有色金屬冶煉煙氣制酸凈化工藝初探

馮寧 馬錦紅

摘 要：冶煉煙氣制酸凈化工藝是有色金屬生產(chǎn)中主要技術(shù)，該技術(shù)在應(yīng)用過程中會產(chǎn)生大量的二氧化硫，不僅造成資源浪費(fèi)，而且會污染環(huán)境。加上硫資源匱乏程度日益加重，使得相關(guān)領(lǐng)域研究學(xué)者更加關(guān)注對冶煉煙氣凈化技術(shù)的研究。由于冶煉煙氣必須經(jīng)過凈化才能夠制酸，因此冶煉煙氣凈化過程必須達(dá)到制酸的要求。鑒于此，研究中以有色金屬冶煉煙氣為研究對象，分別介紹了有色金屬冶煉煙氣制酸濕法凈化工藝，并對其處理工藝及技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行展望，供參考。

關(guān)鍵詞：有色金屬冶煉;煙氣制酸;凈化;工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.013

當(dāng)前有色金屬冶煉過程中煙氣凈化作業(yè)模式主要涉及兩類，分別是干式凈化和濕式凈化。由于有色金屬冶煉過程中排放的大量煙氣中含硫物質(zhì)居多，因此會造成空氣酸化，對環(huán)境造成較大危害，同時會對人身體產(chǎn)生一定程度危害。如何對冶煉煙氣進(jìn)行凈化，是提高空氣質(zhì)量，實現(xiàn)環(huán)保生產(chǎn)的關(guān)鍵。由此，相關(guān)化工領(lǐng)域研究學(xué)者將研究重心傾向于開展冶煉煙氣制酸法工藝研究[1]。

1 有色金屬冶煉煙氣的特點(diǎn)及危害

（1）有色金屬冶煉煙氣的特點(diǎn)。有色金屬冶煉煙氣的氣體實際流量與正常狀態(tài)下的二氧化硫濃度保持一定動態(tài)變化，有效控制進(jìn)出料頻率是利用轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)的重要技術(shù)手段，如果進(jìn)出料頻率的控制不得當(dāng)，會造成煙氣流量波動幅度大，但是隨著富氧底吹工藝的應(yīng)用能夠有效控制煙氣排出量，最大化減小煙氣排放過程中對空氣環(huán)境污染造成的影響。（2）金屬冶煉煙氣的危害。金屬冶煉煙氣帶來危害的主要來源是固態(tài)物質(zhì)和氣態(tài)有害物，例如氧化鐵、石粉粒、二氧化硫、氟化物等，其中二氧化硫產(chǎn)生的危害最大。例如，冶煉煙氣中含有的二氧化硫排放到大氣中，會造成環(huán)境污染，危害人類健康，同時會導(dǎo)致土壤酸化、水生生物生長受到抑制，腐蝕建筑材料等。

2 有色金屬冶煉煙氣制酸凈化工藝及流程

（1）稀酸洗工藝及流程。與水洗流程相比，稀酸洗法工藝硫利用效率高;而與熱濃酸洗法、干法凈化流程相比較，煙氣凈化的指標(biāo)數(shù)據(jù)較高。稀酸洗工藝能夠有效的減少金屬冶煉過程產(chǎn)生的污水排放，使得大量的有價金屬得到富集，利于綜合回收。但此工藝應(yīng)用時需要進(jìn)行大量投入，成本高，經(jīng)濟(jì)性差。稀酸洗工藝流程可分為普通稀酸洗凈化工藝流程和絕熱增濕酸洗凈化流程。本文主要針對絕熱增濕酸法凈化工藝流程展開研究[2]。

洗滌液循環(huán)使用是絕熱增濕酸法凈化工藝主要步驟，通過洗滌液的吸收，能夠?qū)⒉糠秩趸蚪?jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成稀硫酸，其中在整個循環(huán)系統(tǒng)中，第一洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)和第二循環(huán)塔洗滌系統(tǒng)不設(shè)置對應(yīng)的冷卻器，降溫過程主要采用絕熱蒸發(fā)法，這樣既環(huán)保，又能夠減少設(shè)備的投入，更具經(jīng)濟(jì)性。此凈化工藝中，常用的設(shè)備涉及到空塔、填料塔和二級電除霧器。處理效率高、效果好，能夠保證生產(chǎn)高質(zhì)量濃硫酸。其中，在整個工藝流程中，在經(jīng)過二級電除霧器作用后，煙氣送往干燥塔進(jìn)一步進(jìn)行凈化的指標(biāo)，如酸霧、水分、塵、砷和氟的具體達(dá)標(biāo)值見下表1。

（2）水洗凈化工藝及流程。水洗凈化工藝過程中，是以水作為洗滌液，將經(jīng)過污染的水質(zhì)進(jìn)行加工處理，轉(zhuǎn)化為二氧化硫排放[3]。此工藝流程簡易，耗材少，具備一定經(jīng)濟(jì)性，主要適用于爐中含塵或者雜質(zhì)較少的應(yīng)用中。同時，水洗凈化工藝也存在較多的缺點(diǎn)，其中不僅需要處理酸性廢水外，還要處理砷、氟等雜志，污水處理系統(tǒng)的規(guī)模及處理工藝應(yīng)先進(jìn)且具有針對性;硫利用率低，最后制成的硫酸濃度較低，難以溶于水，回收的難度加大，此中狀況造成的損失約占總系統(tǒng)中流入總硫量的1%，此外，二氧化硫脫除效率在80%～90%之間，造成減量的硫量約占總硫量的0.5%。

（3）熱濃酸洗工藝及流程。熱濃酸洗工藝主要達(dá)成減少生成酸霧的生產(chǎn)目的，在溫度達(dá)到180℃～300℃范圍內(nèi)，三氧化硫類煙氣進(jìn)入熱流塔，并用純度為93%的高溫酸進(jìn)行洗滌處理，并將煙氣中含有的酸和相應(yīng)的水汽結(jié)合，形成硫酸蒸汽，剩余的酸滴能夠在塔壁進(jìn)行冷凝處理，減少了電除霧其器的投入和使用，從而簡化了整個工藝流程，使得工藝生產(chǎn)及處理的效率更高，且使用的處理工藝中，相關(guān)的設(shè)備使用量較少，材料利用率高，具有一定經(jīng)濟(jì)性。但是，熱濃酸洗工藝處理具有一定的局限性，其不適用于含氟量大的煙氣。

（4）干法凈化工藝及流程。干法凈化俗稱“CO法”，其不需要洗滌液對酸進(jìn)行循環(huán)吸收，能夠提高熱利用率，投入可節(jié)省20%～30%，使用過程中的占地面積較少，且不涉及到污水和污泥的排放，因此無需針對此方法建立污水處理廠。但是由于是干法處理，對于煙氣中排放的塵難以吸收，易造成堵塞排煙管道現(xiàn)象發(fā)生，甚至可能會造成被迫運(yùn)行。

3 有色金屬冶煉煙氣處理先進(jìn)工藝及技術(shù)應(yīng)用展望

通過大量國內(nèi)外文獻(xiàn)對比研究發(fā)現(xiàn)，直接鉛冶煉工藝是煙氣處理工藝改進(jìn)的最佳途徑，雖然工作原理具有一定的技術(shù)組合性，理論分析較為復(fù)雜，但是其操作簡便，后期污水處理工藝及流程簡易，節(jié)省人力和物力，具有經(jīng)濟(jì)性。此外石灰強(qiáng)化還原工藝主要以添加脫硫劑和還原劑，來實現(xiàn)煙氣凈化[4]，也能夠達(dá)到一定處理標(biāo)準(zhǔn)。由此可知，先進(jìn)的工藝及流程需要結(jié)合工程應(yīng)用實踐展開，以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)為前提，同時要考慮設(shè)備使用效率、工藝流程及周期和經(jīng)濟(jì)性等條件。

4 結(jié)束語

綜上所述，有色金屬冶煉煙氣排放會對大氣環(huán)境、人類健康、水生生物生長等帶來一系列危害，但是只要選擇科學(xué)合理高效的處理工藝，能夠最大化降低其危害程度。因此在冶煉煙氣制酸凈化工藝選擇中，相應(yīng)技術(shù)人員，應(yīng)綜合分析和比較各方面因素，將研究的重心放在研制更有效、更經(jīng)濟(jì)性的生產(chǎn)工藝中。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳建江.有色金屬冶煉煙氣制酸凈化工藝探討[J].新疆有色金屬，2012，35（04）：62-64.

[2]方項林，邵志恒.有色金屬冶煉煙氣制酸濕法凈化工藝研究[J].世界有色金屬，2015（09）：79-80.

[3]何平.有色金屬冶煉中冶煉煙氣制酸工藝及煙氣含雜影響的初步探討[J].化工管理，2017（20）：46.

[4]張濤，楊德鑫，李娜，etal.冶煉煙氣制酸廢酸廢水處理中水綜合利用[J].硫酸工業(yè)，2017（02）：21-23.

作者簡介：馮寧（1977-），女，遼寧錦州人，本科，工程師，研究方向：冶金化工。