一种综合处理矿渣和烟气的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种综合处理矿渣和烟气的装置和方法，所述装置包括依次连接的臭氧发生装置、吸收塔、沉淀装置以及结晶装置，所述吸收塔外设有与之连接的矿渣液化装置，所述装置包括至少一个沉淀装置。处理过程中利用臭氧将通入吸收塔内的烟气进行氧化，将矿渣制备成浆料，导入吸收塔对烟气进行吸收，吸收烟气后的浆料固液分离后进入沉淀装置，控制条件对溶液中的有价元素进行沉淀和回收，然后将溶液通入结晶装置，结晶回收硝酸化合物和硫酸化合物。本发明专利技术提供的装置能够在对烟气同时脱硫脱硝的前提下，对矿渣和烟气中的有价物质实现了最大程度的资源化利用，符合以废治废、多污染物同时脱除的治理思路，具有良好的经济效益和应用前景。

A device and method for comprehensive treatment of slag and flue gas

The invention relates to a device and method for comprehensive treatment of slag and flue gas. The device comprises an ozone generating device, an absorption tower, a precipitating device and a crystallizing device connected sequentially. The absorption tower is provided with a slag liquefaction device connected with the device, and the device comprises at least one precipitating device. In the process of treatment, ozone is used to oxidize the flue gas into the absorption tower, slag is prepared into slurry, which is introduced into the absorption tower to absorb the flue gas, slurry after absorption of flue gas is separated from solid to liquid and then into the precipitation device. The valuable elements in the solution are precipitated and recovered under the control conditions. Then the solution is put into the crystallization device, and nitric acid compounds and sulfuric acid compounds are reclaimed by crystallization. Under the premise of simultaneous desulfurization and denitrification of flue gas, the device provided by the invention can realize maximum resource utilization of valuable substances in slag and flue gas, which conforms to the idea of treating waste with waste and removing multi-pollutants simultaneously, and has good economic benefits and application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种综合处理矿渣和烟气的装置和方法
本专利技术属于资源与环境
，具体涉及一种综合处理矿渣和烟气的装置和方法。
技术介绍
火法冶炼工艺是我国有色冶炼中的主流工艺，占比90％以上。由于有色冶炼中矿物通常以硫化物形式存在，且冶炼温度较高，因此其产生的烟气中存在较高浓度的SO2，以及部分NOx。同时，冶炼过程中产生大量的冶炼废渣。目前，常用的对烟气进行末端脱硫的技术包括石灰石-石膏法、氧化镁法、双碱法等湿法技术，以及循环流化床法、密相干塔法等半干法技术；常用的脱硝技术包括选择性催化还原(SCR)法、非选择性催化还原法等还原技术，以及活性炭法等吸附技术。上述技术一般难以同时进行脱硫脱硝，且普遍存在着成本高、副产物综合利用困难等问题，矿渣是矿石经过选矿或冶炼后的残余物，其中含有大量的有价金属。例如铜渣尾矿，其是铜冶炼过程中铜锍渣经浮选提铜后最终产生的工业固体废渣，含有Cu、Fe、Zn、Ca、Si、Ag等大量有价资源。矿渣直接作为废弃物处理会造成资源的浪费，且大量矿渣的堆积还会对环境造成一定压力。针对上述问题，部分企业提出了利用矿渣和烟气同时处理的方式进行烟气的净化和资源的回收。例如CN106914125A公开了一种烟气通过粉磨矿渣除尘脱硫脱硝方法及系统设备，将烟气输送输入粉磨机内底部，并沿粉磨机内腔向上流动；在粉磨机上口加入矿渣料，矿渣料在粉磨机内边研磨、边向下流动，与烟气形成对流、混合，并对矿渣粉进行干燥，烟气中的SO2和NOx与CaO活性物质料粉在烟气余热温度条件下发生物理化学反应，生成CaSO4和Ca(NO3)2，实现脱硫脱硝；烟气脱硫脱硝后通过除尘器收集烟气中的粉尘，粉尘收集作为建筑材料添加剂使用；除尘后的净烟气通过引风机输入烟囱，达标排放。CN204486006U公开了一种矿渣微粉系统低温尾气余热利用装置，包括热风炉、矿渣磨、收粉器、排风机和烟囱，热风炉通过高温烟气管道连接矿渣磨进风口，矿渣磨出料口连接收粉器进料口，收粉器出风口设有排风机，排风机通过尾气排放管道连接烟囱；所述高温烟气管道上设有混风室，所述混风室通过循环风管道连接尾气排放管道。CN106731629A公开了一种利用铜冶炼厂尾矿渣浆液脱硫脱砷汞的方法，废气中的低浓度二氧化硫，有机硫，砷和汞等污染物通过铜尾矿渣浆液后被洗脱下来，有机硫被氧化为含硫物质留在浆液中；二氧化硫被氧化为硫酸，硫酸进一步浸出尾矿渣中的铁和锌；三氧化二砷被氧化形成砷酸铁沉淀；零价汞被氧化为二价汞离子留在溶液中；随着反应的进行，固相中的铁锌元素被浸出，溶液中铁离子和锌离子的浓度不断增加，随之溶液的酸性增强，催化氧化能力逐渐提高；反应完成后，溶液静置分层，底物回收集中送往水泥厂作为水泥生产原料，酸浸液经处理后分别获得含铁物质和金属锌。上述装置和方法虽然实现了对矿渣和烟气的综合处理，但普遍存在着难以同时脱硫脱硝以及有价物质不能完全回收等问题。随着资源的逐渐紧缺和环保压力的增加，在以废治废、多污染物同时脱除的思路下，如何实现对对有价资源的最大化利用，成了资源回收领域亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种综合处理矿渣和烟气的装置和方法，在对烟气同时脱硫脱硝的前提下，对矿渣和烟气中的有价物质实现了最大程度的资源化利用，具有良好的经济效益和应用前景。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种综合处理矿渣和烟气的装置，所述装置包括依次连接的臭氧发生装置、吸收塔、沉淀装置以及结晶装置，所述吸收塔外设有与之连接的矿渣液化装置，所述装置包括至少一个沉淀装置。本专利技术首先利用臭氧发生装置生成臭氧，利用臭氧将烟气中的NO转化为易被吸收的氮氧化物，然后将矿渣制备成浆液通入吸收塔，对烟气同时进行高效的脱硫脱硝。吸收烟气后得到的浆液进入沉淀装置，经过添加试剂等操作，将其中的有价金属元素沉淀并回收。回收后的溶液中含有大量硝酸根和硫酸根，通过控制条件在结晶装置中将其析出。最终在同时高效脱硫脱硝的前提下，实现了对矿渣和烟气最大程度的资源化利用。优选地，所述臭氧发生装置包括臭氧发生器和臭氧分布器，所述臭氧分布器设于和吸收塔连接的烟气通道中。优选地，所述吸收塔上设有烟气入口，顶部设有烟气出口，下部设有进液和出液管路。优选地，所述吸收塔内靠近烟气出口处设有除雾器。优选地，所述吸收塔外连接循环泵。优选地，所述矿渣液化装置包括依次连接的矿渣贮罐、研磨机和调浆槽。优选地，所述吸收塔和沉淀装置之间设有浆液储蓄槽。优选地，所述浆液储蓄槽与沉淀装置之间设有固液分离装置。优选地，所述沉淀装置包括反应装置和固液分离装置。优选地，所述反应装置设有试剂入口。第二方面，本专利技术提供了一种综合处理矿渣和烟气的方法，利用第一方面所述的装置对矿渣和烟气进行综合处理，所述方法包括以下步骤：(1)利用臭氧发生装置将臭氧通入吸收塔中，对通入的烟气进行氧化；(2)利用矿渣液化装置将矿渣制备成浆料，将所得浆料导入吸收塔对步骤(1)氧化后的烟气进行吸收，将吸收烟气后的浆料固液分离；(3)将步骤(2)固液分离后得到的溶液通入沉淀装置，控制条件对溶液中的有价元素进行沉淀，固液分离后回收所得固相；(4)将步骤(3)固液分离后得到的溶液通入结晶装置，结晶回收硝酸化合物和硫酸化合物。优选地，步骤(1)吸收塔中通入的臭氧与烟气中的NOx的摩尔比为(1.5-2):1，例如可以是1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1或2:1，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。优选地，步骤(1)所述氧化的温度为60-100℃，例如可以是60℃、70℃、80℃、90℃或100℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。优选地，步骤(2)所述矿渣为铜渣尾矿。优选地，步骤(3)中采用两个沉淀装置依次对所述吸收烟气后的浆料进行沉淀和回收，具体操作为：将步骤(2)固液分离后得到的溶液通入沉淀装置，向溶液中加入(NH4)2S，沉淀完全后固液分离，回收固相CuS和ZnS，将所得溶液通入另一个沉淀装置，加入氨水，沉淀完全后固液分离，回收固相Fe(OH)3。优选地，步骤(4)在结晶装置中将液相加热浓缩后冷却结晶，得到硫酸铵和硝酸铵。优选地，所述加热浓缩时的温度为50-80℃，例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。优选地，所述加热浓缩后中液相为原溶液体系的40-60％，例如可以是40％、43％、45％、48％、50％、53％、55％、58％或60％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。作为优选的技术方案，本专利技术所述综合处理矿渣和烟气的方法包括以下步骤：(1)利用臭氧发生装置将臭氧通入吸收塔中，控制臭氧与烟气中NOx的摩尔比为(1.5-2):1，在60-100℃下对通入的烟气进行氧化；(2)利用矿渣液化装置将铜渣尾矿将矿渣制备成浆料，将所得浆料导入吸收塔对步骤(1)氧化后的烟气进行吸收，将吸收烟气后的浆料固液分离；(3)将步骤(2)固液分离后得到的溶液通入沉淀装置，向溶液中加入(NH4)2S，沉淀完全后固液分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合处理矿渣和烟气的装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的臭氧发生装置、吸收塔、沉淀装置以及结晶装置，所述吸收塔外设有与之连接的矿渣液化装置，所述装置包括至少一个沉淀装置。

【技术特征摘要】
1.一种综合处理矿渣和烟气的装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的臭氧发生装置、吸收塔、沉淀装置以及结晶装置，所述吸收塔外设有与之连接的矿渣液化装置，所述装置包括至少一个沉淀装置。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述臭氧发生装置包括臭氧发生器和臭氧分布器，所述臭氧分布器设于和吸收塔连接的烟气通道中。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述吸收塔上设有烟气入口，顶部设有烟气出口，下部设有进液和出液管路；优选地，所述吸收塔内靠近烟气出口处设有除雾器；优选地，所述吸收塔外连接循环泵。4.如权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述矿渣液化装置包括依次连接的矿渣贮罐、研磨机和调浆槽。5.如权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述吸收塔和沉淀装置之间设有浆液储蓄槽；优选地，所述浆液储蓄槽与沉淀装置之间设有固液分离装置。6.如权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述沉淀装置包括反应装置和固液分离装置；优选地，所述反应装置设有试剂入口。7.一种综合处理矿渣和烟气的方法，其特征在于，利用权利要求1-6任一项所述的装置对矿渣和烟气进行综合处理，所述方法包括以下步骤：(1)利用臭氧发生装置将臭氧通入吸收塔中，对通入的烟气进行氧化；(2)利用矿渣液化装置将矿渣制备成浆料，将所得浆料导入吸收塔对步骤(1)氧化后的烟气进行吸收，将吸收烟气后的浆料固液分离；(3)将步骤(2)固液分离后得到的溶液通入沉淀装置，控制条件对溶液中的有价元素进行沉淀，固液分离后回收所得固相；(4)将步骤(3)固液分离后得到的溶液通入结晶装置，结晶回收硝酸化合物和硫酸化合物。8.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱廷钰，王健，赵海楠，徐文青，
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