CN207755948U - 一种硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气体净化设备技术领域，具体涉及一种硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，设有依次串联的硫化矿焙烧装置（1）、除尘装置（2）、吸收装置（3）、吸附装置、减压泵（4）和储气罐（5），所述吸附装置设有3‑5个分子筛吸附柱和一个循环真空泵（6），分子筛吸附柱的下端设置有进气阀，上端分别设置有连通阀和减压阀；进气阀连通吸收装置（3）的气体出口，连通阀连通循环真空泵（6），减压阀连通减压泵（4）；在分子筛吸附柱的上端气体出口与相邻分子筛吸附柱下端气体入口之间设置有连通管（7）。该设备采用纯物理方法处理过程，回收的二氧化硫气体可再加工利用，结构简单，操作方便，利于工业化，实现了二氧化硫的零排放。

Description

一种硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备

技术领域

本实用新型涉及气体净化设备技术领域，具体涉及一种硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，主要用于硫化矿焙烧所排放烟气的净化处理。

背景技术

大多数有色金属矿物都是以硫化物形态存在于自然界中，称为硫化矿。硫化矿是提取冶金过程中许多类矿石或精矿中金属化合物的自然形态，如天然黄铜矿、方铅矿、镍黄铁矿、含铼钼精矿等含有铜、铅、锌、铁等硫化物的矿石，具有综合利用价值。硫化矿中有价金属的提取方法比氧化矿复杂，由于硫化物不能直接用碳把金属还原出来，传统方法是在提取金属之前先改变其化学成分或化合物的形态，硫化物高温下能够与氧气反应将有价金属转化为其氧化物形态，以二价金属为例，MeS+3O₂=2MeO+2SO₂，成为各种硫化矿氧化焙烧的基础。

在硫化矿氧化焙烧排出的烟气中，含有大量的粉尘和二氧化硫（SO₂）有害气体，经除尘和吸收处理的尾气中，仍然含有未被吸收的二氧化硫，不能直接排入大气中，否则会影响环境安全，必须进行尾气处理，达到环保要求后再进行排放。

目前，各种尾气中的二氧化硫的治理方法，在工业上大多采用湿法、干法或半干法，其共同特点是都采用脱硫剂如碱性化合物将二硫化钼进行反应吸收，如经CaO、CaCOA₃或Ca(OH)₂吸收二氧化硫后生成CaSO₃，如已经大规模工业应用的湿法脱硫，采用碱性化合物进行吸收，二氧化硫溶解于吸收液水中并与碱性化合物中和反应，为了提高脱硫效果，通常处理流程很长，后处理麻烦，往往需要较大的成本，而且吸收效率低，二氧化硫易泄露。CN101856583A采用乙二醛水溶液或浸渍了乙二醛水溶液的大颗粒多孔载体作为吸收剂，来脱除尾气中低浓度二氧化硫。

吸收法处理二氧化硫的方法目前也有较多研究。吸收法是用吸收剂将二氧化硫从含二氧化硫的气体中分离出来，然后通过解吸得到高浓度二氧化硫气体。吸收法可将含二氧化硫在0.3%-12%的气体制成二氧化硫约100%的纯二氧化硫气体。根据吸收剂的不同，吸收法可分为氨-酸法、柠檬酸钠法、CANSOLV可再生胺法、BSORB再生法和水吸收法等。如氨-酸法用于从低浓度SO₂气体中回收SO₂，如利用硫酸厂低浓度SO₂尾气或冶炼厂低浓度SO₂烟气生产液体二氧化硫，具体地，用含量在93%-98%的硫酸来分解氨吸收SO₂所生成的亚硫酸胺-亚硫酸氢铵母液，产生的气体经浓硫酸干燥后得到含二氧化硫约100%的SO₂气体，再经加压法或冷冻法制得液体二氧化硫，此工艺具有技术成熟可靠、工艺流程简单、设备少、投资省等优点，但其需消耗大量硫酸和氨，副产物硫酸铵母液销路不畅，需通过蒸发结晶制成固体产品，因而增加了蒸发、结晶、分离等设备，同时需消耗蒸汽，比较适合有硫酸和氨资源的企业，且需液体或固体硫酸铵产品销路顺畅。目前国内与硫酸装置配套的液体二氧化硫装置大多采用该工艺。

以下为针对二氧化硫处理装置的研究公开：

CN1712111A提供一种燃煤锅炉烟气粉尘、SO₂、CO₂零排放的方法及水势能动力净化装置，该方法包括如下步骤：a、将燃煤设备排出的烟气引入一个多层塔式密闭气体处理容器中进行湿法净化处理；b、湿法净化处理时，由每隔两层气注有液体的处理室同时向下两层具有烟气的处理室排液，对下两层的处理室中的烟气进行喷淋、洗涤，吸收其中的粉尘和有害气体，同时使各排液室产生负压，吸入待处理烟气，而进入下两层处理室的液体则逐渐将净化气体驱赶到净化气排放管中排出；装置包括至少两组密闭的气体处理容器，其内沿轴向分隔成多层气体处理室，各层气体处理室相互连通，在两组气体处理容器的底部设有两只水泵，每两层气体处理室分别通过装在各层顶部的进烟气管和净化气管与烟气总管、净化气总管连通。由于该装置可设置多层，各层烟气被上层高势能溶液进行冲击、洗涤吸收，其处理量比已有湿法处理液体量大；

JP120392/2011公开一种使用酸性气体吸收剂进行酸性气体如二氧化硫的去除装置，该装置设有吸收塔和再生塔，其吸收剂为叔胺化合物，具有碳原子数为3～8的环结构；

KR10-2010-0097070公开一种通过使粉状吸收剂在内部和外部进行循环来除去酸性气体的装置，包括：粉状吸收剂循环器，包括床层物料支撑物，床层物料置于支撑物上并由废气流化；粉状吸收剂供应单元，使用压缩空气提供粉状吸收剂；锥形流化单元，使粉剂液化去除废气中硫氧化物或硼氧化物和柱状流化单元。该装置通过以下方式处理酸性气体：注入水和提供碱性粉状吸收剂(如Ca(OH)₂及其类似物)来除去废气中的酸性气体(如硫氧化物SO₂、硼化合物及其类似物)；通过使废气与粉状吸收剂一起循环来除去残留在废气中的酸性气体，以及通过在旋风分离器中收集废气和粉状吸收剂来除去残留在废气中的酸性气体，然后对它们进行再循环；

PCT/AT96/00156 96.9.5公开一种湿法分离酸性气体的方法及装置，第一步先将烟气逆着悬浮液微滴流动方向，第二步再将烟气顺着悬浮液微滴流动方向，输入设有变窄通道的洗涤器中，并使之加速，悬浮液在加速段之前或在加速段开始时，已分散成微滴。通道形状阻止悬浮液回流到加速段。烟气与悬浮液微滴反应，并使微滴在紧接的第一微滴分离器中，在重力方向上掉转180度；

CN202590597U公开一种酸性气体吸收装置，包括吸收塔、吸收剂储槽、循环泵、气液分离器，其吸收塔壳体内部采用相互交错的塔板式构造，塔板上部存放填料，吸收塔壳体顶部用管道连接至气液分离器、底部通往吸收剂储槽，吸收塔壳体侧方的上部和下部分别留有吸收剂入口和酸性气体入口；吸收剂储槽包括夹套和内壳，内壳中空，壳内安装搅拌装置，吸收剂储槽底部连接至离心泵，离心泵出口与吸收塔侧面上部的吸收剂入口相连接；气液分离器上部设有烟囱，下部通往吸收剂储槽内部。本装置可以氢氧化钠作吸收剂，处理二氧化硫尾气；

CN202460441U公开一种卧式喷淋净化塔，包括塔体，该塔体内部依次水平地设有进风段、至少一组由喷淋吸收段和填料吸收段组成的酸雾吸收段、隔水段、除雾段和出风段；所述喷淋吸收段设有喷淋系统，该喷淋系统设有多个喷嘴，且该喷嘴的喷液方向与酸性气体流动的方向一致，所述塔体为水平放置，使酸性气体能水平通过喷淋净化塔。

目前上述各种尾气中二氧化硫治理方法，均存在着脱硫不彻底的问题，即使是达标排放，还是向大气释放了含硫气体。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，采用纯物理方法处理过程，不会造成二次污染，回收的二氧化硫气体可再加工利用，结构简单，操作方便，利于工业化，实现了二氧化硫的零排放。

本实用新型采用如下技术方案：

一种硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，设有依次串联的硫化矿焙烧装置、除尘装置、吸收装置、吸附装置、减压泵和储气罐，所述吸附装置设有3-5个分子筛吸附柱和一个循环真空泵，所述分子筛吸附柱的下端设置有进气阀，上端分别设置有连通阀和减压阀；所述进气阀连通吸收装置的气体出口，所述连通阀连通循环真空泵，所述减压阀连通减压泵；在所述分子筛吸附柱的上端气体出口与相邻分子筛吸附柱下端气体入口之间设置有连通管。

上述的硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，进一步地，所述分子筛吸附柱为氧化硅沸石型分子筛吸附柱。

上述的硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，进一步地，所述硫化矿焙烧装置设有炉体，在炉体内自下而上设有布风系统和混合反应区，所述布风系统设于混合反应区下方的风室内，布风系统与混合反应区之间设有带风帽的气体分布隔板。

上述的硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，更进一步地，所述布风系统包括有气体分布主管、气体分布板及环板，所述气体分布主管在风室内立式居中设置，气体分布主管侧壁均匀设置有通风孔，气体分布主管下端与炉体底部垂直进气管的进口连通；气体分布主管上端依次设置有水平气体分布板和环板，所述环板与气体分布主管顶端水平。

上述的硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，进一步地，所述除尘装置包括依次连接的1～2级旋风除尘器和陶瓷滤芯收尘器。

上述的硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，进一步地，所述吸收装置设有1～2级喷淋吸收装置和1～2级填料吸收装置。

采用本实用新型的硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，具有以下有益效果：本实用新型的二硫化硫处理为纯物理方法处理过程，尾气中二氧化硫先富集于分子筛吸附柱中，未富集的二氧化硫则继续进入相邻分子筛吸附柱中富集，富集饱和的分子筛吸附柱经减泵减压脱附再生，脱附的纯二氧化硫汇集于储气罐内，不会造成二次污染，回收的二氧化硫气体可再加工利用，工艺成本低于现有化学湿法、干法脱硫，结构简单，操作方便，利于工业化；本设备的设计，能够使经二级吸附的尾气中二氧化硫被有效吸附截留，实现了二氧化硫的零排放。

附图说明

图1为本实用新型实施方式一的设备结构示意图；

图2为图1中硫化矿焙烧装置结构放大图；

图3为图2中A-A向视图；

图4为图2中B-B向视图。

附图中：1、硫化矿焙烧装置；2、除尘装置；3、吸收装置；4、减压泵；5、储气罐；6、循环真空泵；7、连通管；8、炉体；9、混合反应区；10、风室；11、气体分布隔板；12、气体分布主管；13、气体分布板；14、环板；15、进气管；16、分布孔；17、法兰孔；18、布风孔；A、B、C分子筛吸附柱；A1、B1、C1进气阀；A2、B2、C2连通阀；A3、B3、C3减压阀；。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步阐述。

实施方式一：

如图1所示，本实用新型的硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，设有依次串联的硫化矿焙烧装置1、除尘装置2、吸收装置3、吸附装置、减压泵4和储气罐5；

所述吸附装置设有3-5个分子筛吸附柱和一个循环真空泵6，本实施方式设有3个分子筛吸附柱A、B和C，各分子筛吸附柱中均装载有分子筛，这些分子筛对二氧化硫有较强的吸附力，且在减压条件下可以脱附使分子筛再生；在各分子筛吸附柱的下端分别设置有对应的进气阀A1、B1和C1，上端分别设置有对应的连通阀A2、B2、C2和对应的减压阀A3、B3、C3；所述进气阀A1、B1和C1分别连通吸收装置3的气体出口，所述连通阀A2、B2和C2分别连通循环真空泵6，所述减压阀A3、B3和C3分别连通减压泵4，操作过程中，各阀门根据工艺要求进行开启或关闭；在所述分子筛吸附柱的上端气体出口与相邻分子筛吸附柱下端气体入口之间设置有连通管7；本实施方式中，在分子筛吸附柱A的上端气体出口与分子筛吸附柱B下端气体入口之间、分子筛吸附柱B的上端气体出口与分子筛吸附柱C下端气体入口之间及分子筛吸附柱C的上端气体出口与分子筛吸附柱A下端气体入口之间均设置有连通管。

上述硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备是这样工作的：

将硫化矿引入硫化矿焙烧装置1，与含氧空气接触进行焙烧，焙烧生成的烟气进入除尘装置2除尘，除尘气进入吸收装置3进行气体吸收，未被吸收的气体如二氧化硫形成硫化矿焙烧尾气；开启循环真空泵6，开启进气阀A1和连通阀B2，硫化矿焙烧尾气通过进气阀A1进入分子筛吸附柱A内，由于分子筛吸附柱A内的分子筛对二氧化硫有较强的吸附力，焙烧尾气中的大部分二氧化硫被吸附截留于分子筛吸附柱A内，流过分子筛吸附柱A的气体沿分子筛吸附柱A的上端气体出口与分子筛吸附柱B下端气体入口之间设置的连通管7进入分子筛吸附柱B内，继续进行二硫化钼的吸附，由于分子筛吸附柱B内装载的是新鲜未吸附二氧化硫的分子筛，在分子筛吸附柱A中未被吸附的剩余少量的二氧化硫被全部吸附截留于分子筛吸附柱B内，不含有二氧化硫的剩余气体则通过连通阀B2经循环真空泵6排出，实现二氧化硫零排放；当分子筛吸附柱A中的分子筛吸附饱和后，关闭进气阀A1和连通阀B2，开启进气阀B1和连通阀C2，硫化矿焙烧尾气则沿进气阀B1、分子筛吸附柱B、分子筛吸附柱B的上端气体出口与分子筛吸附柱C下端气体入口之间的连通管7、分子筛吸附柱B和连通阀C2的路径分别在分子筛吸附柱B和分子筛吸附柱C内实现上述二氧化硫的一级吸附和二级吸附，尾气中的二氧化硫全部被吸附截留于分子筛吸附柱B和分子筛吸附柱C内，不含有二氧化硫的剩余气体则通过连通阀C2经循环真空泵6排出；在分子筛吸附柱B和分子筛吸附柱C工作的同时，开启减压阀A3和减压泵4，分子筛吸附柱A内的二氧化硫在减压条件下从分子筛脱附，经减压泵4汇集于储气罐5内，完成分子筛吸附柱A的再生；当分子筛吸附柱B中的分子筛吸附饱和后，关闭进气阀B1和连通阀C2，开启进气阀C1和连通阀A2，硫化矿焙烧尾气在分子筛吸附柱C和分子筛吸附柱A内进行二氧化硫的一级吸附和二级吸附，同时开启减压阀B3进行分子筛吸附柱B的再生，如此循环操作，进行3个分子筛吸附柱的吸附和再生，实现硫化矿焙烧尾气中二氧化硫的零排放工作；富集在储气罐5中的二氧化硫可根据需要抽至低温冷凝器进行液化、直接通过管道系统输送至硫酸厂制硫酸等再次加工利用。具体实施时，可通过自动阀门控制系统实现上述分子筛吸附柱的切换操作和再生。

本实施方式中，分子筛吸附柱A、B和C优选采用氧化硅沸石型分子筛吸附柱，该吸附柱中装载的氧化硅沸石型分子筛对二氧化硫的吸附能力更强，利于对二氧化硫的吸附和截留。

本实施方式中，如图2-4所示，硫化矿焙烧装置1采用下述装置结构：设有炉体8，在炉体8内自下而上设有布风系统和混合反应区9，所述布风系统设于混合反应区9下方的风室10内，布风系统与混合反应区9之间设有带风帽的气体分布隔板11；具体实施时，布风系统设有气体分布主管12、气体分布板13及环板14，气体分布主管12在风室10内立式居中设置，气体分布主管12侧壁均匀设置有通风孔（图中未示出），气体分布主管12下端与炉体8底部垂直进气管15的进口连通；气体分布主管12上端依次设置有水平气体分布板13和环板14，环板14与气体分布主管12顶端水平，如图3，气体分布板13周边为法兰孔17，分布板上均匀设置有分布孔16，如图4，环板14均布有布风孔18；

具体实施时，硫化矿在气体分布隔板11上方引入硫化矿焙烧装置1，由进气管15引入气体分布主管12的含氧空气气流边向上流动边从侧壁均匀设置的通风孔通过，将气流切割成均匀细小气流，沿气体分布主管12内部流动至气体分布主管12上端的气流被气体分布板13分布孔16均匀切割分配，而紧贴气体分布主管12外侧壁的紊乱上行气流则在向上流动过程中被环板14上的布风孔18分配，形成稳定的上行气流，经气体分布隔板11进入混合反应区9内，与进入硫化矿焙烧装置1的硫化矿进行混合，实现硫化矿的焙烧。

本实施方式中，除尘装置2采用依次连接的1～2级旋风除尘器和陶瓷滤芯收尘器，具体实施时，旋风除尘器与陶瓷滤芯收尘器紧凑设置，一级旋风除尘器进气口与硫化矿焙烧装置1的烟气出口直接连通，在硫化矿焙烧装置1中焙烧完成后产生的焙烧烟气携带生成的二氧化硫及其他气体进入除尘装置2，先经过旋风除尘器除尘，再由陶瓷滤芯收尘器进行收尘。

本实施方式中，吸收装置设有1～2级喷淋吸收装置和1～2级填料吸收装置，以减少尾气中二氧化硫的含量，减少吸附装置的操作压力。

实施例1：

采用本实用新型的硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备来处理焙烧富铼辉钼铜矿回收金属铼过程中产生的尾气；

原料：富铼辉钼铜矿（即伴生有钼的硫化铜精矿），含铼量在100g/t以上；

装置设备：以沸腾炉作为硫化矿焙烧装置，沸腾炉炉体下部设有带孔的气体分布隔板即炉底，炉底下面为设有进气管的风室，进气管与供风系统连接，炉体沿炉底向上1.0～1.5m高度处有分别设有进料口及出料口；除尘装置设有依次连接的旋风除尘器和陶瓷滤芯收尘器；吸收装置设有一级喷淋吸收装置和二级填料吸收装置；吸附装置设有3个分子筛吸附柱和一个循环真空泵；另设有减压泵4和储气罐5；

具体实施过程：富铼辉钼铜矿在送入沸腾炉之前先粉碎至200目左右的矿粉，再送入沸腾炉，与含氧空气接触进行焙烧；在氧化焙烧过程中，焙烧需要的含氧空气采用纯工业氧气与净化空气的混合气，控制含氧空气的空气过剩系数（即实际空气量与理论需要空气量体积之比）为1.8%，混合反应区焙烧温度565℃，氧分压130KPa；焙烧生成的烟气携带粉尘烟气出口排出；将焙烧烟气引入除尘装置，除尘过程中，保持烟气在除尘系统中温度为405～450℃，除尘后得到除尘气和粉尘；将除尘气引入吸收装置，保持吸收装置吸收液pH≥4，吸收除尘气中的铼氧化物和二氧化硫，得到含铼提取液和焙烧尾气；焙烧尾气引入吸附装置，3个分子筛吸附柱保持二氧化硫二级吸附，循环再生利用操作。

实施结果：在铼元素回收的同时，焙烧尾气经吸附处理后的余气检测不出二氧化硫，实现了二氧化硫的零排放操作；富集的二氧化硫经管道系统输送至硫酸厂回收利用，达到了设备设计的目的。

Claims (6)

1.一种硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，其特征在于：设有依次串联的硫化矿焙烧装置（1）、除尘装置（2）、吸收装置（3）、吸附装置、减压泵（4）和储气罐（5），所述吸附装置设有3-5个分子筛吸附柱和一个循环真空泵（6），所述分子筛吸附柱的下端设置有进气阀，上端分别设置有连通阀和减压阀；所述进气阀连通吸收装置（3）的气体出口，所述连通阀连通循环真空泵（6），所述减压阀连通减压泵（4）；在所述分子筛吸附柱的上端气体出口与相邻分子筛吸附柱下端气体入口之间设置有连通管（7）。

2.如权利要求1所述的硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，其特征在于：所述分子筛吸附柱为氧化硅沸石型分子筛吸附柱。

3.如权利要求1所述的硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，其特征在于：所述硫化矿焙烧装置（1）设有炉体（8），在炉体（8）内自下而上设有布风系统和混合反应区（9），所述布风系统设于混合反应区（9）下方的风室（10）内，布风系统与混合反应区（9）之间设有带风帽的气体分布隔板（11）。

4.如权利要求3所述的硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，其特征在于：所述布风系统包括有气体分布主管（12）、气体分布板（13）及环板（14），所述气体分布主管（12）在风室（10）内立式居中设置，气体分布主管（12）侧壁均匀设置有通风孔，气体分布主管（12）下端与炉体（8）底部垂直进气管（15）的进口连通；气体分布主管（12）上端依次设置有水平气体分布板（13）和环板（14），所述环板（14）与气体分布主管（12）顶端水平。

5.如权利要求1所述的硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，其特征在于：所述除尘装置包括依次连接的1～2级旋风除尘器和陶瓷滤芯收尘器，焙烧烟气先经过旋风除尘器除尘，再由陶瓷滤芯收尘器进行收尘。

6.如权利要求1所述的硫化矿焙烧尾气二氧化硫零排放设备，其特征在于：所述吸收装置设有1～2级喷淋吸收装置和1～2级填料吸收装置。