CN108905608B - 一种熔炼炉渣协同净化锡冶炼烟气中SO2与NOx的方法 - Google Patents
一种熔炼炉渣协同净化锡冶炼烟气中SO2与NOx的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种熔炼炉渣协同净化锡冶炼烟气中的SO2与NOx的方法,脱硫、脱硝效率可达95.0%与58.6%;先使用渣浆吸收液与烟气逆流接触反应,渣浆中的铁、锰等过渡金属离子与烟气中的SO2与NO发生催化氧化反应,实现对SO2和NOx的同步脱除,烟气中的SO2吸收转化成硫酸,用作炉渣中有价金属浸出剂,实现以废治废;定期废弃的循环吸收浆可通过湿法处理技术浸出有价金属,实现资源化利用。本方法适应较宽的温度、气体流量等操作条件,除协同净化处理锡冶炼烟气外,也适用其他低浓度SO2冶炼尾气的净化处理。
Description
技术领域
本发明属于工业废气净化及资源化利用技术领域,具体涉及一种熔炼炉渣协同净化锡冶炼烟气中SO2与NOx的方法。
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。锡冶炼烟气含有二氧化硫、氮氧化物和烟尘等多种组分,对大气环境污染严重。随着国家环境保护执法力度的加强与地方行业及工业排放标准的日益严格,开发对锡冶炼烟气协同脱硫硝的技术已成为亟待解决的重要问题。
目前,烟气脱硫技术主要有石灰石-石膏湿法脱硫、氨法脱硫、活性炭吸附等。就烟气脱硝而言,除传统的活性炭吸附和SCR技术脱硝外,鲜有成熟的工程案例。以吸附法、高能电子活化氧化法等为代表的烟气脱硫脱硝一体化技术具有较高的SO2与NOx脱除效率,但存在设备能耗高、维护管理复杂等不足,因而难以在烟气的净化处理中得到广泛应用。锡冶炼行业锡烟气净化的传统工艺流程为除尘系统+钙法脱硫,烟气中重金属含量未得到有效净化,由此导致脱硫过程产生的脱硫石膏和脱硫后排放烟气指标严重超标。
因此,针对现有的锡冶炼烟气处理技术的不利条件,开发一种熔炼炉渣浆协同净化锡冶炼烟气中SO2与NOx的方法成为必然。
发明内容
本发明的目的在于提供一种熔炼炉渣协同净化锡冶炼烟气中SO2与NOx的方法。
本发明的目的是这样实现的,包括以下步骤:
1)将磨细至120-200目的熔炼炉渣粉加水配制成渣浆吸收液;
2)将渣浆吸收液在净化装置内与烟气逆流接触反应,使得SO2和NOx被渣浆吸收液吸收并转化成酸,实现烟气中SO2与NOx的催化氧化,完成脱硫脱硝;
3)向经过步骤(2)的渣浆吸收液中吹入空气以恢复渣浆吸收液中金属离子的催化氧化性能,曝气强度为5-10 L/m2·s;
4)将经过步骤(3)的渣浆吸收液作为循环吸收液,继续循环喷淋吸收SO2和NOx,当pH下降至3.0,废弃部分循环吸收液,并补充等量新配制的渣浆吸收液;
5)废弃的循环吸收液送至湿法冶金车间,压滤,上清的稀硫酸用作浸出剂回收有价金属,矿渣中不溶于稀硫酸的金属进入炉渣,送返锡冶炼流程。
与现有技术相比,本发明具有以下技术效果:
1、本发明采用炉渣配制浆液作为吸收剂,可同时净化烧结烟气中的SO2和NOx,达到以废治废的目的,定期废弃的吸收浆可作为湿法冶金浸出剂,用以回收有价金属,实现资源化。
2、本发明的炉渣价廉易得,该工艺可有效减少脱硫石膏的产生,避免大量固废的后续处理。
3、本发明的脱硫脱硝协同净化的工艺流程简单,操作简便,工艺运行成本相对较低,有效解决脱硫脱硝设施分开建设存在的投资成本高、占地面积大等问题。本发明的脱硫、脱硝效率可达95.0%与58.6%左右,处理效率高。
4、本发明工艺设施简单、操作运行成本低;通过采用价廉易得的炉渣浆液作为吸收剂,利用炉渣浆中过渡金属元素铁、锰及微量稀土元素作为脱硫脱硝反应的催化剂,在液相体系中将除尘后烟气中SO2催化氧化为硫酸,用于炉渣中有价金属的浸出,实现以废治废;NO催化氧化为NO2并最终转化为硝酸盐而进入吸收液中,实现锡冶炼烟气同步脱硫脱硝;定期废弃的循环吸收浆可通过湿法处理技术浸出有价金属,实现资源化利用。本方法适应较宽的温度、气体流量等操作条件,除协同净化处理锡冶炼烟气外,也适用其他低浓度SO2冶炼尾气的净化处理。
5、本发明渣浆吸收液与烟气逆流接触反应,渣浆中的铁、锰等过渡金属离子与烟气中的SO2与NO发生催化氧化反应,实现对SO2和NOx的同步脱除,吸收塔内设置的2级喷淋装置或通过多级吸收塔串联方式,对烟气进行深度进化处理,以实现脱硫脱硝后尾气达标排放。
6、本发明按比例加入适量磺基水杨酸,有效保持循环吸收液中铁、锰离子浓度,从而维持较好的催化氧化效果。
附图说明
图1为本发明净化装置的结构示意图。
图中:1-进气增压风机,2-吸收塔,3-喷淋装置,4-循环泵,5-循环槽,6-渣浆液进料泵,7-搅拌桨,8-氧化风机,9-料浆输送泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明,但不以任何方式对本发明加以限制,基于本发明教导所作的任何变换或替换,均属于本发明的保护范围。
如图1所示的熔炼炉渣协同净化锡冶炼烟气中SO2与NOx的方法,包括以下步骤:
1)将磨细至120-200目的熔炼炉渣粉加水配制成渣浆吸收液;
2)将渣浆吸收液在净化装置内与烟气逆流接触反应,使得SO2和NOx被渣浆吸收液吸收并转化成酸,实现烟气中SO2与NOx的催化氧化,完成脱硫脱硝;
3)向经过步骤(2)的渣浆吸收液中吹入空气以恢复渣浆吸收液中金属离子的催化氧化性能,曝气强度为5-10 L/m2·s;
4)将经过步骤(3)的渣浆吸收液作为循环吸收液,继续循环喷淋吸收SO2和NOx,当pH下降至3.0,废弃部分循环吸收液,并补充等量新配制的渣浆吸收液;
5)废弃的循环吸收液送至湿法冶金车间,压滤,上清的稀硫酸用作浸出剂回收有价金属,矿渣中不溶于稀硫酸的金属进入炉渣,送返锡冶炼流程。
所述的熔炼炉渣含0.6~15% Fe2O3、0.1~0.4% MnO2、0.1~0.2% 稀土元素。
步骤(1)中所述的渣浆吸收液的pH值为7.8~8.9。
步骤(1)中所述的渣浆吸收液中固体物含量5~30%。
所述的净化装置的操作条件为:液气比6~15 L/m3,空塔气速1.0~1.5 m/s。
所述的净化装置中采用多级吸收塔串联,所述的喷淋为二级喷淋。
步骤(4)中所述的循环吸收液的废弃量为30~45%。
步骤(4)中所述的循环吸收液中加入磺基水杨酸,加入量为使得循环吸收液中磺基水杨酸与Fe3+摩尔比维持在1:10~1:30。
所述的净化装置包括进气增压风机1,吸收塔2,喷淋装置3,循环泵4,循环槽5,渣浆液进料泵6,搅拌桨7,氧化风机8,料浆输送泵9,所述的吸收塔2下方设置进气增压风机1,上方设置喷淋装置3,使得气液逆流接触,循环槽5设置在吸收塔2的出液口下方,所述的循环槽5内设置有搅拌机7,所述的渣浆液进料泵6和料浆输送泵9分别设置在循环槽5的两侧,所述的循环泵4一端连接循环槽5,另一端连接喷淋装置3,所述的氧化风机8设置在在吸收塔2下方的出液口处。
实施例1
本实施例所述锡冶炼烟气同时脱硫脱硝净化装置,包括吸收塔2和炉渣浆循环槽5,烟气经进气增压风机1从吸收塔2下部送入,与喷淋装置3雾化喷出的渣浆逆流接触,净化后的尾气从塔顶排出;吸收塔2底部通过管道连接循环槽5,吸收浆液经循环泵4输送至喷淋装置3;当循环槽5内渣浆pH小于3.6时,废弃的浆液通过输送泵9送至车间回收有价金属和硫,同时给循环槽5内补充新鲜渣浆。所述循环槽5设置搅拌桨7以维持吸收浆液良好的混合状态;利用氧化风机2从吸收塔底部鼓入空气以维持吸收浆液中铁、锰等离子处于高价态,鼓入的空气量为待处理烟气进气量的15-20%。
净化操作时,将炉渣磨细至120目,过筛;配制的渣浆吸收液含固率为10%,按磺基水杨酸与Fe3+摩尔比1:20加入磺基水杨酸;吸收塔内液气比8 L/m3,空塔气速1.0 m/s;待处理的烟气SO2浓度为1600~2000 mg/m3,NOX浓度为320~450 mg/m3,氧气的体积分数为2.3~2.6%,烟气入口温度为145~156℃。运行12h后,SO2与NOX脱除率分别为87.0%、51.7%,循环槽pH值为5.6;连续运行60 h时,循环槽pH值下降至3.7,SO2与NOX的脱除率分别下降至68.4%、44.3%,此时废弃循环槽内40%的吸收浆,并补充等量新鲜浆液;连续运行72 h时,SO2与NOX的脱除率分别为83.7%、50.1%。
实施例2
将炉渣磨细至150目,制备含固率为15%的吸收浆,按磺基水杨酸与Fe3+摩尔比1:10加入磺基水杨酸。吸收塔内液气比15 L/m3,空塔气速1.2 m/s;待处理的烟气SO2浓度为1950~2560 mg/m3,NOX浓度为345~473 mg/m3,氧气的体积分数为2.3~2.5%,烟气入口温度为146~158℃。运行12h后,SO2与NOX脱除率分别为95.0%、58.6%,循环槽pH值为5.5;连续运行60 h时,循环槽pH值下降至3.9,SO2与NOX的脱除率分别下降至83.3%、45.1%,废弃循环槽内40%的循环浆并补充等量新鲜吸收液;连续运行72 h时,SO2与NOX的脱除率分别为91.5%、51.9%。
实施例3
将炉渣磨细至200目,85%过筛;制备含固率为20%的吸收浆,按磺基水杨酸与Fe3+摩尔比1:30加入磺基水杨酸。吸收塔内液气比10 L/m3,空塔气速1.5 m/s;待处理的烟气SO2浓度为1500~1800 mg/m3,NOX浓度为310~403 mg/m3,氧气的体积分数为2.4~2.7%,烟气入口温度为136~152℃。运行12h后,SO2与NOX脱除率分别为91.0%、52.2%,循环槽pH值为5.6;连续运行60 h时,循环槽pH值下降至3.7,SO2与NOX的脱除率分别下降至81.5%、47.2%,废弃循环槽内40%循环浆并补充等量新鲜渣浆;连续运行72 h时,SO2与NOX的脱除率分别为87.3%、50.5%。
实施例4
本实施案例包括如下操作步骤:①将磨细至130目的熔炼炉渣粉配制成一定浓度的渣浆吸收液后输送至循环槽5;②炉渣浆吸收液自循环槽5取出后经旋流喷淋装置3在吸收塔2内与烟气逆流接触,实现烟气中SO2与NO的催化氧化;③从吸收塔2底部吹入空气,促使吸收过程生成的低价态铁、锰等离子向其高价态转变,以保证吸收体系的持续催化氧化效果;④吸收操作进行一段时间后,pH逐步下降至3.0,此时按比例废弃一定量的循环槽吸收母液,并补充新制备的炉渣浆吸收液,以维持较高的脱硫脱硝效率;⑤自循环槽5加入一定量的磺基水杨酸。
本发明所采用的炉渣含0.6~2.5% Fe2O3,0.1~0.4% MnO2,以及0.1~0.2% 稀土元素(La、Ce等);新制备的炉渣浆液pH值约为7.8~8.9。本发明所述喷淋装置设计为两层,采用碳化硅材质的喷淋装置。本发明的吸收操作条件为:吸收液中炉渣固体物含量5%,液气比6L/m3,循环浆液pH值3.5~5.5,空塔气速1.0m/s。吸收过程中pH开始下降至3.0时,引出40%的循环浆至生产车间回收硫与有价金属,并补充等量新鲜磷矿浆。测定吸收矿浆中Fe3+浓度,并按磺基水杨酸与Fe3+摩尔比1:10加入磺基水杨酸,保持吸收矿浆铁、锰离子浓度以维持较好的催化氧化效果。连续运行72 h时,SO2与NOX的脱除率分别为95.3%、57.2%。95.0%与58.6%
实施例5
一种熔炼炉渣协同净化锡冶炼烟气中SO2与NOx的方法,包括以下步骤:
1)将磨细至150目的熔炼炉渣粉加水配制成渣浆吸收液;所述的熔炼炉渣含0.6%Fe2O3、0.1% MnO2、0.1% 稀土元素;所述的渣浆吸收液的pH值为7.8;所述的渣浆吸收液中固体物含量30%;
2)将渣浆吸收液在净化装置内与烟气逆流接触反应,使得SO2和NOx被渣浆吸收液吸收并转化成酸,实现烟气中SO2与NOx的催化氧化,完成脱硫脱硝;所述的净化装置的操作条件为:液气比15 L/m3,空塔气速1.5 m/s;
3)向经过步骤(2)的渣浆吸收液中吹入空气以恢复渣浆吸收液中金属离子的催化氧化性能,曝气强度为5L/m2·s;
4)将经过步骤(3)的渣浆吸收液作为循环吸收液,继续循环喷淋吸收SO2和NOx,当pH下降至3.0,废弃30%的循环吸收液,并补充等量新配制的渣浆吸收液;所述的循环吸收液中加入磺基水杨酸,加入量为使得循环吸收液中磺基水杨酸与Fe3+摩尔比维持在1:30;
5)废弃的循环吸收液送至湿法冶金车间,压滤,上清的稀硫酸用作浸出剂回收有价金属,矿渣中不溶于稀硫酸的金属进入炉渣,送返锡冶炼流程。
连续运行72 h时,SO2与NOX的脱除率分别为86.8%、52.3%。
实施例6
一种熔炼炉渣协同净化锡冶炼烟气中SO2与NOx的方法,包括以下步骤:
1)将磨细至180目的熔炼炉渣粉加水配制成渣浆吸收液;所述的熔炼炉渣含815%Fe2O3、0.4% MnO2、0.2% 稀土元素;所述的渣浆吸收液的pH值为8.9;所述的渣浆吸收液中固体物含量12%;
2)将渣浆吸收液在净化装置内与烟气逆流接触反应,使得SO2和NOx被渣浆吸收液吸收并转化成酸,实现烟气中SO2与NOx的催化氧化,完成脱硫脱硝;所述的净化装置的操作条件为:液气比9L/m3,空塔气速1.3 m/s;
3)向经过步骤(2)的渣浆吸收液中吹入空气以恢复渣浆吸收液中金属离子的催化氧化性能,曝气强度为7 L/m2·s;
4)将经过步骤(3)的渣浆吸收液作为循环吸收液,继续循环喷淋吸收SO2和NOx,当pH下降至3.0,废弃38%的循环吸收液,并补充等量新配制的渣浆吸收液;所述的循环吸收液中加入磺基水杨酸,加入量为使得循环吸收液中磺基水杨酸与Fe3+摩尔比维持在1:20;
5)废弃的循环吸收液送至湿法冶金车间,压滤,上清的稀硫酸用作浸出剂回收有价金属,矿渣中不溶于稀硫酸的金属进入炉渣,送返锡冶炼流程。
连续运行72 h时,SO2与NOX的脱除率分别为95.0%与58.6%。
Claims (2)
1.一种熔炼炉渣协同净化锡冶炼烟气中SO2与NOx的方法,其特征在于熔炼炉渣含0.6~15% Fe2O3、0.1~0.4% MnO2、0.1~0.2%稀土元素,包括以下步骤:
1)将磨细至120~200目的熔炼炉渣粉加水配制成渣浆吸收液,渣浆吸收液中固体物含量5~30%、渣浆吸收液pH值为7.8~8.9;
2)将渣浆吸收液在净化装置内与烟气逆流接触反应,使得SO2和NOx被渣浆吸收液吸收并转化成酸,实现烟气中SO2与NOx的催化氧化,完成脱硫脱硝;净化装置中液气比6~15L/m3,空塔气速1.0~1.5m/s,净化装置中采用多级吸收塔串联,喷淋为二级喷淋;
3)向经过步骤2)的渣浆吸收液中吹入空气以恢复渣浆吸收液中金属离子的催化氧化性能,曝气强度为5-10L/m2·s;
4)将经过步骤3)的渣浆吸收液作为循环吸收液,继续循环喷淋吸收SO2和NOx,当pH下降至3.0,废弃30~45%循环吸收液,并补充等量新配制的渣浆吸收液;所述循环吸收液中加入磺基水杨酸,加入量为使得循环吸收液中磺基水杨酸与Fe3+摩尔比维持在1:10~1:20;
5)废弃的循环吸收液送至湿法冶金车间,压滤,上清的稀硫酸用作浸出剂回收有价金属,矿渣中不溶于稀硫酸的金属进入炉渣,送返锡冶炼流程。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述净化装置包括进气增压风机(1),吸收塔(2),喷淋装置(3),循环泵(4),循环槽(5),渣浆液进料泵(6),搅拌桨(7),氧化风机(8),料浆输送泵(9),所述的吸收塔(2)下方设置进气增压风机(1),上方设置喷淋装置(3),使得气液逆流接触,循环槽(5)设置在吸收塔(2)的出液口下方,所述的循环槽(5)内设置有搅拌机(7),所述的渣浆液进料泵(6)和料浆输送泵(9)分别设置在循环槽(5)的两侧,所述的循环泵(4)一端连接循环槽(5),另一端连接喷淋装置(3),所述的氧化风机(8)设置在在吸收塔(2)下方的出液口处。
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