CN113371734A - 一种氨法脱硫工艺硫酸铵清液去除铁钙硅镁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氨法脱硫工艺硫酸铵清液去除铁钙硅镁的方法，S01、去除铁和硅:先向硫铵清液中加入双氧水，继续投加氧化钙或氢氧化钙乳液，离心分离；S02、去除钙和镁:向S01中所得上清液中投加碳酸铵，离心分离；S03、生产硫酸铵产品：将S02所得上清液送入氨法脱硫系统，经各工序后得到硫酸铵产品。采用两步法一次性去除了硫铵清液中的铁钙硅镁，比传统效率高20％以上；碳酸铵代替传统的碳酸钠，避免给硫酸铵体系带入新的钠离子污染；除铁无需加碱调节pH，通过加入双氧水，实现了铁元素的高效脱除，处理后硫铵中的铁元素浓度低于5mg/L，改善了硫铵产品的色度问题，提高了硫酸铵产品价值，且没有对体系造成新的离子污染。
Description
技术领域
本发明涉及冶金废气治理领域，尤其涉及一种氨法脱硫工艺硫酸铵清液去除铁钙硅镁的方法。
背景技术
烧结烟气脱硫工艺按脱硫剂的反应形态分为干法、半干法和湿法。氨法脱硫工艺是一种湿法脱硫技术，采用浓度15％左右的稀氨水与烧结烟气中的SO2发生反应，生成的硫酸铵饱和溶液可通过蒸发结晶方式得到硫酸铵产品。
随着国家对烧结烟气超低排放要求的推进，氨法脱硫技术的脱硫效率高、副产物可利用的优点逐渐显现出来，其脱硫后烟气可达超低排放标准，副产物可产生经济价值，受到越来越多用户的欢迎，氨法脱硫工艺具有良好的应用前景。
由于受到前端电除尘效率下降，硫酸铵浆液循环脱硫以及工艺用水中硬度偏高的影响，使得用于结晶的硫酸铵饱和溶液(以下简称硫铵清液)中铁、钙、硅、镁等元素含量较高，在蒸发结晶过程中，易导致设备出现结垢、堵塞问题，影响硫铵作业效率，更严重的导致硫铵清液不能用于制备硫酸铵产品。
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上述方法或技术是针对高盐水的除硬排放方法，或是硫酸铵蒸发设备的结垢物的清洗方法，没有针对硫酸铵饱和清液的除硬方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种氨法脱硫工艺硫酸铵清液去除铁钙硅镁的方法，以克服上述现有技术中的不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种氨法脱硫工艺硫酸铵清液去除铁钙硅镁的方法，包括如下步骤:
S01、去除铁和硅:
先向硫铵清液中加入双氧水，反应预设时间，继续投加氧化钙或氢氧化钙乳液，反应预设时间，离心分离；
S02、去除钙和镁:
向S01中所得上清液中投加碳酸铵，反应预设时间，离心分离；
S03、生产硫酸铵产品：
将S02所得上清液送入氨法脱硫系统，经各工序后得到硫酸铵产品。
进一步，双氧水与铁的摩尔比为0.9～1.1，双氧水投加速度为0.02ml/s～0.1ml/s，反应5min～10min。
更进一步，所投加的氧化钙或氢氧化钙乳液的浓度为10％～15％，控制pH至7.5～8.0，搅拌速度为200r/min～400r/min，反应时间为4min～8min。
更进一步，S01中离心分离时间为2min～5min。
更进一步，S01离心分离所得污泥可拌入烧结机原料。
进一步，碳酸铵与钙的摩尔比为0.95～1.02，溶液pH为8.0～9.0，搅拌速度为300r/min～500r/min，反应时间为3min～6min。
更进一步，S02中离心分离时间为4min～8min。
更进一步，S02离心分离所得污泥可拌入烧结机原料。
方法原理说明：
双氧水除铁原理：硫铵清液中含有大量的亚铁离子，在不加碱调pH条件下，亚铁离子难以形成沉淀，能过加H2O2，使亚铁离子氧化为三价铁，形成了三价的氢氧化铁絮状沉淀，易于沉降，此步无需调节pH，在硫铵清液中直接加入双氧水，可达到去除铁元素的目的。
氧化钙或氢氧化钙乳液除硅原理：氧化钙或氢氧化钙乳液在水中分解为钙离子和氢氧根，钙离子与溶解的硅酸根结合形成硅酸钙沉淀；氢氧根与三价铁结合形成氢氧化铁絮状沉淀。
碳酸铵除钙原理：碳酸铵在水中分解为碳酸根与铵根，碳酸根与硫铵清液中的钙离子结合，形成碳酸钙沉淀，铵根与水中硫酸根结合形成硫酸铵，可用于生产硫酸铵产品。
本发明的优点为：
1)药剂来源方便，烧结烟气脱硫一般用钙法、氨法，烧结用户常备氧化钙、双氧水或碳铵药剂，就地取材，应用方便；
2)本发明采用两步法一次性去除了硫铵清液中的铁钙硅镁，且去除效率高，比传统的一步法除硅和钙的效率高20％以上；
3)本方法最高pH值调到9.0，避免了调到更高碱度后，导致硫酸铵中铵根离子生成氨气逸出至大气，污染环境；
4)本方法使用碳酸铵代替传统的碳酸钠，药剂使用成本低，效果好，避免给硫酸铵体系带入新的钠离子污染；
5)本方法除铁无需加碱调节pH，通过加入双氧水，实现了铁元素的高效脱除，处理后硫铵中的铁元素浓度低于5mg/L，改善了硫铵产品的色度问题，提高了硫酸铵产品价值，且没有对体系造成新的离子污染；
6)本方法将硫铵清液用于现有的硫铵蒸发系统，无需回调pH，经本发明处理后，硫酸铵清液可重新用于生产硫酸铵产品出售，且硫酸铵的白度更高，市场效益更好，解决了由于铁钙硅镁含量高而不能利用的问题。
附图说明
图1为本发明所述涉及的设备图。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1中，1为一级反应罐，2为一级沉淀池，3为二级反应罐，4为二级沉淀池，5为硫酸铵生产成套设备(包括换热器+蒸发结晶器+干燥床等)。
采用某厂烧结烟气氨法脱硫工艺后产生的硫酸铵清液作为处理的对象原水，原水水质指标见如下：
pH值为5.2～5.9，Fe：50mg/L～200mg/L，Ca：500mg/L～2000mg/L，Si：50mg/L～200mg/L，Mg：500mg/L～2000mg/L。
实施例1：
在硫酸铵清液中加双氧水，双氧水与铁的摩尔比为0.9，控制投加速度为0.02ml/s，自然沉降8min后加入15％氧化钙乳液，开动搅拌器，控制搅拌速度为200r/min，控制溶液pH至7.5，反应时间为5min，通过离心机分离2min，取上清液加碳酸铵，控制碳酸铵与钙的摩尔比为0.95，溶液pH为8.5，搅拌速度为300r/min，反应时间为3min，通过离心机分离5min后，取上清液检测铁、钙、硅和镁浓度，测得铁去除率为99.3％，硅为95％，钙为91％，镁为85％；硫酸铵清液依次加入双氧水、氧化钙或氢氧化钙、碳酸铵去除铁钙硅镁硬度后，将上清液泵送入氨法脱硫系统的硫酸铵清液槽，后续通过换热、蒸发、离心、干燥等工序步骤可生产得到硫酸铵产品，保证设备结垢率低，硫铵产品白度高。
实施例2：
在硫酸铵清液中加双氧水，双氧水与铁的摩尔比为0.95，控制投加速度为0.03ml/s，自然沉降6min后加入15％氧化钙乳液，开动搅拌器，控制搅拌速度为300r/min，控制溶液pH至7.7，反应时间为6min，通过离心机分离3min，取上清液加碳酸铵，控制碳酸铵与钙的摩尔比为0.98，溶液pH为8.7，搅拌速度为400r/min，反应时间为4min，通过离心机分离6min后，取上清液检测铁、钙、硅和镁浓度，测得铁去除率为99.5％，硅为94.2％，钙为93.8％，镁为86.5％；硫酸铵清液依次加入双氧水、氧化钙或氢氧化钙、碳酸铵去除铁钙硅镁硬度后，将上清液泵送入氨法脱硫系统的硫酸铵清液槽，后续通过换热、蒸发、离心、干燥等工序步骤可生产得到硫酸铵产品，保证设备结垢率低，硫铵产品白度高。
实施例3：
在硫酸铵清液中加双氧水，双氧水与铁的摩尔比为0.98，控制投加速度为0.05ml/s，自然沉降8min后加入15％氧化钙乳液，开动搅拌器，控制搅拌速度为400r/min，控制溶液pH至7.8，反应时间为7min，通过离心机分离4min，取上清液加碳酸铵，控制碳酸铵与钙的摩尔比为0.99，溶液pH为8.8，搅拌速度为300r/min，反应时间为5min，通过离心机分离5min后，取上清液检测铁、钙、硅和镁浓度，测得铁去除率为99.6％，硅为93.7％，钙为92.6％，镁为87.3％；硫酸铵清液依次加入双氧水、氧化钙或氢氧化钙、碳酸铵去除铁钙硅镁硬度后，将上清液泵送入氨法脱硫系统的硫酸铵清液槽，后续通过换热、蒸发、离心、干燥等工序步骤可生产得到硫酸铵产品，保证设备结垢率低，硫铵产品白度高。
实施例4：
在硫酸铵清液中加双氧水，双氧水与铁的摩尔比为1.02，控制投加速度为0.06ml/s，自然沉降10min后加入15％氧化钙乳液，开动搅拌器，控制搅拌速度为300r/min，控制溶液pH至8.0，反应时间为8min，通过离心机分离6min，取上清液加碳酸铵，控制碳酸铵与钙的摩尔比为1.01，溶液pH为9.0，搅拌速度为400r/min，反应时间为6min，通过离心机分离8min后，取上清液检测铁、钙、硅和镁浓度，测得铁去除率为99.6％，硅为93.7％，钙为92.6％，镁为89.3％；硫酸铵清液依次加入双氧水、氧化钙或氢氧化钙、碳酸铵去除铁钙硅镁硬度后，将上清液泵送入氨法脱硫系统的硫酸铵清液槽，后续通过换热、蒸发、离心、干燥等工序步骤可生产得到硫酸铵产品，保证设备结垢率低，硫铵产品白度高。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种氨法脱硫工艺硫酸铵清液去除铁钙硅镁的方法，其特征在于，包括如下步骤:
S01、去除铁和硅:
先向硫铵清液中加入双氧水，反应预设时间，继续投加氧化钙或氢氧化钙乳液，反应预设时间，离心分离；
S02、去除钙和镁:
向S01中所得上清液中投加碳酸铵，反应预设时间，离心分离；
S03、生产硫酸铵产品：
将S02所得上清液送入氨法脱硫系统，经各工序后得到硫酸铵产品。
2.根据权利要求1所述一种氨法脱硫工艺硫酸铵清液去除铁钙硅镁的方法，其特征在于：双氧水与铁的摩尔比为0.9～1.1，双氧水投加速度为0.02ml/s～0.1ml/s，反应5min～10min。
3.根据权利要求2所述一种氨法脱硫工艺硫酸铵清液去除铁钙硅镁的方法，其特征在于：所投加的氧化钙或氢氧化钙乳液的浓度为10％～15％，控制pH至7.5～8.0，搅拌速度为200r/min～400r/min，反应时间为4min～8min。
4.根据权利要求3所述一种氨法脱硫工艺硫酸铵清液去除铁钙硅镁的方法，其特征在于：S01中离心分离时间为2min～5min。
5.根据权利要求4所述一种氨法脱硫工艺硫酸铵清液去除铁钙硅镁的方法，其特征在于：S01离心分离所得污泥可拌入烧结机原料。
6.根据权利要求1所述一种氨法脱硫工艺硫酸铵清液去除铁钙硅镁的方法，其特征在于：碳酸铵与钙的摩尔比为0.95～1.02，溶液pH为8.0～9.0，搅拌速度为300r/min～500r/min，反应时间为3min～6min。
7.根据权利要求6所述一种氨法脱硫工艺硫酸铵清液去除铁钙硅镁的方法，其特征在于：S02中离心分离时间为4min～8min。
8.根据权利要求7所述一种氨法脱硫工艺硫酸铵清液去除铁钙硅镁的方法，其特征在于：S02离心分离所得污泥可拌入烧结机原料。
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