冶煉煙氣制酸污酸處理技術(shù)研究

摘 要：隨著我國(guó)越來(lái)越注重環(huán)境保護(hù)，控制生產(chǎn)污染是不可缺少的。冶煉煙氣制酸過(guò)程面臨著諸多污染問(wèn)題，煙氣制酸產(chǎn)生的污酸就是其中之一。本文總結(jié)了目前污酸處理技術(shù)，提出了對(duì)未來(lái)污酸處理的技術(shù)展望。

關(guān)鍵詞：冶煉；煙氣制酸；污酸處理

近年來(lái)煙氣制酸工程作業(yè)不斷增多。由于我國(guó)工業(yè)科技水平相對(duì)落后，化工業(yè)也帶來(lái)了一系列的污染問(wèn)題。其中，冶煉煙氣制酸生產(chǎn)中產(chǎn)生的污酸就是一大污染源。因而，掌握污酸處理技術(shù)要點(diǎn)，實(shí)時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝方案，也是冶煉行業(yè)生態(tài)化轉(zhuǎn)型重點(diǎn)之一。

一、污酸的危害性

在冶煉制酸工藝流程中，經(jīng)電收塵后的冶煉煙氣，經(jīng)過(guò)煙氣凈化產(chǎn)生的酸為“污酸”，污酸需送污酸污水處理站處理后，達(dá)標(biāo)排放。污酸中還有大量重金屬物質(zhì)，嚴(yán)重影響了空氣、水質(zhì)、土壤等原生態(tài)性。另一方面，隨著化工業(yè)生規(guī)模擴(kuò)大化發(fā)展，污酸排放量持續(xù)超標(biāo)對(duì)社會(huì)環(huán)境保護(hù)極為不利，嚴(yán)重制約了生態(tài)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與環(huán)境發(fā)展。

二、污酸處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

目前國(guó)內(nèi)對(duì)冶煉煙氣制酸產(chǎn)出污酸處理方法大致有化學(xué)沉淀法、離子交換法、吸附法、膜分離法、硫化氫法等，下面對(duì)各種方法優(yōu)缺點(diǎn)敘述如下：

（一）化學(xué)沉淀法。

1.先中和后硫化法。該法就是在一定條件下使重金屬以硫化物和氫氧化物沉淀形式分別排除：

Mn++ n（OH）-=M（OH）n↓ 2Mn++nS2- =M2Sn↓

部分重金屬化合物溶度積列于下表：

該法硫化劑為工業(yè)硫化鈉，中和劑為普通石灰。該法是先用石灰漿將污酸的pH調(diào)至4，過(guò)濾以脫除部分的Fe3+、Pb2+，然后加入硫化劑。中和反應(yīng)控制條件為溫度20～30℃，反應(yīng)終點(diǎn)pH值為10，中和劑為普通石灰。在處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的含重金屬的石膏渣。無(wú)法銷(xiāo)售且隨著時(shí)間的推移工廠內(nèi)的堆放也是個(gè)很大的問(wèn)題。且其處理完的廢水含有鈣和鈉離子回用受到限制。

2.先硫化后中和法。硫化部分。污酸中所含的汞、砷是危害最嚴(yán)重的元素，也是最難除掉的元素，通過(guò)砷硫化反應(yīng)的溫度曲線（下圖所示）可知溫度對(duì)脫砷的影響較大，因此硫化反應(yīng)溫度不宜太高。

此外，對(duì)硫化反應(yīng)影響較大的一個(gè)因素是PH值，具體情況列于下表：

從上表結(jié)果可知除汞、砷硫化反應(yīng)最佳pH范圍在3左右為宜。

綜上所述，該法硫化反應(yīng)控制條件為溫度30℃左右、反應(yīng)pH值控制在3～4。

中和反應(yīng)部分。經(jīng)過(guò)硫化反應(yīng)后的污酸主要雜質(zhì)成分為Pb、Zn、Cd、Fe以及微量的As、Hg等元素，處理這些金屬的中和反應(yīng)最佳pH值列于下表：

中和反應(yīng)控制條件為溫度20～30℃，反應(yīng)終點(diǎn)pH值為10，中和劑為石灰漿。硫化后中和法不同的是先用石灰漿將污酸的pH調(diào)至4，澄清過(guò)濾以脫除部分的Fe3+、Pb2+，然后加入硫化劑。該法產(chǎn)生的石膏渣含金屬有害物質(zhì)相比先中和后硫化工藝要少，但處理成本較高，處理完的廢水含有鈣鈉離子，工業(yè)回用幾乎不可能。

（二）離子交換法。離子交換法是利用離子交換劑分離污酸中有害物質(zhì)的方法，含重金屬污酸通過(guò)交換劑時(shí)，交換器上的離子同水中的金屬離子進(jìn)行交換，達(dá)到去除水中金屬離子的目的。此法操作簡(jiǎn)單、便捷，但離子交換劑制造復(fù)雜，成本高，造成二次污染，因此在應(yīng)用上受到很大限制。

（三）吸附法。吸附法是利用吸附劑的獨(dú)特結(jié)構(gòu)去除重金屬離子，使用不同吸附劑的吸附法，不同程度地存在投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，污泥產(chǎn)生量大等問(wèn)題，處理后的水難于達(dá)標(biāo)排放。

（四）膜分離法。膜分離法是利用高分子所具有的選擇性進(jìn)行物質(zhì)分離的技術(shù)，包括電滲析、反滲透、膜萃取等。利用膜分離技術(shù)可以回收利用電鍍?cè)希蟠蠼档统杀?，另外可以?shí)現(xiàn)電鍍廢水及物料回收，具有很好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。但光采用膜技術(shù)，會(huì)帶來(lái)濃水問(wèn)題，不能解決達(dá)標(biāo)排放的問(wèn)題。膜只是一種分離技術(shù)，膜技術(shù)必須和其它技術(shù)一起才能真正發(fā)揮它的作用。

（五）硫化氫法。硫磺氣體和氫氣在一定的壓力下合成H2S氣體，合成的硫化氫氣體經(jīng)過(guò)多級(jí)塔槽式裝置與循環(huán)的廢酸水溶液交換吸收，使大部分H2S氣體和溶液中重金屬離子及砷離子發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)硫化物沉淀，剩余少量H2S經(jīng)過(guò)堿液吸收，使之轉(zhuǎn)換為NaHS或Na2S返回多級(jí)塔作為硫化劑用。當(dāng)酸液硫化完成后，硫化后液經(jīng)泵輸送至沉降槽內(nèi)進(jìn)行沉降，沉降槽底部濃漿經(jīng)壓濾后進(jìn)入清液儲(chǔ)槽，再由輸送泵送至濃縮塔，在濃縮塔內(nèi)通過(guò)循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)，使酸液與經(jīng)過(guò)蒸汽換熱后的高溫?zé)犸L(fēng)接觸，酸液中的水份蒸發(fā)到熱風(fēng)中，隨熱風(fēng)一起由煙囪排空，經(jīng)過(guò)濃縮后的酸液由泵送至酸廠使用。該工藝與其他同類(lèi)工藝相比優(yōu)點(diǎn)是：（1）不產(chǎn)生含砷石膏即不產(chǎn)生砷的二次污染；（2）硫化劑比市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)的Na2S成本要低，且不含雜質(zhì)，使處理完的水更適合使用；（3）實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中的零排放。

三、未來(lái)污酸處理技術(shù)展望

針對(duì)冶煉煙氣制酸產(chǎn)生的污酸處理問(wèn)題，未來(lái)，國(guó)內(nèi)污酸處理技術(shù)更加多樣化，主要有：

（一）二次回收法。在利用煙氣制硫酸的過(guò)程中，其中的砷、鎘、氟等又轉(zhuǎn)移到洗滌煙氣產(chǎn)生的污酸中，因此，有效回收污酸中包括砷、鎘在內(nèi)的重金屬及氟，實(shí)際上就是控制了有色冶煉中最重要的污染源。冶煉生產(chǎn)中，對(duì)污酸物質(zhì)可采取二次回收處理法，按照現(xiàn)有工業(yè)條件進(jìn)行深化處理，提高制酸過(guò)程的環(huán)保系數(shù)。

（二）深度處理法。采用酸性水重金屬離子脫除和氟氯離子脫除相結(jié)合技術(shù)，改變?cè)缙趩我惶幚砑夹g(shù)存在的不足，構(gòu)建新型工藝處理流程，體現(xiàn)出深度處理技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。通常，深度處理回用工藝中，酸水經(jīng)脫除砷及重金屬后濃縮返回干吸工段循環(huán)使用，氟離子與氯離子以氟化氫與氯化氫形式從溶液中解吸處出來(lái)，再經(jīng)過(guò)堿液吸收后進(jìn)行深度處理再循環(huán)使用，達(dá)到生產(chǎn)中的零排放。

（三）污酸分離法?；谖鬯崽幚砉に嚵鞒滔拢瑢?duì)整個(gè)生產(chǎn)車(chē)間、流水線等實(shí)施一體化控制，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)與管理調(diào)度的統(tǒng)籌化。企業(yè)可以建立“生態(tài)化”冶煉管理模式，充分發(fā)揮新技術(shù)為生產(chǎn)作業(yè)提供的優(yōu)質(zhì)條件。

四、結(jié)語(yǔ)

總之，冶煉煙氣制酸污酸處理過(guò)程中，可圍繞產(chǎn)品建立一體化調(diào)度管理方案。另一方面，企業(yè)要發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)功能優(yōu)勢(shì)，從生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)監(jiān)督等方面實(shí)施全面調(diào)控。靈活應(yīng)用各種污酸處理方法，使得冶煉煙氣制酸對(duì)環(huán)集的影響降到最低。

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作者簡(jiǎn)介：胥永， 中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司。