CN109536743A - 一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的系统，包含料浆制备单元、提升萃取单元、絮凝分离单元和溶剂再生单元；本发明脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的工艺，包括以下步骤：料浆制备、提升萃取、絮凝分离和溶剂再生；本发明的脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞系统首次采用了提升管反应器进行液固萃取，提升管反应器由粗段和细段交错构成极大增强了物料返混程度，且内部设有折流板延长了停留时间使得萃取更加彻底，萃取效率更高，极大降低了含汞尾渣中汞对环境的污染危害；将萃取汞的硫代硫酸钠溶液采用加热、鼓入二氧化碳的措施强化分解，且经分解后汞的硫代硫酸盐转化为溶解度低、稳定性高、毒性小的硫化汞沉淀形式。

Description

一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的系统及工艺

技术领域

本发明涉及矿山环保设备技术领域，具体为一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的系统及工艺。

背景技术

汞是环境中一种生物毒性极强的重金属污染物，它进入生物体后很难被排出，严重威胁人类健康。在过去的十几年间，世界范围内环境中汞的浓度持续上升，已经引起各国政府和环保组织的极大关注，成为继气候变化问题后的又一个全球环境问题。

目前，国内净化汞蒸汽常用吸收法、吸附法、气相反应法、冷却法及联合净化法等。其中吸收法多采用具有较高氧化还原电位的物质，如高锰酸钾 (KMnO₄)、次氯酸钠溶液等，它们与汞蒸汽作用时具有反应速度快，净化效率高、溶液浓度低、不易挥发、沉淀物少等特点。在处理低浓度含汞废气和高浓度含汞废气的二级净化多用氯处理的活性炭，但在汞冶炼或其他高浓度或大气量含汞废气治理中考虑到经济成本的因素，也采用多硫化钠处理的焦炭作吸附剂。气相反应法中最常见的是碘络合法，此方法是利用含碘气体与含汞废气发生化学反应，达到消除废气中的汞。高浓度含汞尾气，如汞冶炼、含汞废渣火法处理等过程的尾气，往往要采用二级以上的净化过程才能达标排放，常见的有：冷凝 - 吸收法、次氯酸钠吸收 - 活性炭吸附法、液体吸收 - 充氯活性炭吸附法等。

涉及含汞废水的处理方法有铁屑或铝屑还原法、化学沉淀法、离子交换法和活性炭吸附法等。

对于含汞的固体废弃物，比较典型的是各种含汞产品使用后产出的废弃物，如PVC行业在生产过程中产生了大量的废汞触媒、含汞活性炭，医疗行业目前仍部分使用含汞体温计、血压计等，电光源行业广泛使用的汞谱线激发的荧光灯均含有汞。对于此类含汞废弃物，在分类集中后，可采用焙烧 - 冷凝法回收汞。

而对于有色金属矿山及有色冶炼企业在生产过程中产出的含汞尾渣，由于其量大，成分复杂，较之废汞触媒、含汞体温计等含汞固体废弃物其处理工艺复杂。如在黄金开采和冶炼过程中产出的含汞尾渣，目前无合适的工艺处理，仅做防渗后简单堆存，或在尾渣上部喷洒石灰水简单处理。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的系统及工艺，其结构新颖、功能多样、给使用人员带来极大的便利。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明的技术方案如下：一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的系统及工艺，它包含料浆制备单元、提升萃取单元、絮凝分离单元和溶剂再生单元，料浆制备单元：包括粉碎机、第一搅拌釜和第一进料泵，第一搅拌釜和第一进料泵之间通过管道连接；提升萃取单元：包括提升管反应器、第一离心机、第一储罐和第三进料泵，第一进料泵和第三进料泵与提升管反应器的底部连接，提升管反应器的顶部与第一离心机的进料口连接、第一离心机的液体出口与第一储罐连接；絮凝分离单元：包括反应釜、第二进料泵、气瓶、进气泵、第二离心机和第四进料泵，第一储罐的出口与反应釜连接第二进料泵与反应釜通过管道连接，气瓶和反应釜之间设有进气泵，未完全反应的气体通过管道和进气泵再次进入反应釜继续反应，反应釜的底部出口通过第四进料泵与第二离心机的进料口连接，第二离心机的液体出口有通过管道与第二储罐的进口连接；溶剂再生单元：包括第二搅拌釜和第二储罐，第二搅拌釜和第二储罐之间通过管道连接，然后返回提升管反应器循环使用，用于对含汞尾渣萃取。

进一步的，所述的提升管反应器包含管壳、进液口、进料口、出料口、第一折流板、第二折流板和连接杆，管壳由粗段和细段两部分交错连接构成，提升管反应器底部设有进液口，提升管反应器顶部设有出料口，进液口的侧面设有倾斜设置的进料口，管壳的粗段内部设有交错分布的第二折流板和第一折流板，第二折流板和第一折流板直接通过连接杆固定，第一折流板中心位置设有通孔。

进一步的，所述的反应釜包含外壳、夹套、电机、搅拌桨、均布装置、进液口、进料口、出气口和进气口；外壳的外表设有夹套，反应釜的顶部两侧分别设有进液口和出气口，反应釜的顶部设有电机，电机与搅拌桨连接，搅拌桨的上下两侧各设有一个均布装置，上侧的均布装置与进料口连接，下侧的均布装置与进气口；均布装置由环形管壳和进口管构成，环形管壳内部中空形成流体通道，环形管壳上表面设有均匀分布的分布孔，分布孔与流体通道相互连通。

本发明脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的工艺，包括以下具体步骤：

（1）料浆制备：首先将含汞尾渣粉粹，然后将含汞尾渣和萃取剂按着一定比例加入到反应釜内，并添加一定量的分散剂，充分搅拌混合制成浆状，然后通过第一进料泵泵入提升管反应器进行萃取。

（2）提升萃取：萃取剂由第三进料泵从提升管反应器底部泵入，含汞尾渣浆料由进料口进入在萃取剂的带动下向上运行，遇到第二折流板的阻挡后分散由边缘穿过，然后第一折流板的阻挡后由通孔穿过，然后遇到另一块第二折流板的阻挡后分散由边穿过进入细段，然后进入下一个粗段，依次进行直到顶部的出料口排出，然后进入第一离心机，分离后产生纯净的尾渣堆放储存，分离后得到的含可溶性汞络合物的液体进入第一储罐暂时储存。

（3）絮凝分离：步骤（2）中含可溶性汞络合物的液体进入反应釜内，气瓶通过进气泵向反应釜内通入二氧化碳，未完全反应的二氧化碳气体由出气口排出后经过管道和进气泵再次进入反应釜继续反应，通过第二进料泵向反应釜内加入絮凝剂，当含可溶性汞络合物完全分解后，液体经过第四进料泵进入第二离心机，液固分离后，得到硫化汞或硒化汞沉淀和分解液体，沉淀为回收的汞产品，液体进入第二储罐暂存。

（4）溶剂再生：将硫代硫酸钠和水加入第二搅拌釜配置成溶液，然后加入第二储罐从而为分解液补足量的硫代硫酸盐，以便于溶液的循环使用。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤（1）中含汞尾渣和萃取剂的重量比为1.5-2:1，分散剂为浆料总重量的1%，所述分散剂优先选用木质素磺酸盐。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤（2）中加入是萃取剂和含汞尾渣浆料的质量比为3-10:1

作为本发明的一种优选技术方案，步骤（1）和步骤（2）中所述的萃取剂为硫代硫酸钠溶液，硫代硫酸钠溶液浓度为30g/L；

作为本发明的一种优选技术方案，步骤（3）中所述絮凝剂为聚丙烯酰胺浆液，其浓度为1-2g/L，加入量为每立方米溶液加入10-20L。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤（3）中所述二氧化碳加入量为：每立方米溶液每分钟鼓入 0.1-0.2 立方米。

与现有技术相比本发明有益效果为：1.该脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的系统首次采用了提升管反应器进行液固萃取，提升管反应器由粗段和细段交错构成极大增强了物料返混程度，且内部设有折流板延长了停留时间使得萃取更加彻底，萃取效率更高；2.萃取过程中，连续进料、连续分离，处理量、处理效率极大提高，设备操作范围较大，自动化程度高，对含汞尾渣中的可迁移态汞几乎全部去除，极大降低了含汞尾渣中汞对环境的污染危害；3.本方法将浸出的汞的硫代硫酸钠溶液采用加热、鼓入二氧化碳的措施，强化分解，分解过程操作简单、反应完全，且经强化分解后汞的硫代硫酸盐转化为溶解度低、稳定性高、毒性小的硫化汞沉淀形式，消除了含汞尾渣中汞对环境的污染危害；4.安全环保，在处理含汞尾渣所用的萃取剂可重复使用，全过程无含汞废气和含汞废水排放。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的提升管反应器的半剖结构示意图。

图3为本发明的第一折流板和第二折流板的连接关系示意图。

图4为本发明的第一折流板的俯视图。

图5为本发明的反应釜的结构示意图。

图6为均布装置的俯视图。

图7为图6的A-A向剖视图。

附图标记说明：1.第一搅拌釜、2.第一进料泵、3.提升管反应器、4.第一离心机、5.第一储罐、6.反应釜、7.第二搅拌釜、8.第二进料泵、9.气瓶、10.进气泵、11.第二离心机、12.第二储罐、13.第三进料泵、14.第四进料泵；31.管壳、32.进液口、33.进料口、34.出料口、35.第一折流板、36. 第二折流板、37.连接杆、38.通孔；61.外壳、62.夹套、63.电机、64.搅拌桨、65.均布装置、66.进液口、67.进料口、68.出气口、69.进气口；311.粗段、312.细段；651.环形管壳、652.分布孔、653.进口管、654.流体通道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1至图7，本具体实施方式采用如下技术方案：一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的系统及工艺，包含料浆制备单元、提升萃取单元、絮凝分离单元和溶剂再生单元，料浆制备单元：包括粉碎机、第一搅拌釜1和第一进料泵2，第一搅拌釜1和第一进料泵2之间通过管道连接；提升萃取单元：包括提升管反应器3、第一离心机4、第一储罐5和第三进料泵13，第一进料泵2和第三进料泵13与提升管反应器3的底部连接，提升管反应器3的顶部与第一离心机4的进料口连接、第一离心机4的液体出口与第一储罐5连接；絮凝分离单元：包括反应釜6、第二进料泵8、气瓶9、进气泵10、第二离心机11和第四进料泵14，第一储罐5的出口与反应釜6连接第二进料泵8与反应釜6通过管道连接，气瓶9和反应釜6之间设有进气泵10，未完全反应的气体通过管道和进气泵10再次进入反应釜6继续反应，反应釜6的底部出口通过第四进料泵14与第二离心机11的进料口连接，第二离心机11的液体出口有通过管道与第二储罐12的进口连接；溶剂再生单元：包括第二搅拌釜7和第二储罐12，第二搅拌釜7和第二储罐12之间通过管道连接，然后返回提升管反应器3循环使用，用于对含汞尾渣萃取。

进一步的，所述的提升管反应器3包含管壳31、进液口32、进料口33、出料口34、第一折流板35、第二折流板36和连接杆37，管壳31由粗段311和细段312两部分交错连接构成，提升管反应器3底部设有进液口32，提升管反应器3顶部设有出料口34，进液口32的侧面设有倾斜设置的进料口33，管壳31的粗段311内部设有交错分布的第二折流板36和第一折流板35，第二折流板36和第一折流板35直接通过连接杆37固定，第一折流板35中心位置设有通孔38。

进一步的，所述的反应釜6包含外壳61、夹套62、电机63、搅拌桨64、均布装置65、进液口66、进料口67、出气口68和进气口69；外壳61 的外表设有夹套62，反应釜6的顶部两侧分别设有进液口66和出气口68，反应釜6的顶部设有电机63，电机63与搅拌桨64连接，搅拌桨64的上下两侧各设有一个均布装置65，上侧的均布装置65与进料口67连接，下侧的均布装置65与进气口69；均布装置65由环形管壳651和进口管653构成，环形管壳651内部中空形成流体通道654，环形管壳651上表面设有均匀分布的分布孔652，分布孔652与流体通道654相互连通。

本发明脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的工艺，包括以下具体步骤：

（1）料浆制备：首先将含汞尾渣粉粹，然后将含汞尾渣和萃取剂按着一定比例加入到反应釜6内，并添加一定量的分散剂，充分搅拌混合制成浆状，然后通过第一进料泵2泵入提升管反应器3进行萃取。

（2）提升萃取：萃取剂由第三进料泵13从提升管反应器3底部泵入，含汞尾渣浆料由进料口33进入在萃取剂的带动下向上运行，遇到第二折流板36的阻挡后分散由边缘穿过，然后第一折流板35的阻挡后由通孔38穿过，然后遇到另一块第二折流板36的阻挡后分散由边穿过进入细段312，然后进入下一个粗段311，依次进行直到顶部的出料口34排出，然后进入第一离心机4，分离后产生纯净的尾渣堆放储存，分离后得到的含可溶性汞络合物的液体进入第一储罐5暂时储存。

（3）絮凝分离：步骤（2）中含可溶性汞络合物的液体进入反应釜6内，气瓶9通过进气泵10向反应釜6内通入二氧化碳，未完全反应的二氧化碳气体由出气口68排出后经过管道和进气泵10再次进入反应釜6继续反应，通过第二进料泵8向反应釜6内加入絮凝剂，当含可溶性汞络合物完全分解后，液体经过第四进料泵14进入第二离心机11，液固分离后，得到硫化汞或硒化汞沉淀和分解液体，沉淀为回收的汞产品，液体进入第二储罐12暂存。

（4）溶剂再生：将硫代硫酸钠和水加入第二搅拌釜7配置成溶液，然后加入第二储罐12从而为分解液补足量的硫代硫酸盐，以便于溶液的循环使用。

步骤（1）中含汞尾渣和萃取剂的重量比为1.5-2:1，分散剂为浆料总重量的1%，所述分散剂优先选用木质素磺酸盐。

步骤（2）中加入是萃取剂和含汞尾渣浆料的质量比为3-10:1。

步骤（1）和步骤（2）中所述的萃取剂为硫代硫酸钠溶液，硫代硫酸钠溶液浓度为30g/L。

步骤（3）中所述絮凝剂为聚丙烯酰胺浆液，其浓度为 1-2g/L，加入量为每立方米溶液加入10-20L。

步骤（3）中所述二氧化碳加入量为：每立方米溶液每分钟鼓入 0.1-0.2 立方米。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的系统，其特征在于：包含料浆制备单元、提升萃取单元、絮凝分离单元和溶剂再生单元，料浆制备单元：包括粉碎机、第一搅拌釜和第一进料泵，第一搅拌釜和第一进料泵之间通过管道连接；提升萃取单元：包括提升管反应器、第一离心机、第一储罐和第三进料泵，第一进料泵和第三进料泵与提升管反应器的底部连接，提升管反应器的顶部与第一离心机的进料口连接、第一离心机的液体出口与第一储罐连接；絮凝分离单元：包括反应釜、第二进料泵、气瓶、进气泵、第二离心机和第四进料泵，第一储罐的出口与反应釜连接第二进料泵与反应釜通过管道连接，气瓶和反应釜之间设有进气泵，未完全反应的气体通过管道和进气泵再次进入反应釜继续反应，反应釜的底部出口通过第四进料泵与第二离心机的进料口连接，第二离心机的液体出口有通过管道与第二储罐的进口连接；溶剂再生单元：包括第二搅拌釜和第二储罐，第二搅拌釜和第二储罐之间通过管道连接，然后返回提升管反应器循环使用，用于对含汞尾渣萃取。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的系统及工艺，其特征在于：所述的提升管反应器包含管壳、进液口、进料口、出料口、第一折流板、第二折流板和连接杆，管壳由粗段和细段两部分交错连接构成，提升管反应器底部设有进液口，提升管反应器顶部设有出料口，进液口的侧面设有倾斜设置的进料口，管壳的粗段内部设有交错分布的第二折流板和第一折流板，第二折流板和第一折流板直接通过连接杆固定，第一折流板中心位置设有通孔。

3.根据权利要求1所述的一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的系统及工艺，其特征在于：所述的反应釜包含外壳、夹套、电机、搅拌桨、均布装置、进液口、进料口、出气口和进气口；外壳的外表设有夹套，反应釜的顶部两侧分别设有进液口和出气口，反应釜的顶部设有电机，电机与搅拌桨连接，搅拌桨的上下两侧各设有一个均布装置，上侧的均布装置与进料口连接，下侧的均布装置与进气口；均布装置由环形管壳和进口管构成，环形管壳内部中空形成流体通道，环形管壳上表面设有均匀分布的分布孔，分布孔与流体通道相互连通。

4.一种明脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的工艺，包括以下具体步骤：

（1）料浆制备：首先将含汞尾渣粉粹，然后将含汞尾渣和萃取剂按着一定比例加入到反应釜内，并添加一定量的分散剂，充分搅拌混合制成浆状，然后通过第一进料泵泵入提升管反应器进行萃取；

（2）提升萃取：萃取剂由第三进料泵从提升管反应器底部泵入，含汞尾渣浆料由进料口进入在萃取剂的带动下向上运行，遇到第二折流板的阻挡后分散由边缘穿过，然后第一折流板的阻挡后由通孔穿过，然后遇到另一块第二折流板的阻挡后分散由边穿过进入细段，然后进入下一个粗段，依次进行直到顶部的出料口排出，然后进入第一离心机，分离后产生纯净的尾渣堆放储存，分离后得到的含可溶性汞络合物的液体进入第一储罐暂时储存；

（3）絮凝分离：步骤（2）中含可溶性汞络合物的液体进入反应釜内，气瓶通过进气泵向反应釜内通入二氧化碳，未完全反应的二氧化碳气体由出气口排出后经过管道和进气泵再次进入反应釜继续反应，通过第二进料泵向反应釜内加入絮凝剂，当含可溶性汞络合物完全分解后，液体经过第四进料泵进入第二离心机，液固分离后，得到硫化汞或硒化汞沉淀和分解液体，沉淀为回收的汞产品，液体进入第二储罐暂存；

（4）溶剂再生：将硫代硫酸钠和水加入第二搅拌釜配置成溶液，然后加入第二储罐从而为分解液补足量的硫代硫酸盐，以便于溶液的循环使用。

5.根据权利要求4所述的一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的工艺，其特征在于：所述步骤（1）中含汞尾渣和萃取剂的重量比为1.5-2:1，分散剂为浆料总重量的1%，所述分散剂优先选用木质素磺酸盐。

6.根据权利要求4所述的一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的工艺，其特征在于：所述步骤（2）中加入是萃取剂和含汞尾渣浆料的质量比为3-10:1。

7.根据权利要求4所述的一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的工艺，其特征在于：所述步骤（1）和步骤（2）中的萃取剂为硫代硫酸钠溶液，硫代硫酸钠溶液浓度为30g/L。

8.根据权利要求4所述的一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的工艺，其特征在于：所述步骤（3）中所述絮凝剂为聚丙烯酰胺浆液，其浓度为 1-2g/L，加入量为每立方米溶液加入10-20L。

9.根据权利要求4所述的一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的工艺，其特征在于：所述步骤（3）中二氧化碳加入量为 ：每立方米溶液每分钟鼓入 0.1-0.2 立方米。