烟气制酸中的污酸处理方法

1、化学与生物工程2006,Vol.23N o.12Ch emistry &B ioengin eerin g55收稿日期:2006-09-06作者简介:李敦顺(1963-,男,湖北武汉人,高级工程师,从事环境保护及分析检测工作;通讯联系人:易求实,教授,从事复杂物质分离提纯和精细化学品制备研究。E mail:yiqiushi126.co m 。烟气制酸中的污酸处理方法李敦顺1,易求实2,马明兰2(1.大冶有色金属有限责任公司,湖北大冶435100;2.武汉科技大学中南分校,湖北武汉430223摘 要:介绍了有色冶炼尾气净化中产生的污酸处理现状,并对去除其中重金属及氟的方法进行了比较和评价。指出洗

2、净水闭路循环是污酸处理的科学和合理的方式,对如何实现洗净水闭路循环处理进行了论述。关键词:污酸;处理;闭路循环中图分类号:X 703 1 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(200612-0055-02环境污染物中,重金属汞、镉、铅、铬以及类金属砷,可通过呼吸道、消化道和皮肤等各种途径被吸收,对人和动物危害极为严重1。由于重金属不能被微生物降解,在环境中只能发生各种形态之间的相互转化,所以,重金属污染的消除往往十分困难,其影响和危害成为人们关注的问题2。据估计,有色冶金系统每年约有1万t 以上的砷进入烟气3,如果不进行处理,将使2000亿m 3以上(相当于4条黄河的年流量的水砷含量达

3、到50 g L -1以上,不进行处理则不能饮用。在利用烟气制硫酸的过程中,其中的砷、镉、氟等又转移到洗涤烟气产生的 污酸 中,因此,有效回收污酸中包括砷、镉在内的重金属及氟,实际上就是控制了有色冶炼中最重要的污染源。1 污酸处理方法41 1 硫酸亚铁-石灰法硫酸亚铁-石灰法是用石灰中和污酸并调节pH 值,利用硫酸亚铁中的铁能与砷生成难溶盐、铁的氢氧化物具有强大的吸附和絮凝能力的特性,达到去除污酸中砷、镉等有害重金属的目的,在此过程中氟也能同时被去除5,6。杜冬云等在一种去除水中重金属的专利技术7的基础上针对砷含量8000mg L-1、镉含量165m g L -1的高砷高镉污酸废水,提出新改进的

4、铁盐法,能确保砷、镉的达标排放,砷的去除率达到99 99%。硫酸亚铁-石灰法处理污酸产生的渣量很大,砷等重金属在渣中呈稀散分布。以20万t a -1计,每年约产生7万t 湿废渣,砷、镉等资源再回收困难,废渣的无泄漏永久存放也难以实现,二次污染随时都可发生。1 2 硫化法硫化法是用可溶性硫化物与重金属反应,生成难溶硫化物,将其从污酸中除去。硫化渣中砷、镉等含量大大提高,在去除污酸中有毒重金属的同时实现了重金属的资源化,这类反应可在pH 值较低的条件下发生,留下的稀酸可用于磷肥生产8。硫化法去除砷、镉的效果不太显著,处理后的污酸中砷含量有的达到100mg L-19。金隆铜业公司等研究采用了中和-硫

5、化-氧化工艺10,将硫化法的砷去除率提高到95%以上,剩下的5%仍采用铁盐-石灰法处理。1 3 污酸处理方法讨论由于重金属和氟的不可降解性的特点,防止在处理过程产生的废渣废水成为新的污染源,是治理方案或工艺流程设计必须考虑的重点。对于重金属污染物,重点考虑资源化回收,对于硫酸,首先考虑无害化再兼顾资源化。资源化回收工作不仅存在技术问题,也涉及环境政策问题,例如,污酸硫化渣中砷含量可达52%,但由于白砒价格太低,仍采用水泥固化后弃置11。污酸有害成分复杂,近期内很难用单一药剂或单一手段轻易去除。在处理水中高浓度有害重金属方面,虽然已有多种有机制剂问世,但没有一种能与适用范围广、高效且廉价的药剂硫

6、化钠相比拟。善用巧用无机硫化物处理重金属废水,会收到高效去除、高效富集的效果。某公司采用的 新改进的铁盐法 除砷,去除率可达到99 99%,但是,这是以大量的石灰、超量的铁盐李敦顺等:烟气制酸中的污酸处理方法/2006年第12期56投入取得的效果。大量投加药剂必然产生大量的废渣,必然导致重金属在渣中的稀散分布,为后续处理带来重重困难,因此必然导致二次污染。现行的污酸处理大多采用达标排放的方案,对污酸中的砷、氟去除率要求很高,这一方面要求工艺技术先进,另一方面要求污酸废水经处理后洗净水循环使用,即采用污酸闭路循环处理工艺实现废水零排放。2 污酸闭路循环处理2 1 污酸闭路循环处理的关键在用化学方

7、法去除污酸中有害重金属和氟的过程中,必然造成水硬度的增加和无机盐的积累。水硬度过高会使管路和设备结垢堵塞,无机盐的积累(例如氟盐、锰盐会影响净化效果。实现全封闭无限循环的困难也主要集中在这里。要实现全封闭无限循环的关键是要防止水垢的产生和氟、砷等影响净化效果的物质超过限度。研究发现,少量聚丙烯酸或马丙共聚物等对CaSO 4 2H 2O 晶种表面具有吸附作用,可抑制CaSO 4 2H 2O 的结晶生长,从而具有很好的阻垢作用12,能有效阻止循环冷却水水垢的产生。循环冷却水中的钙镁总量是固定的,阻垢剂能很好地发挥阻垢作用,而二氧化硫尾气洗净水的闭路循环,水中的钙会在每一次循环中得到补充,因此,阻垢

8、剂能否在二氧化硫尾气闭路循环洗净水的处理中很好地发挥阻垢作用值得进一步研究。特别是无限闭路循环工艺。2 2 污酸闭路循环处理的应用污酸是对SO 2尾气除尘除SO 3烟雾的净化工艺中产生的,净化工艺对水质并无特殊严格要求,所以,对污酸中的重金属、氟进行适当削减处理后,可返回净化工段循环使用,仍能满足净化工艺的要求。有报道自20世纪70年代起,厦门化肥厂13和荆门市磷肥厂14等就开始研究闭路循环工艺。江苏瑞和化肥有限公司在年产10万t 装置上实现了闭路循环,达到零排放15。武汉青江化工股份有限公司在成功实现部分循环实践的基础上,开始准备实现全闭路循环16。3 结论要实现污酸处理无限闭路循环,达到零

9、排放的目的,重点在于控制离子浓度。初步试验发现,控制适当pH 值、以石灰中和硫酸、添加少量助剂,有可能使砷、钙、氟浓度保持在允许范围内,有助于实现零排放。进一步研究表明,运用系统工程理论,污酸可以实现零排放,从根本上消除污酸产生的危害。参考文献:1 付晓萍.重金属污染物对人体健康的影响J.辽宁城乡环境科技,2004,24(6:8 9.2 贾广宁.重金属污染的危害与防治J.有色矿冶,2004,20(1:3942.3 尹爱君,刘肇华.硫化钠法处理S O 2烟气的吸收液脱砷研究J .中南工业大学学报,1999,30(4:386 388.4 田文增,陈白珍,仇勇海.有色冶金工业含砷物料的处理及利用现状

10、J .湖南有色金属,2004,20(6:11 15.5 赵洪波.石灰-硫酸亚铁法处理高浓度砷和氟酸性废水试验研究J .环境污染与治理,1996,18(4:24 27.6 余勇.铅锌冶炼厂硫酸废水的处理工艺探讨J.湖南有色金属,2001,17(4:39 40.7 易求实,易嘉骢.去除生活饮用水中砷、铅、镉、铬、汞的方法P.ZL00131216 28 白银有色金属公司,等.硫酸生产中污酸硫化法净化工业试验J .1985,(4:25 30.9 周淑珍.贵溪冶炼厂废酸废水除镉工艺探讨J .硫酸工业,1996,(5:1 5.10 龙大祥.铜冶炼含砷污水处理J.工业用水与废水,2000,31(4:30 3

11、2.11 秦发根.含砷污酸的硫盐法处理及其滤饼应用问题J.硫酸工业,1980,(3:19 26.12 朱志良,张如冰,李继文,等.不同阻垢剂对硫酸钙结晶生长诱导期影响的动力学探讨J.应用化学,2001,18(3:192 195.13 厦门化肥厂.硫酸污酸循环使用J.硫酸工业,1977,(5:53 54.14 苏维克,刘显球,等.荆门市磷肥厂稀酸洗净化技术总结J.硫酸工业,1988,(3:36 38.15 沙德宏,刘明箴,徐东来.100kt/a 硫酸装置水洗净化的污水处理J .硫磷设计与粉体工程,2001,(1:1 4.16 黄义和.净化系统封闭循环工艺的探索J.硫酸工业,2003,(1:16

12、17.The Treatment of Impure Acid in the Production of Vitriol from Flue GasLI Dun shun 1,YI Qiu shi 2,MA Ming lan 2(1.Day e N on f er rous Metals Co.L td.,Day e 435100,China;2.Zhongnan Br anch ,Wuhan Univ ersity of S cience and T echnolog y ,Wuhan 430223,ChinaAbstract:T he situation of the treatment of impure acid pro duced from flue g as from the no n ferro us metals refining w as introduced Differ ent dispo sing m ethods were com pared and evaluated.U sing dilute w ater