CN106110855A - 利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法，其做法是：将收尘得到的氧化锌烟尘加水调配成浆液；建立塔槽分体的吸收塔，塔的下部为储存循环氧化锌浆液的底槽，吸收塔下部有二氧化硫烟气的入口，吸收塔上部有喷淋层分布，喷淋层由喷头和管道组成，氧化锌浆液经管道引入喷头喷淋，与逆向上升的二氧化硫气体相遇反应生成硫酸锌或亚硫酸锌集存于吸收塔下部，脱硫后的气体经上部排出；底槽中未能完全反应的氧化锌浆液通过循环泵返送回喷头雾化喷淋，继续与二氧化硫进行反应；将吸收塔下部底槽中反应生成的硫酸锌液体和亚硫酸锌固体输送至浸出车间进行下一步处理；循环浆液中亚硫酸锌用旋流器分离。本发明副产品可综合利用，不占场地，设备无堵塞，生产顺畅，二氧化硫的脱除率高，超低排放，以废治废，成本低效率高。

Description

利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法
技术领域
本发明涉及一种工业有害气体的资源化治理技术，具体是一种利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法。
背景技术
铅锌冶炼烟气的治理是有色金属冶炼企业一直寻求解决的环保问题，随着国家环境保护要求越来越严格，不符合国家环保政策的企业很快被关停、转产或淘汰。铅锌冶炼行业的回转窑生产工艺的工况波动变化大，其中回转窑烟气中二氧化硫浓度为13000mg/Nm3-21000mg/Nm3（此类烟气中的二氧化硫浓度到不到制酸的要求，烟气中夹杂氧化锌粉尘颗粒）、气体流速快（气体流量70000Nm3/h-100000Nm3/h）和电收尘后的烟气温度高（烟气温度200℃-320℃）。经过电收尘后的回转窑烟气成分较为复杂，这给在处理回转窑高浓度二氧化硫烟气方面带来重重困难，尤其经过处理后的排放尾气需要到达国家环保部门的超低排放标准更是一个严峻的挑战，。
目前，国内脱出低浓度二氧化硫采用的治理方法大致分为干法和湿法两类。湿法脱硫，即采用液体吸收剂，如水或碱性溶液等洗涤以除去二氧化硫，石灰（石灰石）湿法脱硫和碱性溶液脱硫是最常见的处理工艺，其中碱性溶液脱硫包括双碱法、氨法；干法脱硫，即采用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂除去二氧化硫。
湿法脱硫的优点在于设备简单、脱硫效率较高，在脱硫过程中得到副产物，部分副产物可外售或用于配料，例如：铵法脱硫工艺采用碳铵作为脱硫剂，产生硫酸铵副产品，可用于造纸辅料或作为农用复合肥原料，无需渣场堆存。
但是，湿法脱硫存在以下缺点：回转窑烟气中产生的二氧化硫，气量大，需要大量购买吸收剂，吸收剂的运输距离较远，经济效益差，烟气脱硫运行成本高。此外湿法脱硫吸收设备及管道易腐蚀、结垢、堵塞，石灰石法处理烟气过程控制中操作不当时，吸收塔内壁、喷嘴，除雾器等容易结垢，吸收烟气会产生大量的亚硫酸钙堆存于弃渣场，副产品不能综合利用。
如果用这样的湿法处理铅锌冶炼中产生的大量高浓度二氧化硫气体是不能凑效的，有必要研发新的治理技术。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提出一种新的利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法，该方法的副产品可以及时综合回收利用，不占场地，设备无堵塞，生产顺畅，二氧化硫的脱除率高，超低排放，以废治废，成本低，效率高。
本发明的这种利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法，其特征在于：
（1）将收尘得到的氧化锌烟尘加水调配成浆液；
（2）建立塔槽分体的吸收塔，塔的下部为储存循环氧化锌浆液的底槽，吸收塔下部有二氧化硫烟气的入口，吸收塔上部有喷淋层分布，喷淋层由喷头和管道组成，氧化锌浆液经管道引入喷头雾化喷淋，与逆向上升的二氧化硫气体相遇反应生成硫酸锌或亚硫酸锌集存于吸收塔下部底槽，脱硫后的气体经吸收塔上部排出；
（3）底槽中未能完全反应的氧化锌浆液通过循环泵返送回喷头雾化喷淋，继续与二氧化硫进行反应；
（4）将吸收塔下部底槽中反应生成的硫酸锌液体和亚硫酸锌固体输送至浸出车间进行下一步处理。
步骤（1）所述氧化锌烟尘来自回转窑电收尘的氧化锌颗粒，调配浆液是：配入1/3的工艺水于制备槽中，氧化锌粉尘通过螺旋给料机输送到制备槽进行浆化，制备好的浆液输送到浆液储槽后分别输送到吸收塔喷淋。
步骤（2）所述吸收塔为两级或更多级，需要吸收的二氧化硫气体自第一级塔引入，逐级串联吸收处理，净化后经最后一级塔排放，每级吸收塔内均设有喷头喷淋氧化锌浆液。
每级吸收塔内的喷头设置为四层水平分布，四层喷淋层分布结构为：第一层喷淋层单双向喷头间隔均匀分布，即单向喷头的左右两边为双向喷头，双向碰头的左右两边为单向喷头，而且单双向喷头伸入塔内的直径不同，这样一来单双向喷头排列后所形成的是同一水平同一圆心分布成两个直径不相同的圆环；单向喷头开口的出口均向下，总共8个，双向喷头为上下开口的出口，总共8个；单双向喷头出口角度均为45°，氧化锌浆液通过喷头出口45°时将氧化锌浆液雾化喷淋形成一个小圆环；喷淋管道环绕吸收塔的外壁，喷头与喷淋管通过法兰连接插入吸收塔内部;四层喷淋层均匀分布在吸收塔上部，每层的喷头均是平行分布，第一、二、三层的喷淋层均是单双向喷头间隔均匀分布，为避免烟气流速过快将氧化锌浆液带至吸收塔的捕沫器层堵塞捕沫器和吸收塔的顶部结晶积渣堆积于吸收塔壁影响脱硫设备运行，所以第四层喷淋层全为单向向下喷头间隔均与分布，以此来减缓烟气流速和提高吸收效率。
一级塔和二级塔的固液比（重量比）控制范围为1:3～1:9，硫酸锌溶液控制为Zn2+<120g/L，一级吸收塔pH控制范围是4.0～4.5，二级吸收塔pH控制范围是4.5～5.0，最末一级吸收塔排出的气体，烟气控制指标为：SO2<35 mg/Nm3。
对步骤（2）的吸收塔底槽里的浆液，建立旋流器进行分级，将浆液泵入旋流器形成旋流，主要含细颗粒氧化锌的上旋流，泵送返回吸收塔经喷头喷淋循环；主要含大颗粒亚硫酸锌的下旋流，进一步旋流分级后送至或直接送至浸出车间综合处理。
所述旋流器为两级或更多级，第一级旋流器的入口与各级吸收塔的底槽连接，第一级旋流器的下旋流与第二级旋流器的入口连接，即下级旋流器的入口与上一级旋流器的下旋流连接；各级旋流器的上旋流均返回吸收塔喷淋。
步骤（2）的二氧化硫烟气在进入吸收塔前先进入洗涤塔淋洗，以除去烟气中大部分固体颗粒物和降低烟气温度。
所述高浓度二氧化硫烟气中二氧化硫浓度范围为13000mg/Nm3-21000mg/Nm3。
步骤（4）输送到浸出车间的亚硫酸锌渣通过酸分解后产生的二氧化硫是满足制酸的二氧化硫要求，硫酸锌溶液若Zn2+≥120g/L，输送到湿法车间生产电锌，若硫酸锌溶液Zn2 +<120g/L返回脱硫系统制备浆液。
本发明提供的这种氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高高浓度二氧化硫的方法，普遍适用于铅锌冶炼厂烟气的治理，吸收剂来源于冶炼中间产物氧化锌粉尘，吸收烟气二氧化硫后产生的亚硫酸锌或硫酸锌可送冶炼厂现有的湿法车间回收利用。实现污染物的资源化综合利用，且不用堆存弃渣场。因此，通过本发明治理回转窑高浓度二氧化硫可大幅度减少二氧化硫排放量，使二氧化硫的排放符合国家现行超低排放标准，到达经济效益最大化。本发明对环境保护、提高有色金属冶炼企业经济效益具有重要意义。
本发明的有益效果还可具体归纳为：
（1）对于回转窑生产工艺波动大、气体流速过快和烟气浓度高的烟气，利用氧化锌烟尘作为吸收剂，脱硫效率高，湿法脱硫系统投资少，运行成本低廉。
（2）吸收剂氧化锌粉烟尘属于自产物料，节省了采购大量昂贵的吸收剂开支，降低了生产成本。此外，氧化锌烟尘主含量高、杂质少和溶解性好，是优良的吸收剂。
（3）吸收设备为塔槽分体式，解决了吸收二氧化硫后的副产物亚硫酸锌渣会结垢堵塞喷淋管道和喷头的现象。
（4）氧化锌浆液通过喷淋层的喷头进行雾化喷淋时，使氧化锌浆液与烟气中的二氧化硫充分接触反应。第四层喷淋层为所有单向喷头向下喷淋，避免了烟气流速过快，将循环氧化锌浆液带至吸收塔的捕沫器层堵塞捕沫器和吸收塔的顶部结晶积渣堆积于吸收塔壁，影响脱硫设备长时间运行的问题，同时，向下喷淋循环氧化锌浆液时，减缓了烟气的流速，便利喷淋的循环氧化锌浆液吸收烟气中二氧化硫的效果更佳，脱硫效率更高。
（5）含硫烟气吸收后形成亚硫酸锌渣和硫酸锌溶液，亚硫酸锌渣通过酸分解后的二氧化硫可以利用制酸，二氧化硫得到资源化综合利用；硫酸锌溶液可以输送到湿法车间进一步处理，充分利用现有的锌系统设施和回转窑氧化锌烟尘，以废治废，变废为宝。
附图说明
图1是本发明一个实施例的原则流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实例进一步说明本发明的有益效果。
以申请人单位的锌生产设计能力为6.5万吨/年的铅锌冶炼生产线脱硫系统为例，该脱硫系统建成于2011年12月，根据本发明的上述技术方案设计和制造安装相关设备。采用综合回收锌冶炼废渣时挥发窑电收尘收集的氧化锌粉尘作为吸收剂，脱除挥发窑产生的废气二氧化硫，脱硫产物亚硫酸锌及硫酸锌溶液返回湿法炼锌系统。参见附图1。
高浓度二氧化硫气体经接力风机先引入洗涤塔除去大部分固体颗粒并降低气温，然后先后进入一级吸收塔（一吸塔）和二级吸收塔（二吸塔）由氧化锌浆液喷淋吸收，净化后的烟气排空。
两级吸收塔槽底的未完全反应的氧化锌浆液经两级旋流器进行粗细分离后，将细粒级的上旋流返回吸收塔循环喷淋，以使吸收剂充分与二氧化硫反应，末级旋流器的下旋流主要含大颗粒的亚硫酸锌，与液体的硫酸锌一起送浸出车间处理。
吸收塔内喷淋层的分布，以及其余情况如上所述。
该脱硫系统运行后，对挥发窑和制酸后烟气进入脱硫系统点取样化验，测定取烟气进口SO2(mg/Nm3)、制酸工段制酸尾气SO2(mg/Nm3)，每天的早中班进行取样，对应得到如下表格数据：
说明：表中的外排尾气SO2指二吸塔塔顶排空的净化气体二氧化硫浓度；外排尾气出口流量指排空的净化气体流量，依据监测仪器所显示数据为对应采样时间数据。
根据实际生产情况，挥发窑烟气流量为70000～100000(Nm3/h)。
单位小时处理SO2=挥发窑烟气流量*挥发窑烟气浓度SO2(mg/Nm3)。
从上表格可以得出处理挥发窑和焙烧烟气后脱硫系统的脱硫率均值为99.90%，排空净化气体的二氧化硫含量已全部达到上述超低排放标准SO2<35 mg/Nm3。脱硫治污效果十分显著。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法，其特征在于：
（1）将收尘得到的氧化锌烟尘加水调配成浆液；
（2）建立塔槽分体的吸收塔，塔的下部为储存循环氧化锌浆液的底槽，吸收塔下部有二氧化硫烟气的入口，吸收塔上部有喷淋层分布，喷淋层由喷头和管道组成，氧化锌浆液经管道引入喷头雾化喷淋，与逆向上升的二氧化硫气体相遇反应生成硫酸锌或亚硫酸锌集存于吸收塔下部底槽，脱硫后的气体经吸收塔上部排出；
（3）底槽中未能完全反应的氧化锌浆液通过循环泵返送回喷头雾化喷淋，继续与二氧化硫进行反应；
（4）将吸收塔下部底槽中反应生成的硫酸锌液体和亚硫酸锌固体输送至浸出车间进行一步处理。
2.根据权利要求1所述利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法，其特征在于步骤（1）所述氧化锌烟尘来自回转窑电收尘的氧化锌颗粒，调配浆液是：配入1/3的工艺水于制备槽中，氧化锌粉尘通过螺旋给料机输送到制备槽进行浆化，制备好的浆液输送到浆液储槽后分别输送到吸收塔喷淋。
3.根据权利要求1所述利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法，其特征在于步骤（2）所述吸收塔为两级或更多级，需要吸收的二氧化硫气体自第一级塔引入，逐级串联吸收处理，净化后经最后一级塔排放，每级吸收塔内均设有喷头喷淋氧化锌浆液。
4.根据权利要求3所述利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法，其特征在于每级吸收塔内的喷头设置为四层水平分布，四层喷淋层分布结构为：第一层喷淋层单双向喷头间隔均匀分布，即单向喷头的左右两边为双向喷头，双向碰头的左右两边为单向喷头，而且单双向喷头伸入塔内的直径不同，这样一来单双向喷头排列后所形成的是同一水平同一圆心分布成两个直径不相同的圆环；单向喷头开口的出口均向下，总共8个，双向喷头为上下开口的出口，总共8个；单双向喷头出口角度均为45°，氧化锌浆液通过喷头出口45°时将氧化锌浆液雾化喷淋形成一个小圆环；喷淋管道环绕吸收塔的外壁，喷头与喷淋管通过法兰连接插入吸收塔内部;四层喷淋层均匀分布在吸收塔上部，每层的喷头均是平行分布，第一、二、三层的喷淋层均是单双向喷头间隔均匀分布，为避免烟气流速过快将氧化锌浆液带至吸收塔的捕沫器层堵塞捕沫器和吸收塔的顶部结晶积渣堆积于吸收塔壁影响脱硫设备运行，所以第四层喷淋层全为单向向下喷头间隔均与分布，以此来减缓烟气流速和提高吸收效率。
5.根据权利要求3或4所述利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法，其特征在于一级塔和二级塔的固液比控制范围为1:3～1:9，硫酸锌溶液控制为Zn2+<120g/L，一级吸收塔pH控制范围是4.0～4.5，二级吸收塔pH控制范围是4.5～5.0，最末一级吸收塔排出的气体，烟气控制指标为：SO2<35 mg/Nm3。
6.根据权利要求1所述利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法，其特征在于对步骤（2）的吸收塔底槽里的浆液，建立旋流器进行分级，将浆液泵入旋流器形成旋流，主要含细颗粒氧化锌的上旋流，泵送返回吸收塔经喷头喷淋循环；主要含大颗粒亚硫酸锌的下旋流，进一步旋流分级后送至或直接送至浸出车间综合处理。
7.根据权利要求5所述利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法，其特征在于所述旋流器为两级或更多级，第一级旋流器的入口与各级吸收塔的底槽连接，第一级旋流器的下旋流与第二级旋流器的入口连接，即下级旋流器的入口与上一级旋流器的下旋流连接；各级旋流器的上旋流均返回吸收塔喷淋。
8.根据权利要求1所述利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法，其特征在于步骤（2）的二氧化硫烟气在进入吸收塔前先进入洗涤塔淋洗，以除去烟气中大部分固体颗粒物和降低烟气温度。
9.根据权利要求1所述利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法，其特征在于所述高浓度二氧化硫烟气中二氧化硫浓度范围为13000mg/Nm3-21000mg/Nm3。
10.根据权利要求1所述利用氧化锌烟尘吸收铅锌冶炼高浓度二氧化硫的方法，其特征在于步骤（4）输送到浸出车间的亚硫酸锌渣通过酸分解后产生的二氧化硫是满足制酸的二氧化硫要求，硫酸锌溶液若Zn2+≥120g/L，输送到湿法车间生产电锌，若硫酸锌溶液Zn2+<120g/L返回脱硫系统制备浆液。
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