一种高温烟气的除砷方法技术

技术编号:17451361 阅读:47 留言:0更新日期:2018-03-14 16:58
一种高温烟气的除砷方法,属于材料制备、冶金废气处理技术领域。该方法是采用难溶性亚硫酸镁、亚硫酸钙、亚硫酸锶、亚硫酸钡等亚硫酸盐为吸收剂,在高温下和烟气中的气态As2O3进行反应,生成亚砷酸盐、砷酸盐和SO2。该方法可以在烟气中共存大量SO2的情况下对As2O3进行去除,避免了湿法洗涤烟气中As和F时产生大量污酸和危废的问题,所生成的SO2可用于制备硫酸,比较适合对铜冶炼高温含砷烟气进行处理。

A method of removing arsenic from high temperature flue gas

A method for removing arsenic from high temperature flue gas belongs to the field of material preparation and metallurgical waste gas treatment. The method uses insoluble Magnesium Sulfate, calcium sulfite, strontium sulfite and sulfite barium sulfate as absorbent. It can react with gaseous As2O3 in flue gas to generate arsenite, arsenate and SO2 at high temperature. This method can be a large number of SO2 in the flue gas under the condition of coexistence of As2O3 removal, avoid wet scrubbing flue gas As and F produce a lot of waste acid and hazardous waste problems generated by SO2 can be used in the preparation of sulfuric acid, suitable for high temperature flue gas containing arsenic and copper smelting process.

【技术实现步骤摘要】
一种高温烟气的除砷方法
本专利技术涉及一种高温烟气中砷的去除方法,属于材料制备、冶金废气处理

技术介绍
有色金属(Cu、Ni、Zn、Pb等)在催化、材料、电力电缆、精细化工、军工方面具有广泛的应用,其冶炼工业成为我国支柱产业之一,其中尤其以Cu冶炼最为重要。随着Cu资源的日渐消耗,目前大多数铜矿原料都含有一定量的As元素,导致铜冶炼过程中As的污染和治理成为影响工艺稳定性和经济性的重要因素。火法炼铜的过程中,不论使用何种工艺制备铜锍,总会发生大量As进入烟气而挥发排出的现象,虽然不同炼铜工艺中烟气和渣料中As的浓度不尽相同,但进入烟气中的As的含量都已经达到必须认真处理和去除的浓度范围,否则烟气中的As会使制酸工段的钒催化剂发生中毒。火法炼铜的烟气常常温度高于1200℃,其中含有气态As2O3,同时含有大量SO2(可高达20%),经过余热锅炉后温度降至400℃,然后进入高温电除尘器,去除其中的粉尘颗粒,然后通过动力波洗涤等一系列复杂操作去除烟气中的残余粉尘、As和F,洗涤液消耗少量烟气中的SO2/SO3后产生大量的污酸,而洗涤后烟气则被送去制备硫酸。所产生的污酸中含Cu、Pb、Zn、As、F等多种元素,需要经过Na2S沉淀、FeSO4+Ca(OH)2絮凝沉淀等一系列处理工艺对污酸加以沉淀、中和,除了产生的Pb滤饼和As滤饼可以进一步提纯利用以外,最终还产生大量含低浓度As的危险固体废弃物,而且随着操作工况的波动,污酸处理常常不能实现达标排放,尤其是当我国加入水俣公约后,更加严苛的As排放限制将给有色冶金企业带来极大的环保压力,因此含As的烟气的洗涤和污酸治理实属铜冶炼企业的老大难问题。As曾经作为一种铜冶炼的资源化副产品可以找到销路,主要用于木材防腐、玻璃澄清剂和农药。然而随着世界各国对As毒性的认识不断深入,As的这些工业用途均被日益禁止,各行业的工业企业也找到了相关无毒替代产品以避免使用高毒的As化物,因此As资源化的努力已经不再具有任何市场意义。仅仅在高纯砷和GaAs等极其特殊材料领域仍然存在As的需求,但其需求量微乎其微。综上可知,由于铜冶炼高温烟气中存在大量的As,导致烟气必须通过复杂冗长的洗涤工艺进行处理,从而产生了大量的废液、废水和废渣。因此工业上急需一种能在高温条件和SO2共存情况下直接去除气态As2O3的新工艺。这样可以大大减少污酸的产生量,免除后续复杂冗长的治理工序。之所以要求在高温下,是因为铜冶炼烟气酸露点很高,如果温度过低则会发生硫酸结露和As2O3的凝华固化,导致严重的设备腐蚀和堵塞。针对As2O3的吸收,人们常常通过使用碱性化合物来形成砷酸盐的方法来固定As,但是As2O3作为弱酸性氧化物,其酸度远远低于SO2,因此这些技术方案完全无法对共存于高浓度SO2中的气态As2O3加以固定和去除。因此目前尚无高温下SO2共存时去除气态As2O3的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过一种新方法实现高温下、SO2共存条件下的气相As2O3去除,从而显著降低铜冶炼高温烟气洗涤净化的操作难度,缩短现有流程,减少固体废弃物和污酸类废液的产生量。本专利技术的目的是通过如下的技术方案实现的:将难溶性的亚硫酸盐粉末通过造粒设备制作成为颗粒吸收剂,将颗粒吸收剂填充于固定床或者移动床或者流化床中,在高温下对含气态As2O3的烟气进行吸收,在吸收过程中亚硫酸盐和气态As2O3发生反应,形成亚砷酸盐、砷酸盐和SO2,从而实现对As2O3的吸附固定,所述难溶性亚硫酸盐为亚硫酸镁、亚硫酸钙、亚硫酸锶、亚硫酸钡、亚硫酸锌。本专利技术的技术特征还在于:所使用的难溶性亚硫酸盐经过造粒后的颗粒尺寸为0.5mm~30mm。本专利技术的技术特征还在于:所用于脱除气态As2O3的反应温度范围为350~650℃,优选反应温度范围为400~640℃。本专利技术的技术特征还在于:所用于脱除气态As2O3的难溶性亚硫酸盐为亚硫酸钙。本方法在较宽温度范围内均具有较好的As2O3脱除性能,且脱除As2O3时可产生SO2气体,不会污染需要制酸的烟气,还可以实现亚硫酸盐中硫元素的资源化,此外,当使用亚硫酸钙为除As剂时,其来源广泛,成本低廉。其反应方程如下:3CaSO3+O2+As2O3→Ca3(AsO4)2+3SO2具体实施方式本专利技术提供的一种高温烟气的除砷方法,其具体技术方案如下:将难溶性的亚硫酸盐粉末通过造粒设备制作成为颗粒吸收剂,将颗粒吸收剂填充于固定床或者移动床或者流化床中,在高温下对含气态As2O3的烟气进行吸收,在吸收过程中亚硫酸盐和气态As2O3发生反应,形成亚砷酸盐、砷酸盐和SO2,从而实现对As2O3的吸附固定,所述难溶性亚硫酸盐为亚硫酸镁、亚硫酸钙、亚硫酸锶、亚硫酸钡、亚硫酸锌。本专利技术的技术特征还在于:所使用的难溶性亚硫酸盐经过造粒后的颗粒尺寸为0.5mm~30mm。本专利技术的技术特征还在于:所用于脱除气态As2O3的反应温度范围为350~650℃,优选反应温度范围为400~640℃。本专利技术的技术特征还在于:所用于脱除气态As2O3的难溶性亚硫酸盐为亚硫酸钙。下面举出几个具体实施例,以进一步理解本专利技术。实施例1:将10kg亚硫酸钙用造粒机制成0.5cm的小球,填充于固定床中,在空速10000/hr的条件下处理铜冶炼烟气,其中含SO28.02%,含As120ppm,温度400℃,经处理后As含量为10ppm,亚硫酸钙的最终转化率为25.7%。实施例2:将50kg亚硫酸镁加水制成膏状,用筛板挤出后切割为棒状,长度为5mm~1cm,直径2mm,烘干后填充于固定床中,在空速20000/hr的条件下处理铜冶炼烟气,其中含SO27.45%,含As98ppm,温度600℃,经处理后As含量为17ppm,亚硫酸镁的最终转化率为19.2%。实施例3:将10kg亚硫酸锶用造粒机制成0.5mm的小颗粒,填充于流化床中,在空速30000/hr的条件下处理铜冶炼烟气,其中含SO26.77%,含As87ppm,温度650℃,经处理后As含量为14ppm,亚硫酸钙的最终转化率为17.7%。实施例4:将50kg亚硫酸钙用造粒机制成3cm的小球,填充于固定床中,在空速10000/hr的条件下处理铜冶炼烟气,其中含SO28.02%,含As150ppm,温度4800℃,经处理后As含量为21ppm,亚硫酸钙的最终转化率为15.2%。实施例5:实施例1:将80kg亚硫酸钡用造球机制成0.8cm的小球,填充于移动床中,在空速18000/hr的条件下处理铜冶炼烟气,其中含SO215.3%,含As94ppm,温度350℃,经处理后As含量为12ppm,亚硫酸钙的最终转化率为22.4%。本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种高温烟气的除砷方法,其具体技术方案如下:将难溶性的亚硫酸盐粉末通过造粒设备制作成为颗粒吸收剂,将颗粒吸收剂填充于固定床或者移动床或者流化床中,在高温下对含气态As2O3的烟气进行吸收,在吸收过程中亚硫酸盐和气态As2O3发生反应,形成亚砷酸盐、砷酸盐和SO2,从而实现对As2O3的吸附固定,所述难溶性亚硫酸盐为亚硫酸镁、亚硫酸钙、亚硫酸锶、亚硫酸钡、亚硫酸锌。

【技术特征摘要】
1.一种高温烟气的除砷方法,其具体技术方案如下:将难溶性的亚硫酸盐粉末通过造粒设备制作成为颗粒吸收剂,将颗粒吸收剂填充于固定床或者移动床或者流化床中,在高温下对含气态As2O3的烟气进行吸收,在吸收过程中亚硫酸盐和气态As2O3发生反应,形成亚砷酸盐、砷酸盐和SO2,从而实现对As2O3的吸附固定,所述难溶性亚硫酸盐为亚硫酸镁、亚硫酸钙、亚硫酸锶、亚硫酸钡、亚硫酸锌。2.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘海弟陈运法
申请(专利权)人:中国科学院过程工程研究所
类型:发明
国别省市:北京,11

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