一种同时脱硝脱重金属的方法技术

本发明专利技术公开了一种同时脱硝脱重金属的方法，属于烟气净化技术领域。本发明专利技术所述方法将含有氮氧化物（NO，NO2）和重金属（Hg、As、Cd、Pb）烟气氧化后，以硫化铵溶液为吸收剂，吸收净化烟气。含有氮氧化物和重金属烟气经预处理后，用臭氧氧化，通入硫化铵溶液反应；其中重金属以硫化物的形式沉淀下来，氮氧化物被转化为硝酸铵，硫化铵被转化为硫酸铵和硫磺；反应完成后，通过分离，过滤得到重金属沉淀物和硫磺；滤液经中和，蒸发，结晶和干燥处理得到硫酸铵和硝酸铵的混合肥料，混合肥料可作为产品出售。本发明专利技术工艺简单，易操作，脱硝脱重金属效果好，可为协同脱硫脱硝脱重金属研究作基础，具有很好的工业化应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于烟气净化

技术介绍
铅锌冶炼，钢铁企业为氮氧化物和重金属的排放源，烟气脱硝脱重金属受到越来越多的关注，《重点区域大气污染防治“十二五”规划》明确要求全面开展氮氧化物污染防治，积极开展烟气脱硝示范工程建设，2013年9月发布的《大气污染防治行动计划》更是要求加快重点行业脱硝改造。冶炼工业产生大量的污染物，如硫氧化物，氮氧化物，粉尘和重金属等，对环境和人类健康产生巨大危害。一般冶炼烟气经过湿法脱硫后，可以脱除大部分重金属，但排放到大气的尾气中仍含有以汞为主的重金属，其余重金属为铅，镉，砷等，很难达标排放和深度脱除。国内外烟气脱硝技术研究中，主要以选择性催化还原法(SCR)、非选择性催化还原(SNCR)为主；选择性催化还原法(SCR)的优点是脱硝效率高，单独使用时脱硝效率达到80%以上，但是SCR法的投资成本和运行费用太高，企业难以承受；非选择性催化还原(SNCR)特点是脱硝效率低，单独使用时脱硝效率达到50%~60%以上，投资成本和运行费用适中，但尾气不能达到国家环保排放标准。CN104174265A“炭系还原剂SCR脱硝技术消减高温煅烧NOx的方法”提出制备CO，H2为主的气态炭系还原剂，一部分用于物料煅烧高温烟气出口进行一次高温脱硝将高温烟气中NOx还原为惰性N2,另一部分用于SCR脱硝塔的二次催化脱硝。虽然脱硝反应温度有所降低，达到了脱硝效果，但增加了气态炭系还原剂的使用，使得运行费用和操作难度相应的提高了，而且CO和H2都是易燃易爆气体，存在安全风险。尽管加装脱重金属设备后有利于烟气中重金属的脱除，但零价汞依然较难脱除，近20%~30%排放到大气中，造成严重的环境污染。每年仅仅因重金属污染而减产的粮食达到1000多万吨，被重金属污染的粮食每年也多达1200万吨，合计经济损失至少200亿。因此，开发一种操作方便，运行成本低，设备要求低的多种污染物同时脱除技术成为烟气净化领域人员努力的方向。基于这些问题本专利技术提出用硫化铵法脱硝脱重金属，不仅能达到较好的脱硝脱重金属目的，且操作简单，投资运行费用低，得到的硫磺，氮肥可作为产品出售，抵消部分投资成本，可降低了企业的生产压力。
技术实现思路
本专利技术公开，该方法将含有氮氧化物和重金属(Hg、As、Cd、Pb)的烟气预处理后，经臭氧氧化，通入硫化铵溶液反应，吸收过程中需控制溶液pH值在7.5以下，防止产生硫化氢气体，造成二次污染；吸收液、重金属硫化物、硫磺通过分离工艺技术处理；吸收液经中和，蒸发，结晶和干燥处理得到硫酸铵和硝酸铵的混合肥料；该技术可以回收利用生产排放废气中的氮氧化物和重金属，对节能减排，环境保护，资源综合利用等技术都是重大突破。本专利技术所述同时脱硝脱重金属的方法，具体包括以下步骤: (1)工业炉窑尾气经除尘、水洗处理后将烟气温度冷却到50°C以下； (2)将步骤(I)处理的烟气经臭氧氧化，烟气中的NO被转化为NO2,取°被氧化为HgO; (3)在硫化铵溶液中加入硫酸氢铵、硫酸铵和硝酸铵的混合溶液调节pH值到7~7.5得到硫化铵喷淋溶液，硫化铵喷淋溶液中硫化铵的质量百分比浓度为8%-25% ; (4)将经步骤(3)中臭氧氧化后的烟气与质量百分比浓度为8%-25%的硫化铵喷淋溶液接触反应，吸收反应过程中通过补加硫化铵的方式控制吸收液的pH值在5~7.5之间； (5)反应完成后重金属沉淀物经抽滤、离心分离后沉淀物返回原料库，吸收液经过滤回收得到硫磺；滤液中加入氨水、碳酸铵或碳酸氢铵调节PH值到6.0-7.0，然后将滤液蒸发浓缩、结晶、分离干燥后得到硫酸铵和硝酸铵的混合物。优选的，本专利技术步骤(2)所述臭氧氧化通入臭氧的体积百分比为烟气的0.1°/『5%。优选的，本专利技术步骤(3 )所述硫酸铵和硝酸铵混合溶液中硫酸氢铵、硫酸铵和硝酸铵的质量比为2:1:1~5:1:1。优选的，本专利技术步骤(5)中蒸发温度为110°C ~120°C，结晶温度为30°C ~40°C。吸收反应开始时，溶液pH值较高，吸收氮氧化物烟气中会释放出H2S气体，为了避免二次污染，向初始(NH4) 2S吸收液中加入一定量的pH值为4~7的调节液，使pH值降低到7.5以下；调节液为含有硫酸氢铵、硫酸铵和硝酸铵的混合溶液，三种物质的质量浓度比为2:1:1-5:1:1 ;随着吸收反应的进行，吸收液的pH会降低，在pH降低到5的时候，向吸收液中补加(NH4) 2S溶液，来控制吸收液的pH值在5~7.5的范围内，此范围吸收效果最佳。吸收液在吸收塔内由特制的漩涡喷头雾化，烟气通过雾状(NH4)2S溶液后，NOjP重金属被洗涤下来。本专利技术所述同时脱硝脱重金属原理如下: 1、吸收:采用(NH4)2S溶液吸收烟气中的N0X，同时(NH4)2S吸收液能够有效的去除Hg、As、Cd、Pb等重金属氧化物。吸收反应过程如下: (1)氮氧化物和Hg°被臭氧氧化反应:N0+03— NO 2+02Hg°+03- Hg0+02 (2)硫化铵溶液吸收反应: NO2+ (NH4) 2S 一 (NH4) 2S04+N2 no2+h2o 一 ΗΝ02+ΗΝ03 ΗΝ02— H ++N02hno3— h ++no3(NH4) 2S+H+— H 2S+NH:2H2S + NO2 — 2S + N2 + 2H20N0+N02+2NH40H 一 2 NH4NO2(NH4) 2S+Pb0+H20 — PbS I +2 (NH4) OH(NH4) 2S+HgO +H2O — HgS I +2 (NH4) OHS02+H20+ HgO — HgSO4 I(NH4) 2S+Cd0+H20 — CdS I +2 (NH4) OH 4 (NH4) 2S +As203+3H20 — As2S3 I +3 (NH 4) OH+ (NH4) HS (NH4) 2S+PbO +H2O — PbS I +2 (NH4) OH 3N02+H20 — 2HN03+ NO 2N0+02— 2N0 23(NH4) 2S + 8HN03— 6NH 4N03 +3S + 2N0 + 4H20(NH4) 2S04+ HN03— NH 4N03+ NH4HSO4 2、抽滤:Hg、As、Cd、Pb的重金属硫化物均为沉淀物，在槽的底部聚集，通过抽滤将沉淀物除去，沉淀物与原料混合重新利用。3、过滤:吸收液经过压滤得到硫磺。4、中和:在吸收液被引出后，溶液中含有NH4HSO4, (NH4) #04和NH 4N03，将吸收液用氨水、碳酸铵或碳酸氢铵中和，使吸收液中的NH4HSO4全部转变成(NH4)2SO4并调节pH值到6.0-7.0之间。反应过程如下: NH3 + NH4HSO4 = (NH4) 2S04NH4HCO3 + NH4HSO4 = (NH4) 2S04 + CO2 + H2O 5、蒸发浓缩:硫酸铵和硝酸铵的混合液于110°C ~120°C蒸发浓缩至原体积的30°/『40%。6、结晶干燥:浓缩后的硫酸铵和硝酸铵混合液冷却到30°C ~40°C结晶。结晶母液经离心分离，得到含水3-5%的硫酸铵和硝酸铵的混合结晶物，干燥后保存，混合肥料的氮含量多20%，达到《副产硫酸铵》(DL/T808-2002)国家标准。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同时脱硝脱重金属的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）工业炉窑尾气经除尘、水洗处理后将烟气温度冷却到50℃以下；（2）将步骤（1）处理的烟气经臭氧氧化；（3）在硫化铵溶液中加入硫酸氢铵、硫酸铵和硝酸铵的混合溶液调节pH值到7~7.5得到硫化铵喷淋溶液，硫化铵喷淋溶液中硫化铵的质量百分比浓度为8%‑25%；（4）将经步骤（3）中臭氧氧化后的烟气与质量百分比浓度为8%‑25%的硫化铵喷淋溶液接触反应，吸收反应过程中通过补加硫化铵的方式控制吸收液的pH值在5~7.5之间；（5）反应完成后重金属沉淀物经抽滤、离心分离后沉淀物返回原料库，吸收液经过滤回收得到硫磺；滤液中加入氨水、碳酸铵或碳酸氢铵调节 pH值到6.0‑7.0，然后将滤液蒸发浓缩、结晶、分离干燥后得到硫酸铵和硝酸铵的混合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王学谦，王郎郎，宁平，马懿星，李林，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53