利用高浓度SO2烟气浸出锰矿浆制取锰产品的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种利用高浓度SO2烟气浸出锰矿浆制取锰产品的工艺方法，其主要内容为，高浓度SO2烟气由多级喷淋塔的第一级塔段进入，锰矿浆液由多级喷淋塔的末级塔段进入，在每一级塔段内，烟气从塔段的下部进入，与由顶部通过喷淋下来的来的锰矿浆液进行接触反应，在塔底鼓入适当的空气，以强化脱硫与锰的浸出。经充分浸出的锰矿浆液最后由第一级塔段排出，得到硫酸锰溶液产品，经充分脱硫烟气由最末一级塔段排出，SO2含量达标直接排入大气，未达标的进入深度脱硫塔继续脱出气体中的SO2，直至达标排放。接触反应的操作温度为70℃～85℃，pH为2-3。本发明专利技术的方法具有资源利用率高、脱硫效率高、锰浸出率高和对氧化锰矿适应性强、成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及湿法冶金和烟气硫资源化污染治理
，特别涉及利用高浓度SO2烟气浸出锰矿中的锰制取锰产品的工艺方法。技术背景目前很多工业窑炉排放的烟气，烟气中SO2的浓度很高，如有色金属冶炼、高含硫矿渣煅烧(锰渣煅烧)等产生的烟气，SO2的重量含量常高达15000～25000mg/m3，直接排放会导致严重的环境污染，因此所有这些烟气必须进行有效处理后方可达标排放。随着日益提高的环境保护标准，目前国内外研究开发了很多烟气脱硫方法，如石灰石石膏法。但大多数方法无法实现烟气中硫资源的有效利用，导致严重了资源浪费。近年来为了有效利用烟气中的硫资源，研究者们也做了很多相关的研究，提出的最有效的方法是采用制酸法来利用烟气中的SO2，也基于此开发出各种前处理工艺，如“KatX”工艺、“双进料”工艺、“等温”工艺、“流化床”工艺、LURECTM工艺等。利用SO2制酸，即将烟气中高浓度的二氧化硫通过催化氧化成三氧化硫后，与水反应制取硫酸，是目前应用最广泛的工艺。但通过催化氧化制取的硫酸，一般为浓度不高的稀硫酸，而稀硫酸产品存在市场、用户、储存和运输等诸多问题，因此使得该工艺的推广应用，在很多地方受到限制。在现有的烟气脱硫技术中，软锰矿湿法烟气脱硫被证明是一种有效的烟气脱硫技术，在一定的温度条件下，在脱出烟气中二氧化硫的同时，使软锰矿中的MnO2与烟气中的SO2有效充分反应制备硫酸锰产品。对于利用SO2浸出锰矿中锰制备硫酸锰产品，有文献报到在利用SO2浸出软锰矿中的锰制取电解锰的过程中，用于制取硫酸锰溶液的反应设备提及到板式塔、湍球塔、填料塔、喷射鼓泡塔等，但没有公开具体操作工艺参数，并且是针对低浓度的二氧化硫烟气，主要的目的是脱出烟气中的二氧化硫，治理烟气污染，锰矿中锰的浸出率不高，通常不超过90％。据专利技术人所知，在软锰矿湿法烟气脱硫
，还未见针对高浓度的二氧化硫烟气，以喷淋塔作为反应设备，通过烟气浸出锰矿浆中的锰制取硫酸锰溶液的文献报道。人们通常认为，以喷淋塔作为烟气浸出锰矿浆中的锰反应设备，喷头喷孔易堵塞，因而不被采用。
技术实现思路
针对烟气浸取锰矿浆制取硫酸锰产品的技术现状与不足，本专利技术的目的旨在提出一种新的高浓度SO2烟气脱硫和资源化利用相结合的、脱硫效率高、锰利用率高、无二次污染的利用高浓度SO2烟气浸出锰矿浆制取锰产品的工艺方法。本专利技术的上述目的通过由下述技术方案构成的利用高浓度SO2烟气浸出锰矿浆制取锰产品的工艺方法来实现：SO2浓度不低于15000mg/m3的烟气由多级喷淋塔的第一级塔段进入，液固重量比为4:1～9:1、温度为50℃～70℃的锰矿浆液由多级喷淋塔的末级塔段进入，锰矿浆液与烟气在多级塔各级塔段之间逆向流动，锰矿浆液与烟气的液气比为20～30L/m3，在多级喷淋塔的每一级塔段内，来自烟气源或上一级塔段的烟气从塔段的下部进入，与由顶部喷淋下来的来自浆液池或下一级塔段的锰矿浆液进行接触反应，以脱出烟气中的SO2，浸出锰矿中的锰，锰矿浆液于每一级塔段内循环喷淋与烟气接触反应，接触反应的温度为70℃～85℃，pH为2-3,在塔底鼓入适当的空气,以强化脱硫与锰的浸出；锰矿浆液于本级塔段内充分浸出之后进入上一级塔段，最后由第一级塔段排出，得到硫酸锰溶液产品；烟气于本级塔段内充分脱出SO2之后进入下一级塔段，最后由最末一级塔段排出，SO2含量达标直接排入大气，未达标的进入深度脱硫塔继续脱出气体中的SO2，直至达标排放。在本专利技术的上述技术方案中，所制取的锰产品可以为硫酸锰溶液，也可以是将硫酸锰溶液用于制取硫酸锰或电解金属锰，优选硫酸锰或电解金属锰。当制取的锰产品为硫酸锰产品，可进一步地将由第一级塔段排出的硫酸锰溶液送入到硫酸锰生产工段，经净化除杂和固液分离后用于制取硫酸锰产品，尾液返回脱硫浆液配制工艺段用于配制锰矿浆液。当制取的锰产品为电解锰产品，可在上述技术方案的基础上，将由第一级塔段排出的硫酸锰溶液送入到电解锰生产净化工段，经过净化除杂和固液分离制成合格的电解锰中性液，之后送入电解槽进行电解反应制取电解锰，电解产生的电解阳极液返回配浆工段配制锰矿浆液。所制取的锰产品为硫酸锰产品与电解锰产品，制取硫酸锰产品与电解锰产品的尾液，返回脱硫浆液配制工艺段用于配制锰矿浆液，可以使各项资源都得到充分回收利用。在本专利技术的上述技术方案中，当由第一级喷淋塔排出的硫酸锰溶液锰浸出率低于设计要求，可将硫酸锰溶液送如到深度浸锰槽，加入硫酸进行深度浸锰反应，使锰浸出率达到设计要求。所述硫酸一般为浓硫酸。专利技术人在本专利技术的研究中发现，提高烟气中氧浓度可以有效促进锰离子的催化性能，同时抑制连二硫酸锰的产生。因此，在本专利技术的上述技术方案中，在每级吸收塔底鼓入适当的空气，以强化烟气二氧化硫在液相中的催化反应，提高脱硫效率和锰矿浆液中锰的浸出，同时抑制连二硫酸锰的生成。鼓入的空气量根据烟气中的氧含量和二氧化硫浓度确定。在本专利技术的上述技术中，锰矿浆液于多级喷淋塔各级塔段的循环时间，优先采取于第一级塔段内循环喷淋90min～150min，于第二级塔段内循环喷淋60min～90min，于第三级塔段内及其以后的各级塔段内循环喷淋30min～60min。锰矿浆液于多级喷淋塔各级塔段的循环，是由位于塔段底部的液池、循环泵和位于塔段顶部的喷头通过接管构成。由于每级塔段设置有循环泵，锰矿浆液循环有足够的压力，所述喷头为旋流式喷头，喷头不易堵塞，可保证多级喷淋塔长期安全运行。在本专利技术的上述技术中，所述多级喷淋塔优先选用从下向上设计有多级喷淋塔段的整体结构喷淋塔，具体喷淋塔的级数可根据进口烟气SO2浓度、锰矿品质以及配浆工艺多种因素综合确定。多级喷淋塔的塔段一般不少于3级，但也不易太多，太多了结构复杂，一般设不多于6级。在本专利技术的上述技术中，可通过调整锰矿浆液的液固重量比和锰矿浆液与烟气的液气比，使最终得到的硫酸锰溶液中的Mn含量大于40g/L。在本专利技术的上述技术中，配制锰矿浆液的锰矿粉优先选用过100目筛的锰矿粉，过筛率不低于95％。在本专利技术的上述技术中，制备锰矿粉的锰矿可以为软锰矿，或者以含MnO2为主，同时含有Mn2O3、Mn3O4和MnCO3等成分的复合氧化锰矿。在本专利技术的上述技术中，锰矿浆液内的MnO2与烟气中的SO2直接反应生成MnSO4，配制锰矿浆液的尾液中的Mn2+、反应生成的Mn2+和锰矿浆液中的Fe3+可以在有氧环境下将协同催化氧化SO2生成硫酸，加快氧化锰矿中Mn2O3、M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用高浓度SO2烟气浸出锰矿中锰浆制取锰产品的工艺方法，其特征在于：SO2浓度不低于15000mg/m3的烟气由多级喷淋塔的第一级塔段进入，液固重量比为4:1～9:1、温度为50℃～70℃的锰矿浆液由多级喷淋塔的末级塔段进入，锰矿浆液与烟气在多级塔各级塔段之间逆向流动，锰矿浆液与烟气的液气比为20～30L/m3，在多级喷淋塔的每一级塔段内，来自烟气源或上一级塔段的烟气从塔段的下部进入，与由塔段顶部喷淋下来的来自浆液池或下一级塔段的锰矿浆液进行接触反应，以脱出烟气中的SO2，浸出锰矿中的锰，锰矿浆液于每一级塔段内循环喷淋与烟气接触反应，接触反应的温度为70℃～85℃，pH为2‑3,在塔底部鼓入空气，以强化脱硫与锰的浸出；锰矿浆液于本级塔段内充分浸出之后进入上一级塔段，最后由第一级塔段排出，得到硫酸锰溶液产品；烟气于本级塔段内充分脱出SO2之后进入下一级塔段，最后由最末一级塔段排出，SO2含量达标直接排入大气，未达标的进入深度脱硫塔继续脱出气体中的SO2，直至达标排放。

【技术特征摘要】
1.一种利用高浓度SO2烟气浸出锰矿中锰浆制取锰产品的工艺方法，其特征在
于：SO2浓度不低于15000mg/m3的烟气由多级喷淋塔的第一级塔段进入，液固重量
比为4:1～9:1、温度为50℃～70℃的锰矿浆液由多级喷淋塔的末级塔段进入，锰矿浆
液与烟气在多级塔各级塔段之间逆向流动，锰矿浆液与烟气的液气比为20～30L/m3，
在多级喷淋塔的每一级塔段内，来自烟气源或上一级塔段的烟气从塔段的下部进入，
与由塔段顶部喷淋下来的来自浆液池或下一级塔段的锰矿浆液进行接触反应，以脱出
烟气中的SO2，浸出锰矿中的锰，锰矿浆液于每一级塔段内循环喷淋与烟气接触反应，
接触反应的温度为70℃～85℃，pH为2-3,在塔底部鼓入空气，以强化脱硫与锰的浸
出；锰矿浆液于本级塔段内充分浸出之后进入上一级塔段，最后由第一级塔段排出，
得到硫酸锰溶液产品；烟气于本级塔段内充分脱出SO2之后进入下一级塔段，最后
由最末一级塔段排出，SO2含量达标直接排入大气，未达标的进入深度脱硫塔继续脱
出气体中的SO2，直至达标排放。
2.根据权利要求1所述的利用高浓度SO2烟气浸出锰矿中的锰制取锰产品的工
艺方法，其特征在于：将由第一级塔段排出的硫酸锰溶液送入到硫酸锰生产工段，经
净化除杂和固液分离后用于制取硫酸锰产品，尾液返回脱硫浆液配制工艺段用于配制
锰矿浆液。
3.根据权利要求1所述的利用高浓度SO2烟气浸出锰矿中的锰制取锰产品的工
艺方法，其特征在于：将由第一级塔段排出的硫酸锰溶液送入到电解锰生产净化工段，
经过净化除杂和固液分离制成合格的电解锰中性液，之后送入电解槽进行电解反应制
取电解锰，电解产生的电解阳极液返回配浆工段配制锰矿浆液。
4.根据权利要求1所述的利用高浓度SO2烟气浸出锰矿中的锰制取锰产品的工
艺方法，其特征在于：在每级吸收塔段底部鼓入空气，以强化烟气二氧化硫在液相中
的催化反应，提高脱硫效率和锰浆中锰的浸出，同时抑制连二硫酸锰的生成，鼓入的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋文举，杨林，朱晓帆，李建军，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51