气引入固定床反应器与吸收液反应，出口气体中的NO、NO2和SO2浓度采用多组分红外烟气分析仪检测，进出口气体中的Hg浓度采用冷原子吸收测汞仪检测。如图1所示，铜冶炼烟尘同时脱硫脱硝脱汞实验室中，60分钟之内，脱汞效率能保持在90%以上，脱硫效率保持在70%以上，脱硝效率则保持在60%以上。
实施例2：
将铜冶炼烟气中的烟尘收集研磨并筛分成200-400目，然后在固定床反应器与水中按7:1的质量体积比混合形成吸收液，温度为40℃，由模拟烟气系统配制模拟烟气，其中1300ppm SO2、400ppm NO、40mg/m3 Hg、5% O2，模拟烟气引入固定床反应器与吸收液反应，出口气体中的NO、NO2和SO2浓度采用多组分红外烟气分析仪检测，进出口气体中的Hg浓度采用冷原子吸收测汞仪检测。如图2所示，铜冶炼烟尘同时脱硫脱硝脱汞实验室中， 60分钟之内，脱汞效率能保持在90%以上，脱硫效率保持在60%以上，脱硝效率则保持在50%以上。
实施例3：
将铜冶炼烟气中的烟尘收集研磨并筛分成200-400目，然后在固定床反应器与水中按9:1的质量体积比混合形成吸收液，温度为50℃，由模拟烟气系统配制模拟烟气，其中1500ppm SO2、500ppm NO、50mg/m3 Hg、7% O2、模拟烟气引入固定床反应器与吸收液反应，出口气体中的NO、NO2和SO2浓度采用多组分红外烟气分析仪检测，进出口气体中的Hg浓度采用冷原子吸收测汞仪检测。如图3所示，铜冶炼烟尘同时脱硫脱硝脱汞实验室中， 60分钟之内，脱汞效率能保持在87%以上，脱硫效率保持在65%以上，脱硝效率则保持在50%以上。
实施例4：
将铜冶炼烟气中的烟尘研磨并筛分成200-400目，然后在固定床反应器与水中按8:1的质量体积比混合形成吸收液，温度为50℃，由模拟烟气系统配制模拟烟气，其中1300ppm SO2、300ppm NO、30mg/m3 Hg、8% O2，模拟烟气引入固定床反应器与吸收液反应，出口气体中的NO、NO2和SO2浓度采用多组分红外烟气分析仪检测，进出口气体中的Hg浓度采用冷原子吸收测汞仪检测。如图4所示，铜冶炼烟尘同时脱硫脱硝脱汞实验室中，60分钟之内，脱汞效率能保持在85%以上，脱硫效率保持在70%以上，脱硝效率则保持在55%以上。

Claims (1)

1.一种利用铜冶炼烟尘处理有色金属冶炼烟气的方法，其特征在于：将铜冶炼烟尘与水混合形成吸收液，利用该吸收液在30-50℃下处理有色金属冶炼烟气，吸收液吸收烟气中的NOx、Hg2+和SO2，达到同时脱除了烟气中的硫、硝和汞的目的；
所述铜冶炼烟尘为200-400目；铜冶炼烟尘为铜冶炼烟气产生的烟尘，其中Cu含量为1.2%-2%，As含量为15%，Pb和Zn总含量为30-35%；
所述铜冶炼烟尘与水按质量体积比g:mL 5:1-9:1的比例混合。
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