CN110280095A

CN110280095A - 一种冶炼烟气的除汞方法

Info

Publication number: CN110280095A
Application number: CN201910640885.4A
Authority: CN
Inventors: 陈玉萍; 姚腾猛; 蔡旺; 金生龙; 汤洛; 袁爱武; 张军梅
Original assignee: CINF Engineering Corp Ltd
Current assignee: CINF Engineering Corp Ltd
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2019-09-27

Abstract

本发明公开了一种冶炼烟气的除汞方法，包括：(1)含汞的冶炼烟气进入一级洗涤塔，经烟酸洗涤去除冶炼烟气中的烟尘；(2)洗涤后的烟气进入冷却塔，烟气冷却至35～40℃，烟气中的部分汞被冷凝；(3)冷却后的烟气进入深冷塔，采用深冷法将烟气冷却至6～15℃，烟气中的大部分汞开始冷凝；(4)深冷后的烟气进入二级洗涤塔，保持温度为6～15℃，汞进一步被冷凝去除。本发明在冶炼烟气进化过程中，利用不同温度下汞蒸汽饱和蒸气压差异较大，使烟气中的汞冷凝，从而脱除烟气中的汞，冷却塔、深冷塔和二级洗涤塔中将大部分汞冷凝，利用汞和水的密度差，于塔底锥段沉降分离后富集所得汞炱，经汞炱分离后得到活汞产品，回收率高达90～96％，实现资源回收再利用。

Description

一种冶炼烟气的除汞方法

技术领域

本发明属于大气污染控制技术领域及重金属污染控制领域，具体涉及一种冶炼烟气的除汞方法。

背景技术

汞是一种危害性很大的重金属污染物，存在于很多冶金矿产资源之中，大部分锌矿石、铅矿、某些铜矿甚至金矿和硫铁矿中都含有汞。有色金属冶炼行业一般在高温条件下焙烧，原料中的汞绝大部分都以零价汞的形态进入冶炼烟气中。因此为提高硫酸产品的质量、减少环境污染，对冶炼烟气的除汞方法，是一个重要的环保课题。

目前，冶炼烟气的除汞方法主要有氯化汞吸收法(波利顿法)、碘络合-电解法、高分子吸附法和直接冷凝法。其中氯化汞吸收法是用氯化汞溶液吸收烟气中的汞反应生成氯化亚汞，部分处理成为甘汞产品，另一部分经氯化重新变为氯化汞循环吸收，该工艺要求进口烟气汞浓度在约30～40mg/m³的范围内，否则吸收效率明显下降，且投资较大、运行成本高。碘络合-电解法是用碘化钾溶液与汞发生络合反应，再经电解生成金属汞，碘得以再生循环使用，该工艺所使用的碘化钾溶液价格高，运行成本高，限制了该工艺的使用。高分子吸附法是采用高分子材料吸附烟气中的汞，但该法所用高分子材料用量大，且不可重复使用。直接冷凝法是利用不同温度下汞的饱和蒸汽分压差异较大，采用深冷法将汞冷凝去除，但含汞浓度高的烟气冷凝下来的汞大部分混在酸泥中，使得酸泥的二次处理成本较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适合处理含汞浓度范围广、除汞效率高、工艺流程简单的冶炼烟气的除汞方法。

本发明提供一种冶炼烟气的除汞方法，包括以下步骤：

(1)含汞的冶炼烟气进入一级洗涤塔，经烟酸洗涤去除冶炼烟气中的烟尘，得到洗涤后的烟气；

(2)洗涤后的烟气进入冷却塔，烟气冷却至35～40℃，烟气中的部分汞被冷凝，得到冷却后的烟气；

(3)冷却后的烟气进入深冷塔，采用深冷法将烟气冷却至6～15℃，烟气中的大部分汞开始冷凝，得到深冷后的烟气；

(4)深冷后的烟气进入二级洗涤塔，保持温度为6～15℃，延长汞的冷凝时间，汞进一步被冷凝去除，除汞后的烟气送后续处理环节。

优选的方案，所述一级洗涤塔、冷却塔、深冷塔、二级洗涤塔的型式采用动力波洗涤器、文丘里洗涤器、喷淋塔、填料塔或板式塔中的任意一种，塔内皆采用稀酸在塔中自上而下喷淋，与烟气逆流接触传质。

优选的方案，所述一级洗涤塔的洗涤过程烟气经酸洗绝热蒸发，控制洗涤后的烟气温度为50～75℃。

优选的方案，所述冷却塔采用循环冷却水使进冷却塔喷淋的稀酸溶液温度控制在32～37℃，再于冷却塔中与烟气逆流传热传质，将烟气冷却至35～40℃，烟气中汞的饱和蒸汽分压降低，烟气中的部分汞被冷凝。

优选的方案，所述深冷塔采用制冷机组产生低温2～10℃的冷媒，与稀酸换热，控制稀酸温度为4～12℃，在于深冷塔中与烟气逆流传热传质，将烟气冷却至6～15℃，烟气中汞的饱和蒸汽分压迅速降低，烟气中的大部分汞被冷凝。

优选的方案，所述制冷机组的冷媒包括乙二醇、溴化锂，采用以下冷媒循环：稀酸于换热器被来自冷凝器减压节流的冷媒冷却，冷媒自身吸收稀酸的热量后蒸发，成为冷媒蒸汽，进入制冷机组内被冷却，经减压节流重新变成低温冷媒重复循环使用。

优选的方案，所述一级洗涤塔洗涤所收集的烟尘经塔底引出，经过沉降、固液分离后得几乎不含汞的酸泥，可回冶炼系统配料或采用其他方式处置。

优选的方案，所述冷却塔、深冷塔、二级洗涤塔的塔底设有锥底，便于冷凝的汞及收集的烟尘沉降，且有利于与循环稀酸分离；定期由冷却塔、深冷塔、二级洗涤塔的塔底锥段放液至汞炱沉降槽，且放液管插至沉降槽液面下以形成液封，汞炱进一步沉降分离，槽底得到含汞40～60％的汞炱；所述汞炱沉降槽设置排气口，并将管道接至冷却塔进口烟气管。

优选的方案，所述冷却塔、深冷塔、二级洗涤塔的稀酸循环出口在直段下部、锥段上部，减少锥段扰动，利于汞的沉降分离。

优选的方案，所述冷却塔、深冷塔、二级洗涤塔的稀酸循环出口在直段下部、锥段上部，减少锥段扰动，经汞炱沉降槽处理，得到含汞40～60％的汞炱。

优选的方案，所述含汞40～60％的汞炱，经制浆槽制浆后泵送至汞炱旋流器中，通过高速沉降，汞粒与器壁及其他粒子相互摩擦，加速其外膜的破坏，消除汞粒表面的薄膜，分散相的汞珠在汞炱分离器底端凝结成活汞产品，汞回收率达90～96％。

本发明的有益技术效果为：

(1)本发明在冶炼烟气进化过程中，利用不同温度下汞蒸汽饱和蒸气压差异较大，使烟气中的汞冷凝，从而脱除烟气中的汞，并且该方法将烟气中的烟尘与汞分开，一级洗涤塔中洗涤收集的烟尘中几乎不含汞，经沉降、过滤后的酸泥中不含汞，可返回冶炼炉中配料，无需送危废中心再处理；冷却塔由循环水将烟气降温，部分汞得以冷凝沉降，且可降低深冷塔的负荷，降低能耗；深冷塔用低温冷媒将烟气深冷至6～15℃，进一步冷凝烟气中的汞，使后续制酸系统产出高品质硫酸；二级洗涤塔则可以延长停留时间，保证烟气中的汞得以充分冷凝；各塔塔底均设有锥段，利用汞和水的密度差，可于塔底锥段静置沉降而不受循环泵吸入扰动影响，分离后富集所得汞炱含汞约40～60％；汞炱经制浆后，送至汞炱旋流器中，经过高速沉降，汞粒与器壁及其他例子相互摩擦，加速其外膜的破坏，消除汞粒表面的薄膜，分散相的汞珠在汞炱分离器底端凝结成活汞。

(2)本发明方法可有效去除冶炼烟气中的汞，提高烟气制酸的硫酸品质，烟气除汞效率高达96％～99％，且所得汞炱经分离可产出活汞产品，活汞回收率可达90～96％；无需添加化学药剂，运行成本低；工艺流程简单，占地面积小，适用范围广，投资成本低，且可回收汞资源，是一种有效的冶炼烟气除汞的方法。

附图说明

图1是本发明冶炼烟气的除汞方法采用的设备连接示意图。

图中：1-一级洗涤塔；2-冷却塔；3-深冷塔；4-二级洗涤塔；5-沉降槽；6-压滤机；7-汞炱沉降槽；8-冷却换热器；9-制冷机组；10-深冷换热器；11-锥底；12-制浆槽；13-汞炱旋流器。

具体实施方式

下面将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。

图1是冶炼烟气的除汞方法采用的设备连接示意图，包括一级洗涤塔1、冷却塔2、深冷塔3以及二级洗涤塔4，一级洗涤塔1的烟气出口与冷却塔2的烟气入口连接，冷却塔2的烟气出口与深冷塔3的烟气入口连接，深冷塔3的烟气出口与二级洗涤塔4的烟气入口连接，一级洗涤塔1、冷却塔2、深冷塔3以及二级洗涤塔4皆采用稀酸在塔中自上而下的喷淋系统；一级洗涤塔1洗涤所收集的烟尘经塔底引出，经过沉降槽5、压滤机6，得到的渣去冶炼系统配料。

冷却塔2采用循环冷却水使进冷却塔喷淋的稀酸溶液温度控制在32～37℃，再于冷却塔中与烟气逆流传热传质，将烟气冷却至35～40℃，烟气中汞的饱和蒸汽分压降低，烟气中的部分汞被冷凝；深冷塔3采用制冷机组9产生低温2～10℃的冷媒，与稀酸换热，控制稀酸温度为4～12℃，在于深冷塔中与烟气逆流传热传质，将烟气冷却至6～15℃，烟气中汞的饱和蒸汽分压迅速降低，烟气中的大部分汞被冷凝；深冷后的烟气进入二级洗涤塔4，保持温度为6～15℃，汞进一步被冷凝去除，除汞后的烟气送后续处理环节。

冷却塔2、深冷塔3、二级洗涤塔4的塔底设有锥底11，便于冷凝的汞及收集的烟尘沉降，利于与循环稀酸分离。

冷却塔2、深冷塔3、二级洗涤塔4的稀酸循环出口在直段下部、锥段上部，减少锥段扰动，利于汞的静置沉降。

定期由冷却塔2、深冷塔3、二级洗涤塔4的塔底锥段放液至汞炱沉降槽7，且放液管插至沉降槽液面下以形成液封，汞炱进一步沉降分离，于槽底放料至制浆槽12，再泵送至汞炱旋流器13，可得活汞产品外售；汞炱沉降槽7设置排气口，并将管道接至冷却塔2进口烟气管。

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明：

实施例

在本发明实施例中，进入本系统的冶炼烟气流量35000Nm³/h，烟气温度320℃，烟气含汞12.25kg/h，其浓度为350m/Nm³，烟气含尘浓度为300m/Nm³。所用一级洗涤塔1为动力波洗涤器，直径为冷却塔2为填料塔，直径为深冷塔3为填料塔，直径为二级洗涤塔4为动力波洗涤器，直径为制冷机组9采用乙二醇为冷媒，包括以下步骤：

(1)冶炼烟气送至一级洗涤塔1，与稀硫酸溶液逆流接触传质，烟气经绝热蒸发温度降至65℃，烟尘被洗至稀酸中，由稀酸循环泵开路部分溶液至沉降槽，将底流送至压滤机压滤，溶液返回洗涤塔，压滤滤渣送冶炼炉配料；65℃时汞的蒸汽饱和压力为4.68Pa，折算烟气中汞的饱和浓度为415m/Nm³，故此时烟气中的汞不冷凝，压滤滤渣几乎不含汞；

(2)洗涤后的烟气送至冷却塔2，稀硫酸于板式换热器被循环冷却水冷却至37℃后，喷淋至冷却塔，与烟气逆流接触，将烟气温度降至40℃，此时汞的蒸汽饱和压力为0.81Pa，折算烟气中汞的饱和浓度为72m/Nm³，则烟气中的9.73kg/h汞被冷凝至稀酸，由于汞的密度为13600kg/m³，远大于水，会沉降于冷却塔塔底锥段，锥段容积约3m³，可存储180d的汞量，故可以定期由锥底将汞炱放至汞炱沉降槽；

(3)冷却后的烟气送至深冷塔3，稀酸被制冷机组产生的4℃冷媒冷却至7℃，在于深冷塔与烟气逆流接触，将烟气温度降至10℃，此时汞的蒸汽饱和压力为0.065Pa，折算烟气中汞的饱和浓度为5.77m/Nm³，送后续的制酸处理，烟气中的2.32kg/h汞被冷凝至稀酸，沉降于塔底锥段，定期由锥底将汞炱放至汞炱沉降槽；

(4)为保证烟气中的汞在10℃温度下能充分的冷凝，故将烟气再送至二级洗涤塔4中再次用保冷的稀酸进行洗涤，收集的汞也由塔底锥段沉降后定期放至汞炱沉降槽；

(5)由塔底锥段沉降后的汞炱，由大坡度管道送至汞炱沉降槽，并将用套管接至汞炱沉降槽液面以下，以形成液封，尽可能的减少汞的再蒸发，并在汞炱沉降槽设置排气管，连通至冷却塔进口烟气管上；汞炱与水于汞炱沉降槽进一步沉降分离，形成40～60％的汞炱，定期由底部放出汞炱至制浆槽，再由砂浆泵送至汞炱旋流器，分离后得到纯度99.9％以上的活汞，作为产品外售，汞炱分离器溢流返回气体冷却塔再循环喷淋。

Claims

1.一种冶炼烟气的除汞方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的冶炼烟气的除汞方法，其特征在于，所述一级洗涤塔、冷却塔、深冷塔、二级洗涤塔的型式采用动力波洗涤器、文丘里洗涤器、喷淋塔、填料塔或板式塔中的任意一种，塔内皆采用稀酸在塔中自上而下喷淋，与烟气逆流接触传质。

3.根据权利要求1所述的冶炼烟气的除汞方法，其特征在于，所述一级洗涤塔的洗涤过程烟气经酸洗绝热蒸发，控制洗涤后的烟气温度为50～75℃。

4.根据权利要求1所述的冶炼烟气的除汞方法，其特征在于，所述冷却塔采用循环冷却水使进冷却塔喷淋的稀酸溶液温度控制在32～37℃，再于冷却塔中与烟气逆流传热传质，将烟气冷却至35～40℃，烟气中汞的饱和蒸汽分压降低，烟气中的部分汞被冷凝。

5.根据权利要求1所述的冶炼烟气的除汞方法，其特征在于，所述深冷塔采用制冷机组产生低温2～10℃的冷媒，与稀酸换热，控制稀酸温度为4～12℃，在于深冷塔中与烟气逆流传热传质，将烟气冷却至6～15℃，烟气中汞的饱和蒸汽分压迅速降低，烟气中的大部分汞被冷凝。

6.根据权利要求1所述的冶炼烟气的除汞方法，其特征在于，所述制冷机组的冷媒包括乙二醇、溴化锂，采用以下冷媒循环：稀酸于换热器被来自冷凝器减压节流的冷媒冷却，冷媒自身吸收稀酸的热量后蒸发，成为冷媒蒸汽，进入制冷机组内被冷却，经减压节流重新变成低温冷媒重复循环使用。

7.根据权利要求1或2所述的冶炼烟气的除汞方法，其特征在于，所述一级洗涤塔洗涤所收集的烟尘经塔底引出，经过沉降、固液分离后得几乎不含汞的酸泥，可回冶炼系统配料或采用其他方式处置。

8.根据权利要求1或2所述的冶炼烟气的除汞方法，其特征在于，所述冷却塔、深冷塔、二级洗涤塔的塔底设有锥底，便于冷凝的汞及收集的烟尘沉降，且有利于与循环稀酸分离；定期由冷却塔、深冷塔、二级洗涤塔的塔底锥段放液至汞炱沉降槽，且放液管插至沉降槽液面下以形成液封，汞炱进一步沉降分离，槽底得到含汞40～60％的汞炱；所述汞炱沉降槽设置排气口，并将管道接至冷却塔进口烟气管。

9.根据权利要求1或8所述的冶炼烟气的除汞方法，其特征在于，所述冷却塔、深冷塔、二级洗涤塔的稀酸循环出口在直段下部、锥段上部，减少锥段扰动，利于汞的沉降分离。

10.根据权利要求9所述的除汞方法，其特征在于，所述含汞40～60％的汞炱，经制浆槽制浆后泵送至汞炱旋流器中，通过高速沉降，汞粒与器壁及其他粒子相互摩擦，加速其外膜的破坏，消除汞粒表面的薄膜，分散相的汞珠在汞炱分离器底端凝结成活汞产品，汞回收率达90～96％。