CN117303410A - 一种含砷危废物中砷提纯资源化利用的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含砷危废物中砷提纯资源化利用的方法和系统,以含砷危废物为物料,回转窑焙烧含砷危废物生产高纯砷,同时将焙烧产生的高温烟气用于余热锅炉生产蒸气,该方法节能环保,而且含砷危废物中的砷回收率较高。且该工艺也属于《产业结构调整指导目录(2019年本)》中的鼓励类项目,即“有色金属中的高效、节能、低污染、规模化再生资源回收与综合利用”类。其采用焙烧回转窑、极冷收砷、以及相关净化装置,提高硫、砷的氧化效率,同时收集烟气尾气中的二氧化硫作为原料生产亚硫酸钠、焦亚硫酸钠产品符合资源综合利用、节能环保、变废为宝的发展理念。
Description
技术领域
本发明涉及危含砷废物中砷的提纯技术领域,尤其涉及一种含砷危废物砷的提纯资源化利用的方法和系统。
背景技术
随着社会的发展科技的进步,化工企业和冶炼企业冶炼渣的产生量和堆存量快速增加,这些危废物使得环境污染和安全隐患加大,并占用大量土地资源,且大量冶炼渣中含有的药剂及铜、铅、砷等多种元素,随水流入附近河流或渗入地下,将严重污染水源。另外大量金属资源的开采也将引起严重的环境、生态破坏等问题。
炼渣中的砷化物是一种剧毒物质,但它又是国民经济及科技发展中不可缺少的资源。砷在农业、电子、医药、冶金、化工等领域具有特殊用途,可用于制取除草杀虫剂、木材防腐剂、玻璃澄清脱色剂、有色金属合金、陶瓷等等,尤其是光电子和微电子领域中对砷的需求越来越大。
现有技术中,砷的提纯除了包括自然资源的开采,还有常用到危废物砷提湿法浸取工艺,即先采用酸浸、碱浸或盐浸方式把砷从含砷废渣中分离出来,然后再进一步采用硫化法或其它方法进行无害化处理。这种湿法浸取工艺在实际应用中,不能确保反应溶液与危废物中硫化砷渣均匀的混合反应,其工艺耗时相对较久,砷的回收率相对较低,同时危废物中若有毒元素超标也将污染环境,另外也无法较大资源效应化地利用工艺中各种的能源和物质。
结合当前国内金属砷资源储量情况,为实现资源、环境与经济可持续发展战略,响应发展循环经济政策,某公司研究开发一种工艺,即回转窑焙烧砷提纯工艺,该工艺不仅砷的回收率提高,而且能有效的收集烟气中的二氧化硫,增加了年产10000吨亚硫酸钠生产线和20000吨焦亚硫酸钠生产线,且做到尾气达标排放。
综上所述,申请人在含砷危废物砷的提纯工艺以及如何资源化处理利用废渣尽可能达到节能环保的目的的问题上进行了有益的探索和尝试,找到了解决上述问题的办法,下面将要介绍的方案便是这种背景下产生的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足和缺陷而提供一种含砷危废物处理砷提纯资源化利用的方法及系统。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
一种含砷危废物中砷提纯资源化利用的方法,该方法步骤如下:
步骤一,含砷危废物物料配比:将含水、砷危废物与燃料煤作为物料混合送至回转窑,其中含砷危废物中含有锌、铅、铁、碳、砷、硫等元素;
步骤二,焙烧物料:加热所述回转窑于700℃-800℃范围内焙烧物料,焙烧时,一方面含锌、铅、铁杂质首先在还原性气氛中被还原挥发,后被空气氧化及冷却凝结成含锌、铅、铁固相物,最终被沉降除杂;另一方面含砷、硫物料经高温氧化生成包含气态的三氧化二砷、二氧化硫富集于烟气中,烟气后经降温处理至140℃-160℃,冷却凝结成砷灰,砷灰中包含固态颗粒状的三氧化二砷以及二氧化硫;
步骤三,砷提纯回收,加热砷灰温度在400℃-700℃范围内,大量砷灰中的三氧化二砷被加热气化进入还原炉,还原炉将大部分的三氧化二砷还原成砷,冷却至200℃以下凝结成固相物,包装入库;
步骤四,净化步骤二焙烧物料过程中所产生含二氧化硫的烟气;
步骤五,将经净化的烟气收集并通过纯碱液喷淋吸收制备成亚硫酸钠或焦亚硫酸钠。
在本发明的一个优选实施例中,物料配比后其水重的占比为40%,燃料煤重的占比3%。
在本发明的一个优选实施例中,步骤二中,回转窑的窑尾安装有负压风机,物料从回转窑窑尾进入,有效避免进料过程中产生的粉尘以及回转窑窑尾烟气外泄;含锌、铅、铁杂质在还原性气氛中充分还原挥发向窑尾移动,移动过程中被空气中的氧所氧化富集于烟气中,含锌、铅、铁气态氧化物凝结成固相物后,通过相应的烟道、布袋被截留保存;
同时,通过窑尾负压风机的控制作用,于700℃-800℃的温度范围内,砷、硫物焙烧过程中被空气中的氧气氧化成三氧化二砷和二氧化硫形成烟气,烟气通过第一重力沉降除尘器、余热锅炉余热利用、布袋除尘除去锌、铅、铁固相物以及急冷器处理后,温度降至300℃,再经过第二重力沉降除尘器进一步除尘降温,将烟气温度由300℃降至150℃,烟气中气态的三氧化二砷、二氧化硫冷却成砷灰。
在本发明的一个优选实施例中,含砷危废物物料中还含有铼、铜元素,物料经高温还原焙烧,挥发掉锌、铅、硫、砷元素后,生成的窑渣从窑头由第一螺旋输送机排出,同时对第一螺旋输送机对内部红渣进行喷淋增湿降温,冷却增湿后的窑渣可作为提取铼、铜的中间料。
在本发明的一个优选实施例中,步骤三中所述的还原炉内置木炭,被加热气化的三氧化二砷在还原炉内停留反应时间为10-20秒。
在本发明的一个优选实施例中,净化步骤二焙烧物料过程中所产生的含二氧化硫烟气步骤包括:通过管道将含二氧化硫的烟气输送至文氏管洗涤器,含二氧化硫的烟气以60m/s的速度通过文氏管洗涤器进行第一级稀硫酸酸洗,含二氧化硫的烟气温度降至60-70度,温度的下降使残留的三氧化二砷一部分呈固相分离,另一部分以微小晶体颗粒形态悬浮于烟气中;第一级稀硫酸酸洗后,烟气再次进入洗涤器进行重复的二级稀硫酸酸洗,使烟气温度降至37度以下,再通过电除雾器进一步去除烟气中的杂尘和酸物杂质;其中文氏管洗涤器中的稀硫酸液由稀硫酸槽提供,烟气经电除雾器所产生的电除雾废液进入稀硫酸槽可循环使用。
在本发明的一个优选实施例中,当稀硫酸液中砷含量超过500mg/L时,将一部分稀硫酸进入污酸处理系统进行稀硫酸净化。
在本发明的一个优选实施例中,纯碱液喷淋吸收制备成焦亚硫酸钠步骤依次包括,
制备吸收液:将纯碱、氢氧化钠、水,配制成吸收碱液;
通过吸收碱液充分吸收二氧化硫:采用三级反应釜逆流充分吸收将含二氧化硫的烟气,含二氧化硫的烟气依次流经吸收反应釜一、吸收反应釜二、吸收反应釜三,反之将吸收碱液从吸收反应釜三泵入,依次流经吸收反应釜二、吸收反应釜一,在反应吸收过程中生产焦亚硫酸钠结晶,含有焦亚硫酸钠结晶的浆液最终从吸收反应釜一排放出;
离心处理:将第一级反应釜中排放出的含有焦亚硫酸钠结晶的浆液经泵送至离心进料罐进行离心处理,分离出焦亚硫酸钠结晶,后经干燥、除尘制得焦亚硫酸钠成品,而分离后的亚硫酸氢钠母液用于生产亚硫酸钠的原料或用于化工用碱。
在本发明的一个优选实施例中,当烟气中的二氧化硫浓度小于3%时,通过使用焚硫炉燃烧硫磺补充二氧化硫,使二氧化硫浓度大于5%,以便吸收反应能正常进行。
本发明实施中的一种含砷危废物砷提纯资源化利用的系统,包括回转窑、第一螺旋输送机、第一重力沉降除尘器、余热锅炉、布袋除尘器、急冷器、第二重力沉降除尘器、第二螺旋输送机、砷灰仓、加热炉、还原炉、收砷器以及文氏管洗涤器、电除雾器、三级尾气喷淋塔、氢钠中间罐、中和反应釜、浓缩洁结晶釜、离心机;回转窑分别连接或连通第一螺旋输送机和第一重力沉降除尘器;
其中焙烧回转窑所产生的窑渣经第一螺旋输送机排出,焙烧回转窑所产生的含三氧化二砷烟气依次通过前后互相连接或连通的第一重力沉降除砷器、余热锅炉、布袋除尘器、急冷器、第二重力沉降除砷器后经第二螺旋输送机输送集合至砷灰仓,再经加热炉、还原炉、收砷器后进行砷的包装;焙烧回转窑物料所产生的含二氧化硫烟气经急冷器冷却并除尘后依次通过前后互相连接或连通的文氏管洗涤器、电除雾器、三级尾气喷淋塔、氢钠中间罐、中和反应釜、浓缩洁结晶釜、离心机,最终经余热锅炉蒸汽干燥后将制成的亚硫酸钠包装入库。
在本发明的一个优选实施例中,所述的收砷器内部布置有冷却铁板,冷却铁板连接振动电机,当砷冷却凝结于铁板上后,易被振动脱落,然后进行包装。
由于采用了如上的技术方案,本发明的有益效果在于:
本发明一种含砷危废物处理砷提纯资源化利用的方法及系统,以含砷危废物为物料,采用焙烧工艺焙烧回转窑中含砷危废物生产高纯砷,其回收利用率高;产生的含二氧化硫烟气可用于生产亚硫酸钠、焦亚硫酸钠。同时,将焙烧产生的高温烟气,用于余热锅炉生产热气,本发明中热气用于干燥焦亚硫酸钠用,能源循环利用,注重节能环保,同时尾气废气也做到了达标排放起到了保护环境的作用。本发明的工艺方法也属于《产业结构调整指导目录(2019年本)》中的鼓励类项目,即“有色金属中的高效、节能、低污染、规模化再生资源回收与综合利用”类,符合发展理念。是一种绿色环保、资源化利用处理危废物的工艺方法和系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施例含砷危废物砷的提纯资源化利用的整体工艺流程图。
图2为本发明一种实施例含砷危废物砷的提纯资源化利用的局部工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“连通”应做广义理解,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参见图1-2所示,本发明一种含砷危废物砷提纯资源化利用的方法及系统,砷提纯采取的是焙烧工艺,以含砷废渣为原料,回转窑焙烧含砷废渣生产高纯砷产生的二氧化硫用于生产亚硫酸钠、焦亚硫酸钠产品;同时将焙烧产生的高温烟气,用于余热锅炉生产蒸气。
具体的,该系统包括储存含砷原料的库房、物料皮带输送机、回转窑、第一螺旋输送机、第一重力沉降除尘器、余热锅炉、布袋除尘器、急冷器、第二重力沉降除尘器、第二螺旋输送机、砷灰仓、加热炉、还原炉、收砷器以及文氏管洗涤器、电除雾器、三级尾气喷淋塔、氢钠中间罐、中和反应釜、浓缩洁结晶釜、离心机;回转窑分别连接或连通第一螺旋输送机和第一重力沉降除尘器,其中焙烧回转窑所产生的窑渣经第一螺旋输送机排出,焙烧回转窑所产生的含三氧化二砷烟气依次通过前后互相连接或连通的第一重力沉降除砷器、余热锅炉、布袋除尘器、急冷器、第二重力沉降除砷器后经第二螺旋输送机输送集合至砷灰仓,再经加热炉、还原炉、收砷器后进行砷的包装;焙烧回转窑物料所产生的含二氧化硫烟气经急冷器冷却并除尘后依次通过前后互相连接或连通的文氏管洗涤器、电除雾器、三级尾气喷淋塔、氢钠中间罐、中和反应釜、浓缩洁结晶釜、离心机,最终经余热锅炉蒸汽干燥后将制成的亚硫酸钠包装入库。
结合上述系统,本发明相应的提供了一种含砷危废物中砷提纯资源化利用的方法,该方法步骤如下:
步骤一,含砷危废物物料配比:将含水的砷危废物与燃料煤作为物料混合至回转窑,通常这类干料的危废物中包含有1%的锌、1.5%的铅、9%的铁、2%的碳、36%的砷、48%的硫元素以及铼、铜等其他的元素。物料配比时,首先将湿物料运至物料库房,采用抓斗起重机将物料抓至物料斗,控制物料斗闸板,使物料自流至物料皮带输送机;燃料煤通过铲车铲至煤料斗,控制煤料斗闸板,使燃料煤自流至燃煤皮带输送机,再输送至已装有物料的皮带输送机上,本发明实施例中,配比后的物料燃料煤重占比控制在2%-3%,物料水重占比为40%左右。接着将会合的物料和燃料煤由皮带输送机送至回转窑
步骤二,焙烧物料:启动电机,使回转窑窑体缓慢转动,本发明具体实施例中,回转窑具有一定的倾斜度,以便于物料从窑尾行至回转窑内,回转窑窑尾设置有负压风机,回转窑内系统控制为负压,可有效避免进料过程中产生的粉尘和窑尾烟气外泄。
焙烧时,翻转滚动的物料即炉料与燃烧火焰逆向流动,在700℃-800℃的温度下进行焙烧。在焙烧过程中,一方面物料中含锌、铅、铁杂质首先在还原性气氛中被还原挥发,富集于烟气中后被空气氧化及冷却,在冷却温度40℃-50℃时凝结成含锌、铅、铁等固相物并在烟道、布袋中被截留下来,最终被沉降除杂器沉降除杂。
另一方面,在窑尾负压风机的作用下,含砷、硫物料在700℃-800℃的高温焙烧过程中与空气反应首先得到包含气态的三氧化二砷、二氧化硫富集于高温烟气中,后经第一重力沉降除尘器、人字管(图中未显示)、余热锅炉、布袋除尘器、急冷器处理后,温度降至300℃左右,再经过第二重力沉降除尘器,将烟气温度由300℃左右降至140℃-160℃。冷却凝结成固态颗粒状三氧化二砷、二氧化硫的砷灰;本发明实施例中,余热锅炉吸收低品味余热可用来加热水或加热空气用于系统所需的热源,实现能源的充分利用。
当三氧化二砷由气态转变为固体小颗粒后,经过各级除尘器收集。剩余物料、烟气接着进入烟气净化步骤。具体的,物料经高温还原焙烧,挥发掉锌、铅、硫、砷、铁等元素后,窑渣从窑头由第二螺旋输送机排出,同时对第二螺旋输送机内部红渣进行喷淋增湿降温。本发明实施例中,窑渣中还含有铼、铜等元素;考虑到危废物处理工艺的复杂性设备的规模大,废渣中的不同元素提纯分别交由不同的单位合作完成不同物的提纯工艺,比如冷却增湿后的废渣经刮板输送机送至转运汽车上(车箱为全封闭式),运至离本申请人陆路距离大约300m的衡阳志远新材料有限公司,作为提取铼、铜原料。
综上,回转窑内所发生的主要化学反应包括:
3(ZnO·Fe2O3)+C→2Fe3O4+3ZnO+CO;
ZnO·Fe2O3+CO→ZnO+2FeO+CO2;
ZnO+CO→Zn(g)+CO2;
Fe2O3+CO→2FeO+CO2;
ZnO+Fe→Zn(g)+FeO;
ZnS04→ZnO+SO2+1/202;
ZnO·SiO2+C→Zn(g)+SiO2+CO;
PbSO4+2C→PbS(g)+2CO2;
Zn+1/202=Zn0;
2PbS+302=2PbO+2SO2;
2PbO·SiOz+C→2Pb(l,g)+SiO2+CO2;
Pb+1/202=PbO;
2As2S3+902→2As203+6SO2;
MS+202(g)=SO2(g)+MO2(渣);其中M代表危废物中其它某种可能存在的化学元素;
步骤三,砷提纯回收,经过各级除尘器收集的砷灰,通过溢流螺旋进入砷灰仓,在砷灰仓底部通过冶炼窑热风或加热电炉加热砷灰,加热砷灰至400℃-700℃,大量砷灰中的三氧化二砷被加热气化进入还原炉,还原炉内置木炭,采用下部进气方式,炉内停留时间约10-20秒,还原炉将大部分的三氧化二砷还原成砷,其化学反应包括:2As203+3C=4As+3CO2(g);砷还原后,炉气进入冷凝收砷器,冷却至200℃以下,冷凝收砷器内部布置冷却铁板(图中未显示),冷却铁板连接振动电机,砷冷却凝结于铁板上,通过振打方式使砷脱落下来,然后包装,其包装物采用铁皮桶,规格为25kg/桶或50kg/桶。经冷凝收砷器后的尾气进入炉气净化系统。砷灰经脱砷处理冷却包装后暂存于砷车间成品中间库,再出售给其他相应化工冶炼企业。本发明实施例中砷回收工段可回收系统约99%的砷。剩余约1%的砷进入炉气净化系统处理,进入净化段的炉气中三氧化二砷含量可控制在200毫克每标准立方米以内。
步骤四,净化步骤二焙烧物料过程中所产生的富含二氧化硫烟气以及净化处理步骤三中所产生的尾气;主要步骤包括:首先通过管道分别将富含二氧化硫的烟气及步骤三中所产生的尾气均输送至文氏管洗涤器,富含二氧化硫的烟气以40-60m/s的速度通过文氏管洗涤器,进行第一级稀硫酸酸洗;具体的,含二氧化硫的烟气通过文氏管洗涤器喉管与与喷淋的稀硫酸相接触,此时烟气中的二氧化硫溶于水生成亚硫酸,稀硫酸中的水分迅速蒸发,同时温度也随之降低,含二氧化硫的烟气温度降至60-70℃,一般为65℃,在此过程中,因为温度变化,三氧化二砷也会在洗涤时突然分离,呈固相分离,绝大部分被洗涤掉,另一部分以微小晶体颗粒形态悬浮于烟气中;当第一级稀硫酸酸洗后,烟气再次进入洗涤器进行二级稀硫酸酸洗,本发明实施例中,第一级稀硫酸酸洗时,文氏管洗涤器洗涤塔内循环稀硫酸流量为40立方米/小时,除砷效率为95-99.8%,除尘效率为80-99%,第二级稀硫酸酸洗时,洗涤塔内循环稀硫酸流量为100立方米/小时,进一步提高除砷、除尘效率。
第二级酸洗后,烟气温度降至37度以下,再通过电除雾器进一步去除烟气中的杂尘盒酸物杂质,使烟气中粉尘小于2毫克每标准立方米,砷小于1毫克每标准立方米,酸雾小于30毫克每标准立方米。其中文氏管洗涤器中的稀硫酸液由稀硫酸槽提供,烟气经电除雾器所产生的电除雾废液进入稀硫酸槽循环使用;具体而言,稀硫酸液经斜管沉降器沉淀稀硫酸液中的颗粒物,以及经脱吸塔脱除稀硫酸液中溶解的二氧化硫,经过沉淀和脱吸后的稀硫酸液返回稀硫酸槽重复使用。当稀硫酸液砷含量超过500毫克/升,将一部分稀硫酸液进入污酸处理系统进行稀硫酸净化,以便反应正常进行。
本发明实施例中,还包括进一步净化烟气/尾气的步骤,具体为烟气/尾气经电除雾器后依次进入三级尾气喷淋塔,采用纯碱液喷淋吸收,经喷淋吸收后的尾气达标排放(SO2 54ppm)。喷淋吸收液送至焦亚硫酸钠工段生产焦亚硫酸钠。
步骤五,将经净化的烟气、尾气收集通过纯碱液喷淋吸收制备成亚硫酸钠或焦亚硫酸钠。
其中,纯碱液喷淋吸收制备成亚硫酸钠或焦亚硫酸钠依次包括,
制备吸收液:在化碱釜内加入纯碱、氢氧化钠、水或者还加入亚硫酸氢钠溶液,配制成吸收碱液;吸收碱液的比例成分波美度在50-52之间。
充分吸收二氧化硫:经步骤五处理后烟气中二氧化硫的比例约2%,本发明实施例中,采用三级反应釜逆流吸收将二氧化硫充分吸收,即经步骤五后的烟气依次流经吸收反应釜一、吸收反应釜二、吸收反应釜三,反之经泵送,吸收碱液从吸收反应釜三泵入,依次流经吸收反应釜二、吸收反应釜一,在反应吸收过程中生产焦亚硫酸钠,焦亚硫酸钠从吸收反应釜一排放出。本发明实施例中,当烟气中的二氧化硫浓度小于3%时,与吸收碱液反应速度较慢或难于反应生成焦亚硫酸钠,此时可通过用焚硫炉燃烧硫磺的方式补充二氧化硫,使二氧化硫浓度大于3%,通常达到5%以上以便吸收反应能正常顺利地进行。在此反应中,烟气中的二氧化硫基本被吸收完毕,最后排放的尾气可达到国家二氧化硫排放标准。
本发明实施例中三级反应釜发生的化学反应方程式包括:
S+202=S02;
Na2C03+2S02+H20=2NaHSO3+CO2↑;
Na2C03+2NaHS03=2Na2SO3+CO2↑+H20;
Na2SO3+H20+S02=2NaSO3;
2NaHSO3=Na2S205(产品)+H20;
下一步为离心处理:将第一级反应釜中排放出的含有焦亚硫酸钠结晶的浆液经泵送至离心进料罐进行离心处理,分离出湿的焦亚硫酸钠结晶,后经干燥、除尘制得焦亚硫酸钠成品,而分离后的焦亚硫酸钠母液一部分可作为生产亚硫酸钠的原料,一部分可用于生成化碱溶液循环提供至吸收反应釜三使用。本发明实施例中,离心机、离心进料罐等设备产生的含二氧化硫的废气经环保风机(图中未显示)、除尘器一收集后进入喷淋塔二,用稀氢氧化钠碱液进一步净化处理后通过排气筒达标排放。
此外,本发明实施例具体涉及到了焦亚硫酸钠母液用于生产亚硫酸钠的一种方法,将一部分的焦亚硫酸钠母液与30%质量浓度的氢氧化钠中和,其化学反应方程式:Na2S2O5+2NaOH=2Na2SO3+H2O,本发明实施例中30%质量浓度的氢氧化钠也俗称液碱,中和后再通过气流干燥蒸发浓缩结晶,本发明实施例中气流干燥热风风源为焚硫炉夹套换热产生的热空气,不额外使用热源。焦亚硫酸钠热源温度为130-145℃,低于焦亚硫酸钠的分解温度150℃,经干燥后的固体物料进入除尘器二内,收集的物料进入产品储料仓进行包装。本发明实施例中除尘器二为旋风除尘器。其中,气流干燥热风尾气的成分可能还包括少量干燥的二氧化硫气体和未被旋风除尘器收集的焦亚硫酸钠粉尘,将气流干燥热风尾气通过管路传输至喷淋塔二进一步净化处理后也通过排气筒达标排放。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种含砷危废物中砷提纯资源化利用的方法,该方法步骤如下:
步骤一,含砷危废物物料配比:将含水、砷危废物与燃料煤作为物料混合送至回转窑,其中含砷危废物中含有锌、铅、铁、碳、砷、硫元素;
步骤二,焙烧物料:加热所述回转窑于700℃-800℃范围内焙烧物料,焙烧时,一方面含锌、铅、铁杂质首先在还原性气氛中被还原挥发,后被空气氧化及冷却凝结成含锌、铅、铁固相物,最终被沉降除杂;另一方面含砷、硫物料经高温氧化生成包含气态的三氧化二砷、二氧化硫富集于烟气中,烟气后经降温处理至140℃-160℃,冷却凝结成砷灰,砷灰中包含固态颗粒状的三氧化二砷以及二氧化硫;
步骤三,砷提纯回收,加热砷灰温度在400℃-700℃范围内,大量砷灰中的三氧化二砷被加热气化进入还原炉,还原炉将大部分的三氧化二砷还原成砷,冷却至200℃以下凝结成固相物,包装入库;
步骤四,净化步骤二焙烧物料过程中所产生含二氧化硫的烟气;
步骤五,将经净化的烟气收集并通过纯碱液喷淋吸收制备成亚硫酸钠或焦亚硫酸钠。
2.如权利要求1所述的一种含砷危废物中砷提纯资源化利用的方法,其特征在于,步骤一中,物料配比后其水重的占比为40%,燃料煤重的占比3%。
3.如权利要求2所述的一种含砷危废物中砷提纯资源化利用的方法,其特征在于,具体的,步骤二中,回转窑的窑尾安装有负压风机,物料从回转窑窑尾进入,有效避免进料过程中产生的粉尘以及回转窑窑尾烟气外泄;含锌、铅、铁杂质在还原性气氛中充分还原挥发向窑尾移动,移动过程中被空气中的氧所氧化富集于烟气中,含锌、铅、铁气态氧化物凝结成固相物后,通过相应的烟道、布袋被截留保存;
同时,700℃-800℃的温度范围内,砷、硫物焙烧过程中被空气中的氧气氧化成三氧化二砷和二氧化硫形成烟气,烟气通过第一重力沉降除尘器、余热锅炉余热利用、布袋除尘除去锌、铅、铁固相物以及急冷器处理后,温度降至300℃,再经过第二重力沉降除尘器进一步除尘降温,将烟气温度由300℃降至150℃,烟气中气态的三氧化二砷、二氧化硫冷却成砷灰。
4.如权利要求3所述的一种含砷危废物中砷提纯资源化利用的方法,其特征在于,含砷危废物物料中还含有铼、铜元素,物料经高温还原焙烧,挥发掉锌、铅、硫、砷元素后,生成的窑渣从窑头由第一螺旋输送机排出,同时对第一螺旋输送机对内部红渣进行喷淋增湿降温,冷却增湿后的窑渣可作为提取铼、铜的中间料。
5.如权利要求1所述的一种含砷危废物中砷提纯资源化利用的方法,其特征在于,步骤三中所述的还原炉内置木炭,被加热气化的三氧化二砷在还原炉内停留反应时间为10-20秒。
6.如权利要求5所述的一种含砷危废物中砷提纯资源化利用的方法,其特征在于,净化步骤二焙烧物料过程中所产生的含二氧化硫烟气步骤包括:通过管道将含二氧化硫的烟气输送至文氏管洗涤器,含二氧化硫的烟气以60m/s的速度通过文氏管洗涤器进行第一级稀硫酸酸洗,含二氧化硫的烟气温度降至60-70度,温度的下降使残留的三氧化二砷一部分呈固相分离,另一部分以微小晶体颗粒形态悬浮于烟气中;第一级稀硫酸酸洗后,烟气再次进入洗涤器进行重复的二级稀硫酸酸洗,使烟气温度降至37度以下,再通过电除雾器进一步去除烟气中的杂尘和酸物杂质;其中文氏管洗涤器中的稀硫酸液由稀硫酸槽提供,烟气经电除雾器所产生的电除雾废液进入稀硫酸槽可循环使用。
7.如权利要求6所述的一种含砷危废物中砷提纯资源化利用的方法,其特征在于,当稀硫酸液中砷含量超过500mg/L时,将一部分稀硫酸进入污酸处理系统进行稀硫酸净化。
8.如权利要求7所述的一种含砷危废物中砷提纯资源化利用的方法,其特征在于,纯碱液喷淋吸收制备成焦亚硫酸钠步骤依次包括,
制备吸收液:将纯碱、氢氧化钠、水,配制成吸收碱液;
通过吸收碱液充分吸收二氧化硫:采用三级反应釜逆流充分吸收将含二氧化硫的烟气,含二氧化硫的烟气依次流经吸收反应釜一、吸收反应釜二、吸收反应釜三,反之将吸收碱液从吸收反应釜三泵入,依次流经吸收反应釜二、吸收反应釜一,在反应吸收过程中生产焦亚硫酸钠结晶,含有焦亚硫酸钠结晶的浆液最终从吸收反应釜一排放出;
离心处理:将第一级反应釜中排放出的含有焦亚硫酸钠结晶的浆液经泵送至离心进料罐进行离心处理,分离出焦亚硫酸钠结晶,后经干燥、除尘制得焦亚硫酸钠成品,而分离后的亚硫酸氢钠母液用于生产亚硫酸钠的原料或用于化工用碱。
9.一种含砷危废物中砷提纯资源化利用的系统,其特征在于,该系统包括回转窑、第一螺旋输送机、第一重力沉降除尘器、余热锅炉、布袋除尘器、急冷器、第二重力沉降除尘器、第二螺旋输送机、砷灰仓、加热炉、还原炉、收砷器以及文氏管洗涤器、电除雾器、三级尾气喷淋塔、氢钠中间罐、中和反应釜、浓缩洁结晶釜、离心机;回转窑分别连接或连通第一螺旋输送机和第一重力沉降除尘器;
其中,焙烧回转窑所产生的窑渣经第一螺旋输送机排出,焙烧回转窑所产生的含三氧化二砷烟气依次通过前后互相连接或连通的第一重力沉降除砷器、余热锅炉、布袋除尘器、急冷器、第二重力沉降除砷器后经第二螺旋输送机输送集合至砷灰仓,再经加热炉、还原炉、收砷器后进行砷的包装;焙烧回转窑物料所产生的含二氧化硫烟气经急冷器冷却并除尘后依次通过前后互相连接或连通的文氏管洗涤器、电除雾器、三级尾气喷淋塔、氢钠中间罐、中和反应釜、浓缩洁结晶釜、离心机,最终经余热锅炉蒸汽干燥后将制成的亚硫酸钠包装入库。
10.如权利要求9所述的一种含砷危废物中砷提纯资源化利用的系统,其特征在于,所述的收砷器内部布置有冷却铁板,冷却铁板连接振动电机,当砷冷却凝结于铁板上后,易被振动脱落,然后进行包装。
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CN116768239B (zh) * | 2023-05-30 | 2024-04-26 | 湖南省湘衡盐化有限责任公司 | 一种可清除原盐中杂物的大颗粒盐提质设备 |
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