稀土冶煉尾氣凈化回收工藝研究

楊西萍　王益民

摘 要：中國是稀土資源最豐富的國家之一，但在稀土加工過程中會產(chǎn)生大量的含氟廢氣、廢水，后續(xù)處理相當(dāng)困難。本文主要分析了稀土冶煉中的尾氣問題，提出了尾氣回收新的工藝方法、并闡述了相關(guān)原理、工藝流程和處理工藝的優(yōu)點，旨在為稀土冶煉相關(guān)研究人員以及生產(chǎn)廠家提供參考。

關(guān)鍵詞：冶煉尾氣;凈化回收;工藝方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.044

稀土酸法焙燒的尾氣采用酸回收治理技術(shù)的研發(fā)起源于我國80年代，經(jīng)過近二十年的發(fā)展特別是在2007年以后，較大的工業(yè)化應(yīng)用才實現(xiàn)了突破，并已形成10條窯配套的8萬噸世界上最大規(guī)模的稀土礦冶煉能力的生產(chǎn)線，目前已達(dá)到了年回收3萬噸以上廢酸回收規(guī)模。

在工藝主導(dǎo)路線上采用循環(huán)吸收、混冷降溫、深度凈化等工業(yè)化技術(shù)手段（簡稱WXP），首先使冶煉尾氣中的酸性物質(zhì)的吸收和富集為可回收的濃度較高的混合酸，從而避免產(chǎn)生大量的低濃度酸性廢水，同時尾氣中有害物質(zhì)得到高度凈化和除霧消煙。所富集回收的混酸再通過特定混雜酸多級濃縮分離工藝（簡稱1.5AP），實現(xiàn)對廢酸中有價物質(zhì)硫酸及氟元素的回收和分離;氟酸將采用干濕混合循環(huán)法技術(shù)（簡稱FSI），生產(chǎn)白碳黑及各種氟化鹽系列產(chǎn)品，包括氟化鋁，氟化銨、氟化氫銨、冰晶石，同時可延伸氟化氫、氟硅酸等其它氟化物產(chǎn)品，在綜合產(chǎn)品的出路上，70%回收硫酸直接回用于稀土企業(yè)焙燒工序，得到的優(yōu)質(zhì)氟鹽及副產(chǎn)品外銷，通過以上過程稀土冶煉尾氣實現(xiàn)達(dá)標(biāo)無害無煙化處理，酸性廢水中有價物質(zhì)全部實現(xiàn)回收利用，酸性廢水可實現(xiàn)零排放。

1 技術(shù)方法

對于窯尾出口200～350℃高溫含硫酸霧、氟、塵高腐蝕煙氣，采用WXP氣化除渣、高溫冷激、混冷換熱循環(huán)降溫方法，使尾氣及酸溫度降低，并實現(xiàn)尾氣中酸的濃相富集、稀相分級凈化及回收，形成含氟、稀硫酸混合酸，混酸經(jīng)破飽和及濾清預(yù)處理，達(dá)到所需濃度后，作為硫酸濃縮回收的原料使用。氣體中的硫酸氟及二氧化硫通過后續(xù)的凈化脫硫除霧設(shè)備再次得到深度凈化實現(xiàn)無煙達(dá)標(biāo)排放。在工程實施上，通過對現(xiàn)有尾氣工藝及設(shè)備的全部改造和更新，滿足高酸情況下對煙氣的捕集和凈化，并實現(xiàn)酸富集及正常噴淋及深度凈化兩種功能，并具備方便切換功能，一切以保障生產(chǎn)為主。如果為節(jié)能投資可考慮單系統(tǒng)，設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計以減少維護(hù)。

2 工藝原理

HF+H2O====HF·H2O（通過氫鍵締合力富集）

SiF4+2HF====H2SiF6（與塵中部分結(jié)合氟鹽及膠性）

mHF+nH2SiF6+hH2O=====mHF.nH2SiF6.hH2O

SO3+H2O===H2SO4+Q（與水結(jié)合進(jìn)入循環(huán)吸收液）

3 工藝流程

來自酸法焙燒窯的尾氣通過鑄鐵下料三通進(jìn)入氣化分渣冷卻器，再進(jìn)入混合冷卻塔除去部分煙塵和硫酸霧并移出大量顯熱與潛熱，流出的高濃混酸液進(jìn)入預(yù)沉、PP-PTFE濾清、破飽系統(tǒng)，將大量的膠性、固體物質(zhì)除去，清混酸液循環(huán)噴淋、氣化、富集，溢出酸送往70%硫酸濃縮回收系統(tǒng)。

一、二級降溫吸收后的氣體，然后到二、四級塔循環(huán)降溫吸收，進(jìn)一步將尾氣中的大部分氟及少量硫酸吸收掉。尾氣中殘余的氟和微量硫酸霧以及部分二氧化硫由第三級脫硫器及雙級高效除霧器處理，實現(xiàn)尾氣無煙無害化，用風(fēng)機(jī)由煙囪排出，詳細(xì)流程參見附圖。

少量新水通過水穩(wěn)流系統(tǒng)逆向補(bǔ)入分級增濃，以形成40%混酸的形式回收，此時新水的補(bǔ)入不再向原有凈化噴淋工藝那樣作為冷卻吸收劑使用，而僅作為富集制酸劑使用，除夏季外其它季節(jié)基本不使用水，與傳統(tǒng)技術(shù)有著本質(zhì)的不同。

在多系統(tǒng)的工藝設(shè)計時其基本流程原理一樣，但系統(tǒng)配置不同必須考慮大系統(tǒng)的具體優(yōu)點和缺點。即要考慮單元的可調(diào)節(jié)性也要考慮大系統(tǒng)的集中化優(yōu)勢，發(fā)揮集中焙燒的優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

隨著社會對稀土資源需求量的持續(xù)增加，稀土產(chǎn)量隨之遞增，其精礦冶煉中產(chǎn)生的尾氣所帶來的環(huán)境問題也隨之而來，并成為制約現(xiàn)代稀土行業(yè)發(fā)展的一個重要因素。雖然我國政府已經(jīng)加強(qiáng)了對稀土冶煉中尾氣污染治理的研究，提出了很多回收技術(shù)，也取得了一定的成效，但國家還是有必要持續(xù)加強(qiáng)對稀土企業(yè)的監(jiān)管，確保其相關(guān)治理措施落實到位，促進(jìn)稀土工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：楊西萍（1966-），女，甘肅蘭州人，本科，教授，研究方向：有機(jī)化工技術(shù)。