铜冶炼制酸尾气深度净化处理技术

铜冶炼制酸尾气深度净化处理技术

景元涛

东营鲁方金属材料有限公司山东省257091

摘要：环保是全球范围内都时刻关注的话题，我国重工业发展会对环境造成严重的破坏。其中铜冶炼行业污染物排放现执行GB25467—2010《铜、镍、钴工业污染物排放标准》，标准中主要污染物SO2、颗粒物和硫酸雾的排放限值分别为400，50，40mg/m3。随着国家环保排放要求的逐步提高，2013年12月27日，国家环境保护部对《铜、镍、钴工业污染物排放标准》进行了修改，规定对特殊地区的工业企业污染物排放须执行特别排放限值，分别将SO2、颗粒物和硫酸雾的排放限值提高到100，10，20mg/m3。

关键词：铜冶炼制酸尾气；深度净化；处理技术

引言

随着经济发展及环保日趋严格的要求,对冶炼制酸尾气中的SO2有效治理。采用双氧水烟气脱硫技术回收低浓度SO2,生成稀硫酸,稀硫酸返回干吸段,制备98%以上浓度的成品浓硫酸，这不仅克服了氢氧化钠对尾气吸收后带来的一系列问题,解决了废气污染问题,又提供了有价值的治污副产品,避免了废水处理,是当前发展较好的一种脱硫技术。

1铜冶炼制酸尾气处理中存在的问题

现因铜精矿原料紧缺，原料含硫品位变化大，加之生产负荷、生产周期等因素变化，尾气吸收塔人口SO2浓度波动大。SO2浓度高时，若不调高pH值，排放的SO2浓度将超标;若增加氨水加人量，NH，与SO2发生反应生成(NH4)2SO4,(NH4)2SO2,NH4HS03等气溶胶颗粒物，造成尾气中颗粒物排放浓度增加，氨随尾气夹带的量增加，造成氨逃逸。同时《固定污染源废气硫酸雾的测定》(HJ544-2016)检测硫酸雾浓度时，检测分析的是SO2，尾气中气溶胶(NHQ)2S04对硫酸雾浓度有较大的贡献，现有氨法脱硫工艺排放的尾气还夹带有液滴、酸雾，导致尾气中检测出的硫酸雾浓度较高。公司通过严格的工艺技术操作控制，排放的废气虽然能满足《铜、镍、钻工业污染物排放标准》(GB25467-2010)要求。但随着国家对环境保护日趋严格，现有工艺难以满足《铜、镍、钻工业污染物排放标准》修改单的要求。

2深度净化工艺设备

2.1脱硫工艺选择

现有尾气脱硫工艺主要有石灰石－石膏法、钠钙双碱法(碳酸钠/氢氧化钙)、氢氧化镁法、双氧水法、活性焦法、氨法脱硫等工艺。现前段脱硫工艺为氨法，若后段采用石灰石－石膏法、钠钙双碱法(碳酸钠/氢氧化钙)，会产生铵盐、劣质石膏混合物，增加处理及堆放储存压力。若后段采用氢氧化镁脱硫法，反应生成的亚硫酸镁、硫酸镁难于回收利用，且与前段氨法工艺不匹配。双氧水法不具有广泛的应用性，且公司所处地区双氧水采购不便，该法投资运行成本高，投资回收周期长。活性焦法运行成本高，应用不广泛。氨法脱硫生成亚硫酸铵，再通过硫酸分解后生成硫酸铵副产品及二氧化硫气体，硫酸铵经分解、中和、固铵工序后生产固体硫酸铵作为化肥外售，二氧化硫气体返回系统用于制酸;副产品能够全部利用，并与前段氨法脱硫工艺匹配，适应性较强，工艺成熟。所以深度净化脱硫仍采用氨法脱硫工艺。

2.2气溶胶颗粒物去除工艺选择

2.2.1气溶胶的产生机理

有色使用质量分数为15%的氨水，由于氨水极易挥发，氨水中有部分NH3挥发逸出。逸出的NH3与烟气中的SO2发生反应，生成含(NH4)2SO4、(NH4)2SO3、NH4HSO3等物质的气溶胶颗粒物，粒径在0.07～0.70μm。该部分气溶胶颗粒物夹杂在废气中跟随外排。此外，脱硫过程生成的含(NH4)2SO3、(NH4)2SO3、NH4HSO3等物质的部分吸收液也会随高温烟气蒸发，析出固体晶粒，对气溶胶颗粒的形成也有重要影响。

2.2.2气溶胶颗粒物去除工艺选择

气溶胶粒径主要分布在0.07～0.70μm，现有脱硫塔上安装的机械除雾设备几乎不能对这部分微粒进行有效处理。常规电除雾器要求废气流速在0.6～1.0m/s，且占地面积大;而速流电除雾器能处理流速大于2m/s废气，占地面积小，单台设备处理能力相当于2台操作气速0.6～1.0m/s的电除雾器，大大节约占地和投资，便于系统的整体布置。氨法脱硫排放的尾气流速约2m/s，故采用速流电除雾器可以很好的解决此问题。因气溶胶颗粒在高湿环境下可吸收水分形成液滴，当水汽达到过饱和状态时，溶液滴粒径增大，质量增加。因而在电除雾器前增设增湿器，可提高脱硫液脱出效果和除雾器的惯性捕集效果。

2.3主体设备的选择

为减少占地面积、投资及运行成本，选择采用新型脱硫塔脱硫、去除气溶胶颗粒物。新型脱硫塔是一种专利装置，集脱硫、增湿、高速电除雾于一体。底部设氨法脱硫系统，中部设烟气增湿器，顶部设高速电除雾器。底部吸收装置包括烟气进口、循环吸收液进出口、分液装置等。增湿装置主要包括进水口、喷淋装置等。顶部电除雾器包括上下绝缘箱、烟气出口、阴极梁、阴极线、阳极管、阳极花板、上下烟气通道等。

3铜冶炼制酸尾气深度净化处理技术

氨法脱硫深度净化工艺流程见图1。

图1氨法脱硫深度净化工艺流程

制酸尾气在现有一级脱硫塔(尾气吸收塔)内脱硫，脱硫后尾气进入新型脱硫塔。尾气从新型脱硫塔底部进入，进吸收区与自上而下喷淋的吸收液逆流接触，再次脱硫。脱硫后气体进入新型脱硫塔(二级脱硫塔)中部，与喷淋而下的新鲜水接触，气体中气溶胶颗粒发生潮解，形成液滴并逐渐增大;较大液滴落入脱硫塔底部，较小的液滴与烟气一起进入塔顶电除雾器中去除。带有微小颗粒的烟气进入电除雾器，电除雾器阴极线(阴极)和管壁(阳极)之间有强大的电场，使空气分子被电离，瞬间产生大量的电子和正、负离子，使气溶胶颗粒、酸雾及硫酸铵晶体荷电;这些荷电的粒子在电场力的作用下，作定向运动，抵达阳极管壁和阴极线，在重力作用下流到脱硫区，进而脱除气溶胶颗粒物及部分硫酸雾、硫酸铵晶体。

吸收了二氧化硫的循环液经加氨水后再生重复使用。新型脱硫塔吸收循环液经溢流管流入一级脱硫塔，达到工艺要求后的吸收液送至酸解工序，用过量的浓硫酸进行分解。分解液再进行脱吸，所产生的高浓度SO2气体送制酸系统干燥塔入口，循环利用。分解液用氨水中和达到工艺要求后，送至固体硫酸铵工序生产合格的硫酸铵产品。

4效果

制酸尾气在现有一级脱硫塔(动力波洗涤塔)氨法脱硫工艺的基础上，增加新型脱硫塔进行深度净化改造。工程投产后，装置各项性能指标达到设计值，至今一直稳定运行，特别是氨法脱硫普遍存在的尾气颗粒物、酸雾超标问题得到了较为彻底地解决。排放气体颗粒物质量浓度小于10mg/m3、硫酸雾质量浓度小于20mg/m3。经环境监测站3次监督性监测，改造后的污染物排放能够达到2013年发布的《铜、镍、钴工业污染物排放标准》修改单的要求，且对重金属及氟化物有较好的去除效果，排放浓度低于标准值。为寻找最佳工艺控制点，公司进行了大量的操作控制试验，优化两个脱硫塔的pH值控制，调整两个塔的氨水加入量，将大量脱硫负荷集中在一级脱硫塔等。通过一系列的试验，氨水消耗量及各项污染物排放指标得到了优化，同等氨水消耗量情况下，优化后的二氧化硫、颗粒物等污染指标排放量降低，排放浓度更稳定。

结语

随着国家对环境保护越发严苛，对大气治理越发重视，采用新型脱硫塔的氨法脱硫烟气深度净化改造将具有广阔的应用前景。

参考文献：

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