CN109569255A - 一种锌冶炼系统烟气脱硫工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锌冶炼系统烟气脱硫工艺，将锌浮渣进行球磨，分离出其中的金属锌后，浮渣粉经除氟氯工艺直到锌浮渣中氟含量不大于0.1%、氯含量不大于0.3%。再经浆化池浆化后进入立磨工序进一步磨细氧化锌，形成ZnO矿浆。然后将制备好的ZnO矿浆喷入吸收塔进行一级脱硫、二级脱硫和三级脱硫。本发明具有脱硫效率高，喷嘴、管道不易堵塞、药剂成本低，抗二氧化硫冲击负荷能力强的优点。

Description

一种锌冶炼系统烟气脱硫工艺
技术领域
本发明涉及一种用于锌冶炼系统中含二氧化硫烟气的脱硫工艺，本发明属于锌冶炼系统烟气脱硫技术领域。
背景技术
目前常用的脱硫方法主要有：石灰法、钠钙双碱法、纯碱法、氨碱法、氧化镁法及氧化锌法、双氧水法等等，每一种方法都有相应的优点和不足。
石灰法、钠钙双碱法脱硫过程中产生废弃物，存在二次污染，且脱硫效率较低；纯碱法、氨碱法、氧化镁法、双氧水法都存在使用成本较高等问题。
氧化锌法的优点是运行费用低，不产生废弃物，也不产生二次污染，近年来应用较广，传统的氧化锌脱硫工艺如下：含氧化锌的烟尘或纯的ZnO与水混合制成的浆液与含二氧化硫(SO2)烟气接触，发生反应，生成亚硫酸锌，亚硫酸锌沉淀经过滤后，形成的滤渣送焙烧车间。但传统氧化锌脱硫工艺存在很多弊端，首先，在浆液脱硫过程中，生成的产物亚硫酸锌粘性比较大，循环液中的亚硫酸锌很容易在设备、管路中沉积，引起管路结垢堵塞，结垢后非常不好清理。其次，锌冶炼系统如挥发窑产生的烟气中二氧化硫浓度较高，采用单纯的氧化锌工艺很难确保烟气达标排放。
申请公布号为CN103908886A、CN103908884、CN103908887A、CN103908885A的专利，通过添加药剂等手段降低氧化锌浆液的粘度来减少管道堵塞问题，但是，降低氧化锌浆液的粘度没有在本质上解决管道堵塞的问题， ZnSO3沉淀是在反应过程中不断生成的。
另外，申请公布号为CN103908886A的国内专利，该方法是通过改变氧化锌浆液喷射角度来解决管道容易堵塞的问题，但是同样的，也只是通过物理的角度改变，也很难解决实质问题。
发明内容
鉴于上述，本发明的目的是公开一种氧化锌脱硫工艺。其主要目的是解决现在技术中所存在的管道堵塞以及无法确保高浓度含二氧化硫烟气达标排放的问题。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种锌冶炼系统烟气脱硫工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A1、ZnO矿浆制造部分：铸型后的锌浮渣经过球磨，分离出其中的金属锌后，再经浆化池浆化后，进入立磨工序进一步细磨，形成ZnO矿浆；
A2、一级脱硫部分：制备好的ZnO矿浆喷入一级吸收塔与经过洗涤的锌冶炼系统烟气中的二氧化硫反应。反应后形成的亚硫酸锌浆液经浓缩，上清排入曝气氧化池，底流经过滤后滤液排入曝气氧化池，经曝气氧化池氧化后的溶液返回ZnO矿浆制造部分的浆化池循环利用，当溶液中锌离子浓度达到150g/L后开路送锌净化系统进一步处理，经一级吸收后的烟气进入二级吸收塔；
A3、二级脱硫部分：烟气中残留的二氧化硫再次与喷入的ZnO矿浆反应，反应后的浆液经浓缩，上清中含有大量未反应完全的氧化锌，上清返回一级吸收塔做为吸收剂继续与烟气中的二氧化硫反应，底流经过滤分离后滤液排入曝气氧化池，经二级吸收后的烟气进入三级吸收塔；
A4、三级脱硫部分：烟气中残留的二氧化硫与脱硫药剂A在三级脱硫塔中反应，烟气达标后外排，反应后的溶液进入循环池返回三级脱硫塔循环使用；定期排出一部分溶液冲洗脱硫管道，防止管道堵塞。
优选的，步骤A1中，将锌浮渣球磨成浮渣粉，浮渣粉经过除氟氯工艺后,送入浆化池浆化，再经过立磨进一步磨细，形成ZnO矿浆。
进一步的，步骤A1中，将锌浮渣球磨成浮渣粉，所述浮渣粉经一段或多段碱洗处理后使锌浮渣中氟含量不大于0.1%、氯含量不大于0.3%。
优选的，步骤A1中，所述锌浮渣经过球磨得到粒度D90为70-80μm的浮渣粉，所述浮渣粉经除氟氯工艺直到锌浮渣中氟含量不大于0.1%、氯含量不大于0.3%，然后将除氟氯工艺处理后的浮渣粉送入浆化池进行浆化，浆化后的ZnO浓度达到10%-20%，浆化后的ZnO进入立磨工序进一步磨细，制备好的ZnO矿浆粒度D90为5-20μm。其中氧化锌含量大于90%，杂质含量少，粒度细，可确保ZnO矿浆与烟气中SO2反应时对烟气中SO2的吸收效果。
优选的，步骤A2中，所述的一级脱硫部分中反应后形成的亚硫酸锌浆液经浓缩，上清排入曝气氧化池，底流经过滤后滤液排入曝气氧化池，经曝气氧化池氧化后的溶液返回ZnO矿浆制造部分的浆化池循环利用，当溶液中锌离子浓度达到150g/L后开路送锌净化系统进一步处理。其中的亚硫酸锌浆液上清与底流经过滤后的滤液在返回ZnO矿浆制造部分的浆化池前经曝气处理，该过程可将亚硫酸锌氧化成硫酸锌，可大大减少管道堵塞的可能性。
优选的，步骤A3中，所述脱硫药剂A为一种氧化剂。
优选的，步骤A3中，所述的三级脱硫部分中定期排出一部分溶液冲洗脱硫管道，防止管道堵塞,在冲洗管道的过程中利用溶液中残留的脱硫药剂A的氧化作用，将亚硫酸锌氧化成硫酸锌，从而防止亚硫酸锌结晶堵塞管道。
本发明的优点在于：
本发明能够有效提高烟气中二氧化硫的脱除率，有效预防和控制烟气中二氧化硫对大气的污染。该发明的优点是操作简单，除二氧化硫效率高，管道不易堵塞、药剂成本低，抗二氧化硫冲击负荷能力强，产生的亚硫酸锌经进一步搭配处理后可综合回收锌，尤其适用于锌冶炼系统。该工艺无有害废气、废渣、废水产生，因此，本工艺具有良好的环保效益。
通过发明的工艺处理后可以将废气中的二氧化硫大部分转化为亚硫酸锌通过后续处理可制备硫酸，从而实现回收再利用；少部分转化为硫酸锌，通过锌系统进一步处理实现回收利用，因此，本工艺还具有良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明锌冶炼系统烟气脱硫的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
本发明涉及一种锌冶炼系统烟气脱硫工艺，包括ZnO矿浆制造部分、一级脱硫部分、二级脱硫部分、三级脱硫部分。
（1）ZnO矿浆制造部分包括：铸型后的锌浮渣经分拣金属锌块，筛分金属锌粒后，进入球磨工序，浮渣粉粒度D90为75μm，磨细的浮渣粉经多膛炉处理后锌浮渣中氟含量0.07%、氯含量0.2%，其中氧化锌含量95.5%。经上述处理后的浮渣粉进浆化池，加水进行浆化，浆化后的ZnO浓度达到12%， 经浆化池浆化后进入立磨工序进一步磨细氧化锌，形成ZnO矿浆粒度为D90 15μm。
（2）一级脱硫部分：制备好的ZnO矿浆喷入一级吸收塔与经过洗涤的锌冶炼系统烟气中的二氧化硫反应。通入烟气的烟气量8000-120000Nm3/h，烟气温度100-250℃，烟气中SO2浓度4000-12000mg/Nm3，反应后形成的亚硫酸锌浆液经浓缩后浓缩上清排入曝气氧化池，浓缩底流经过滤后滤液排入曝气氧化池，曝气氧化池中溶液中残留的亚硫酸锌被氧化成硫酸锌，然后返回ZnO矿浆制造部分的浆化池循环利用；滤渣全部送亚硫酸锌料仓与其它含锌物料搭配处理后进行锌的综合回收。经一级吸收后的烟气二氧化硫浓度为500-800mg/Nm3进入二级吸收塔。
（3）二级脱硫部分：烟气中残留的二氧化硫再次与喷入的ZnO矿浆反应，反应后的浆液经浓缩，上清中含有大量未反应完全的氧化锌，上清返回一级吸收塔做为吸收剂继续与烟气中的二氧化硫反应，底流经过滤分离后滤液排入曝气氧化池，回到步骤（2）循环使用；滤渣送亚硫酸锌料仓与其它含锌物料搭配处理后进行锌的综合回收。经二级吸收后的烟气二氧化硫浓度为100-160mg/Nm3。该烟气中的SO2浓度已达到国家排放标准，可不经三级吸收直接达标排放。
实施例2
本发明涉及一种锌冶炼系统烟气脱硫工艺，包括ZnO矿浆制造部分、一级脱硫部分、二级脱硫部分、三级脱硫部分。
（1）ZnO矿浆制造部分包括：铸型后的锌浮渣经分拣金属锌块，筛分金属锌粒后，进入球磨工序，浮渣粉粒度D90为70μm,磨细的浮渣粉经一段或多段碱洗处理后锌浮渣中氟含量0.1%、氯含量0.3%，其中氧化锌含量90.5%。经上述处理后的浮渣粉进浆化池，加水和曝气池返回的浆液进行浆化，浆化后的ZnO浓度达到10%， 再经浆化池浆化后进入立磨工序进一步磨细氧化锌，形成ZnO矿浆粒度为D90 10μm。
（2）一级脱硫部分：制备好的ZnO矿浆喷入一级吸收塔与经过洗涤的锌冶炼系统烟气中的二氧化硫反应。通入烟气的烟气量100000-200000Nm3/h，烟气温度100-250℃，烟气中SO2浓度8000-15000mg/Nm3，反应后形成的亚硫酸锌浆液经浓缩后浓缩上清排入曝气氧化池，浓缩底流经过滤后滤液排入曝气氧化池，曝气氧化池中溶液中残留的亚硫酸锌氧化成硫酸锌后返回ZnO矿浆制造部分的浆化池循环利用，减少管道堵塞的可能性。滤渣全部送亚硫酸锌料仓与其它含锌物料搭配处理后进行锌的综合回收。经一级吸收后的烟气二氧化硫浓度为1200-2250mg/Nm3进入二级吸收塔；
（3）二级脱硫部分：烟气中残留的二氧化硫再次与喷入的ZnO矿浆反应，反应后的浆液经浓缩，上清中含有大量未反应完全的氧化锌，上清返回一级吸收塔做为吸收剂继续与烟气中的二氧化硫反应，底流经过滤分离后滤液排入曝气氧化池。滤渣送亚硫酸锌料仓与其它含锌物料搭配处理后进行锌的综合回收。经二级吸收后的烟气二氧化硫浓度为240-450mg/Nm3进入三级吸收塔；
（4）三级脱硫部分：烟气中残留的二氧化硫与浓度为2%脱硫药剂A在三级脱硫塔中反应，反应后烟气中二氧化硫浓度为120-225mg/Nm3，反应后的溶液中残留的脱硫药剂A浓度为0.5%， 90%体积的该溶液返回三级脱硫塔循环使用，另外10%体积的该溶液排出冲洗脱硫管道。
实施例3
本发明涉及一种锌冶炼系统烟气脱硫工艺，包括ZnO矿浆制造部分、一级脱硫部分、二级脱硫部分、三级脱硫部分。
（1）ZnO矿浆制造部分：锌冶炼系统铸型后的锌浮渣经分拣金属锌块，筛分金属锌粒后，进入球磨工序，浮渣粉粒度D90为70μm，其中氧化锌含量90.5%，磨细的浮渣粉经一段或多段碱洗处理后锌浮渣中氟含量0.05%、氯含量0.25%。经上述处理后的浮渣粉进浆化池，加水和曝气池返回的浆液进行浆化，浆化后的ZnO浓度达到15%， 再经浆化池浆化后进入立磨工序进一步磨细氧化锌，形成ZnO矿浆粒度D90为10μm。
（2）一级脱硫部分：制备好的ZnO矿浆喷入一级吸收塔与经过洗涤的锌冶炼系统烟气中的二氧化硫反应。通入烟气的烟气量150000-220000Nm3/h，烟气温度100-250℃，烟气中SO2浓度8000-15000mg/Nm3，反应后形成的亚硫酸锌浆液经浓缩后浓缩上清排入曝气氧化池，浓缩底流经过滤后滤液排入曝气氧化池，曝气氧化池中溶液中残留的亚硫酸锌氧化成硫酸锌后返回ZnO矿浆制造部分的浆化池循环利用，减少管道堵塞的可能性。滤渣全部送亚硫酸锌料仓与其它含锌物料搭配处理后进行锌的综合回收。经一级吸收后的烟气二氧化硫浓度为1200-2500mg/Nm3进入二级吸收塔；
（3）二级脱硫部分：烟气中残留的二氧化硫再次与喷入的ZnO矿浆反应，反应后的浆液经浓缩，上清中含有大量未反应完全的氧化锌，上清返回一级吸收塔做为吸收剂继续与烟气中的二氧化硫反应，底流经过滤分离后滤液排入曝气氧化池，经检测曝气池中溶液锌离子浓度达到150g/L，将该部分溶液全部开路送锌净化系统进一步处理。滤渣送亚硫酸锌料仓与其它含锌物料搭配处理后进行锌的综合回收。经二级吸收后的烟气二氧化硫浓度为250-500mg/Nm3进入三级吸收塔；
（4）三级脱硫部分：烟气中残留的二氧化硫与浓度为2%脱硫药剂A在三级脱硫塔中反应，所述脱硫药剂A为氧化锰、氧化锌、氧化铁、氧化铜、碱性硫酸铝、碱液、石灰乳、石灰石浆液中的一种。优选地，所述脱硫药剂A为氧化铁或氧化锰。反应后烟气中二氧化硫浓度为150-355mg/Nm3，反应后的溶液中残留的脱硫药剂A浓度为0.5%， 90%体积的该溶液返回三级脱硫塔循环使用，另外10%体积的该溶液排出冲洗脱硫管道。

Claims (8)

1.一种锌冶炼系统烟气脱硫工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A1、ZnO矿浆制造部分：铸型后的锌浮渣经过球磨，分离出其中的金属锌后，再经浆化池浆化后，进入立磨工序进一步细磨，形成ZnO矿浆；
A2、一级脱硫部分：制备好的ZnO矿浆喷入一级吸收塔与经过洗涤的锌冶炼系统烟气中的二氧化硫反应。
2.反应后形成的亚硫酸锌浆液经浓缩，上清排入曝气氧化池，底流经过滤后滤液排入曝气氧化池，经曝气氧化池氧化后的溶液返回ZnO矿浆制造部分的浆化池循环利用，当溶液中锌离子浓度达到150g/L后开路送锌净化系统进一步处理，经一级吸收后的烟气进入二级吸收塔；
A3、二级脱硫部分：烟气中残留的二氧化硫再次与喷入的ZnO矿浆反应，反应后的浆液经浓缩，上清中含有大量未反应完全的氧化锌，上清返回一级吸收塔做为吸收剂继续与烟气中的二氧化硫反应，底流经过滤分离后滤液排入曝气氧化池，经二级吸收后的烟气进入三级吸收塔；
A4、三级脱硫部分：烟气中残留的二氧化硫与脱硫药剂A在三级脱硫塔中反应，烟气达标后外排，反应后的溶液进入循环池返回三级脱硫塔循环使用；定期排出一部分溶液冲洗脱硫管道，防止管道堵塞。
3.如权利要求1所述的一种新型锌冶炼系统烟气脱硫工艺，其特征在于：步骤A1中，将锌浮渣球磨成浮渣粉，浮渣粉经过除氟氯工艺后,送入浆化池浆化，再经过立磨进一步磨细，形成ZnO矿浆。
4.如权利要求2所述的一种新型锌冶炼系统烟气脱硫工艺，其特征在于：步骤A1中，将锌浮渣球磨成浮渣粉，所述浮渣粉经一段或多段碱洗处理后使锌浮渣中氟含量不大于0.1%、氯含量不大于0.3%。
5.如权利要求1所述的一种新型锌冶炼系统烟气脱硫工艺，其特征在于：步骤A1中，所述锌浮渣经过球磨得到粒度D90为70-80μm的浮渣粉，所述浮渣粉经除氟氯工艺直到锌浮渣中氟含量不大于0.1%、氯含量不大于0.3%，然后将除氟氯工艺处理后的浮渣粉送入浆化池进行浆化，浆化后的ZnO浓度达到10%-20%，浆化后的ZnO进入立磨工序进一步磨细，制备好的ZnO矿浆粒度D90为5-20μm。
6.如权利要求1所述的一种新型锌冶炼系统烟气脱硫工艺，其特征在于：步骤A2中，所述的一级脱硫部分中反应后形成的亚硫酸锌浆液经浓缩，上清排入曝气氧化池，底流经过滤后滤液排入曝气氧化池，经曝气氧化池氧化后的溶液返回ZnO矿浆制造部分的浆化池循环利用，当溶液中锌离子浓度达到150g/L后开路送锌净化系统进一步处理。
7.如权利要求1所述的一种新型锌冶炼系统烟气脱硫工艺，其特征在于：步骤A3中，所述脱硫药剂A为一种氧化剂。
8.如权利要求1所述的一种新型锌冶炼系统烟气脱硫工艺，其特征在于：步骤A3中，所述的三级脱硫部分中定期排出一部分溶液冲洗脱硫管道，防止管道堵塞,在冲洗管道的过程中利用溶液中残留的脱硫药剂A的氧化作用，将亚硫酸锌氧化成硫酸锌，从而防止亚硫酸锌结晶堵塞管道。
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