CN107551801A - 一种含钒钢渣净化so2烟气及硫、钒资源化利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用的方法：首先将含钒钢渣或经钠化焙烧后的含钒钢渣破碎，称取破碎后的含钒钢渣，加水搅拌均匀，作为脱硫吸收浆液，然后将脱硫吸收浆液放入脱硫装置中，再向脱硫装置中送入含SO2的烟气，发生催化氧化反应将SO2转化为硫酸，同时硫酸浸出脱硫吸收浆液中的钒，即在净化SO2烟气的同时实现了硫、钒的资源化利用；本发明方法在净化SO2烟气的同时实现硫、钒的资源化利用，适用于各种浓度SO2烟气的净化处理，经济、环境和社会效益明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用的方法，属于工业废气净化及固体废弃物资源化利用的技术领域。
背景技术
二氧化硫是当前排放量较大且对人体有明显不良影响的主要大气污染物，是导致植物死亡、酸雨形成等生态破坏和环境污染的罪魁祸首。因此，SO2烟气的净化处理势在必行。常见的干法烟气脱硫技术有吸附法、荷电干吸收剂喷射法等，具有无污水和废酸排出、净化后烟温高利于烟囱排气扩散等优点；但该类技术反应速度慢、设施磨损与结垢现象严重，且设备运行的稳定性、可靠性不高。湿法烟气脱硫技术如常用的湿式石灰石/石灰-石膏法，反应速度快、脱硫效率高，但其脱硫副产物较难处理，存在二次污染问题。传统的脱硫技术无论是干法或湿法均存在某些弊端，开发净化效率高、运行成本经济的工业尾气脱硫新技术至关重要。
液相催化氧化法脱硫是一种新兴的脱硫技术，其主要是利用吸收液中过渡金属离子的催化氧化作用将烟气中的SO2转化成硫酸，从而达到脱硫的目的。已有专利ZL201621207555.4公开了“一种磷矿浆催化氧化脱除低浓度二氧化硫的方法”，利用磷矿浆净化硫酸厂低浓度SO2烟气，失效后的磷矿浆可返回湿法磷酸生产车间使用，该法主要适用于低浓度SO2尾气净化处理。已有专利CN 106563353 A公开了“一种利用拜耳法赤泥浆液催化氧化处理低浓度SO2烟气的方法”，以赤泥浆液作为脱硫吸收剂处理磷化工厂中SO2浓度为600～1000mg/m3的硫酸尾气，利用原始碱性赤泥中和失效后的酸性赤泥浆液，中和渣作为建筑材料使用。该法仅适用于低浓度SO2尾气净化处理，且失效浆液的回收利用工艺过程较为复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用的方法，可将烟气中的SO2在脱硫吸收浆液的V、Mn等金属离子的催化氧化作用下转化为硫酸，同时含钒物料中的钒在硫酸作用下浸出，在净化SO2烟气的同时实现了硫、钒的资源化利用，经济、环境和社会效益明显。
本发明的技术方案如下：首先将含钒钢渣或经钠化焙烧后的含钒钢渣破碎，称取破碎后的含钒钢渣，加水搅拌均匀，作为脱硫吸收浆液，然后将脱硫吸收浆液放入脱硫装置中，再向脱硫装置中送入含SO2的烟气，发生催化氧化反应将SO2转化为硫酸，同时硫酸浸出脱硫吸收浆液中的钒，即在净化SO2烟气的同时实现了硫、钒的资源化利用。
本发明含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用的方法，具体操作步骤如下：
（1）将含钒钢渣或经钠化焙烧后的含钒钢渣破碎至粒度小于150μm，其中钠化焙烧含钒钢渣时，加入CaF2；
（2）称取步骤（1）中破碎后的含钒钢渣，加水搅拌均匀，作为脱硫吸收浆液，备用，其中脱硫吸收浆液的质量浓度为10～40%；
（3）将步骤（2）中的脱硫吸收浆液放入脱硫装置中，设置脱硫装置的温度为20～60℃，并将含SO2且含O2体积分数≥5.5%的烟气送入脱硫装置进行脱硫，与脱硫装置中的脱硫吸收浆液发生催化氧化反应，将SO2转化为硫酸，同时硫酸浸出脱硫吸收浆液中的钒，脱硫采用单段或两段吸收工艺，即完成了含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用。
所述含钒钢渣中V和Mn的质量分数分别为5.0～10.0%、4.0～8.5%，Fe质量分数≥20%。
所述脱硫装置为鼓泡塔。
所述单段吸收工艺为采用一个鼓泡塔进行脱硫，两段吸收工艺为将两个鼓泡塔串联在一起进行脱硫。
与现有净化SO2烟气的技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明方法适用于净化处理各种浓度的SO2烟气，处理低浓度SO2时，脱硫装置出口的SO2浓度达到200mg/m3的时间较长，处理高浓度SO2时，钒浸出率较高。
2、本发明方法使用的脱硫吸收浆液，对SO2的吸收量更大。
3、本发明方法中浸出后剩余的含钒浆液可作为进一步硫酸浸出提钒的原料，无二次污染问题，在净化SO2烟气的同时实现硫、钒的资源化利用。
含钒钢渣产生于钒钛磁铁矿炼钢过程，其V、Fe、Mn等金属元素含量较高，本发明利用含钒钢渣或者经钠化焙烧后的含钒钢渣为原料，进行净化SO2烟气，同时实现了硫、钒的资源化利用，无环境污染，操作简单，切实可行，为净化SO2烟气提供了一条有效途径，具有较广阔的应用前景。
具体实施方式
通过以下实施例进一步说明本发明，但应注意本发明的范围并不受这些实施例的限制。
实施例1：本含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用的方法，具体操作如下：
将含钒钢渣破碎至粒度小于150μm，含钒钢渣中V、Mn、Fe的质量含量分别为5.0%、4.0%、20.3%，称取破碎后的含钒钢渣，加水配置质量浓度为20%的脱硫吸收浆液，测其pH为9.2，将脱硫吸收浆液放入鼓泡塔中，并设置鼓泡塔中温度为40℃，将含SO2浓度为5060mg/m3、O2体积分数为12.0%的烟气通入鼓泡塔中，且进气流速为20L/h，鼓泡塔中液气比12L/m3，采用单段吸收工艺，测得鼓泡塔出口处SO2浓度达到200mg/m3的反应时间为70min，将浸出液过滤，得到的滤液中，钒的浓度为1.16g/L，钒浸出率为25.6%。
实施例2：本含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用的方法，具体操作如下：
向含钒钢渣中添加20%Na2CO3，于800℃条件下焙烧1h，将焙烧后的含钒钢渣破碎至粒度小于150μm，含钒钢渣中V、Mn、Fe的质量含量分别为8.2%、6.2%、24.3%，称取破碎后的含钒钢渣，加水配置质量浓度为30%的脱硫吸收浆液，测其pH为10.4，将脱硫吸收浆液放入鼓泡塔中，并设置鼓泡塔中温度为20℃，将含SO2浓度为5060mg/m3、O2体积分数为12.0%的烟气通入鼓泡塔中，且进气流速为20L/h，鼓泡塔中液气比12L/m3，采用单段吸收工艺，测得鼓泡塔出口处SO2浓度达到200mg/m3的反应时间为92min，将浸出液过滤，得到的滤液中，钒的浓度为1.32g/L，钒浸出率为26.8%。
实施例3：本含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用的方法，具体操作如下：
向含钒钢渣中添加20%的Na2CO3和3%的CaF2，于800℃条件下焙烧1h，将焙烧后的含钒钢渣破碎至粒度小于150μm，含钒钢渣中V、Mn、Fe的质量含量分别为10.0%、8.5%、27.2%，称取破碎后的含钒钢渣，加水配置质量浓度为40%的脱硫吸收浆液，测其pH为10.7，将脱硫吸收浆液放入鼓泡塔中，并设置鼓泡塔中温度为40℃，将含SO2浓度为2680mg/m3、O2体积分数为5.5%的烟气通入鼓泡塔中，且进气流速为20L/h，鼓泡塔中液气比12L/m3，采用单段吸收工艺，测得鼓泡塔出口处SO2浓度达到200mg/m3的反应时间为630min，将浸出液过滤，得到的滤液中，钒的浓度为2.49g/L，钒浸出率为29.2%。
实施例4：本含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用的方法，具体操作如下：
向含钒钢渣中添加20%的Na2CO3和3%的CaF2，于800℃条件下焙烧1h，将焙烧后的含钒钢渣破碎至粒度小于150μm，含钒钢渣中V、Mn、Fe的质量含量分别为10.0%、8.5%、27.2%，称取破碎后的含钒钢渣，加水配置质量浓度为30%的脱硫吸收浆液，测其pH为10.5，将脱硫吸收浆液放入鼓泡塔中，并设置鼓泡塔中温度为60℃，将含SO2浓度为5060mg/m3、O2体积分数为12.8%的烟气通入鼓泡塔中，且进气流速为20L/h，鼓泡塔中液气比12L/m3，采用两段吸收工艺，测得鼓泡塔出口处SO2浓度达到200mg/m3的反应时间为270min，将两段鼓泡塔中的浸出液过滤，得到的第一段和第二段滤液中，钒的浓度分别为2.96g/L、1.65g/L，钒浸出率分别为60.2%、31.6%。
实施例5：本含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用的方法，具体操作如下：
向含钒钢渣中添加20%的Na2CO3和1.5%的CaF2，于800℃条件下焙烧1h，将焙烧后的含钒钢渣破碎至粒度小于150μm，含钒钢渣中V、Mn、Fe的质量含量分别为9.1%、7.3%、25.4%，称取破碎后的含钒钢渣，加水配置质量浓度为10%的脱硫吸收浆液，测其pH为9.0，将脱硫吸收浆液放入鼓泡塔中，并设置鼓泡塔中温度为40℃，将含SO2浓度为10210mg/m3、O2体积分数为15.3%的烟气通入鼓泡塔中，且进气流速为20L/h，鼓泡塔中液气比12L/m3，采用两段吸收工艺，测得鼓泡塔出口处SO2浓度达到200mg/m3的反应时间为110min，将两段鼓泡塔中的浸出液过滤，得到的第一段和第二段滤液中，钒的浓度分别为3.26g/L、1.79g/L，钒浸出率分别为68.7%、35.1%。
Claims (4)
1.一种含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用的方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）将含钒钢渣或经钠化焙烧后的含钒钢渣破碎至粒度小于150μm；
（2）称取步骤（1）中破碎后的含钒钢渣，加水搅拌均匀，作为脱硫吸收浆液，备用；
（3）将步骤（2）中的脱硫吸收浆液放入脱硫装置，设置脱硫装置的温度为20～60℃，并将含SO2且含O2体积分数≥5.5%的烟气送入脱硫装置进行脱硫，与脱硫吸收浆液发生催化氧化反应将SO2转化为硫酸，同时硫酸浸出脱硫吸收浆液中的钒，即完成了含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用。
2.根据权利要求1所述的含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用的方法，其特征在于：步骤（2）中脱硫吸收浆液的质量浓度为10～40%。
3.根据权利要求1所述的含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用的方法，其特征在于：步骤（3）中脱硫采用单段或两段吸收工艺。
4.根据权利要求1所述的含钒钢渣净化SO2烟气及硫、钒资源化利用的方法，其特征在于：钠化焙烧含钒钢渣时，添加CaF2。
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