冶炼烟气制酸对环境的污染及其治理对策

冶炼烟气制酸对环境的污染及其治理对策1刖言冶炼烟气制酸是我国硫酸工业的重要组成部分，由于冶炼烟气制酸具有不可取代的环保意义、原料价格低廉、市场风险最小等特点，因此，冶炼烟气制酸将随着有色冶金行业的发展稳步发展，但同时日益突出的环境污染问题和如何提高硫资源利用问题摆在了我们面前，环保效益和经济效益已成为制酸工业的重点。根据统计，2021年我国硫酸总产量(以H2SO4计)为*****kt，其中冶炼烟气制酸产量为*****kt，占硫酸总产量的26.71%；硫磺制酸产量为*****kt，占硫酸总产量的48.21%；硫铁矿制酸产量为*****kt，占硫酸总产量的24.69%；石膏及其他原料制酸产量为309kt，占硫酸总产量的0.39%。以下是冶炼烟气制酸对环境的污染论述及治理方法、对策。2冶炼烟气制酸对环境的污染冶炼烟气制酸过程中产生的“三废”，即废气、废水、废渣，会对大气和周围环境造成严重的污染。各国对硫酸工业污染物排放标准总的趋势是要求越来越严，我国硫酸工业污染物排放标准目前是按照2021年3月1日起开始实施的GB*****-2010标准执行。“三废”对环境的污染具体表现如下：2.1废气的污染及危害废气是指由制酸系统尾气中排放出的SO2、酸雾等有害气体，其危害如下：对人体健康的危害。人吸入一定量的SO2气醴后，会诱发呼吸道疾病并使之恶化，诸如咳嗽、痰量增加、咽喉炎和气管炎等甚至引起肺气肿等痼疾。当SO2浓度达到100ppm时，呼吸道会立即发生痉挛、呼吸困难、甚至窒息死亡。对植物的危害。SO2会破坏植物的叶绿素，当空气中的SO2浓度达0.2ppm时，许多植物就出现不能生长，枯萎现象。长时期作用下，农作物叶子就会变黄或发生烟斑，产量减少。当SO2浓度达到1〜2ppm时，即使是受害时间较短(2〜3小时)，也会使许多植物的叶子表面组织遭到破坏，生长和吸收能力下降而致枯萎。对环境的污染及危害oSO2对环境的危害就是酸雨的形成。随着环境保护意识的增强，人们对硫酸系统尾气中SO2的排放提出了越来越高的要求。国家环保部于2021年3月1日起开始实施GB*****-2010《硫酸工业污染物排放标准》，新建的硫酸装置尾气SO2最高允许排放浓度为400mg/m3，与原有标准GB*****-1996中960mg/m3,相比，削减了58.3%，一般大型装置和两转两吸运转正常的中、小型装置都能达到要求，但也有一部分装置由于技术和管理的原因尚不能达标排放，而在国外不达标排放的装置是无法生存的。云南铜业股份有限公司(以下简称云铜)冶炼烟气制酸生产现状。云铜是我国大型铜冶炼企业之一，1960年投产，距今已有五十多年的炼铜生产经验。原采用的工艺是矿热电炉铜熔炼方法，生产过程中产生大量低浓度SO2烟气，由于烟气量大，硫酸系统难以处理，因此经常部分排空，另烟气中SO2浓度低，制酸工艺只能采用一转一吸，尾气不能达标排放，硫利用率仅达80%，每年有大量的SO2排入大气中，不仅损失了硫资源，而且造成了严重的环境污染。鉴于此，本着节能降耗，改善环境，降低成本和提高效益的目的，云铜于1999年技术引进了当时世界先进的艾萨熔炼工艺技术，采用富氧熔炼，产生高品位冰铜，该工艺于2021年5月投产至今，在节省燃料的同时产生了少量高浓度的SO2烟气，满足了两转两吸制酸工艺的要求。云铜现有冶炼烟气制酸装置2套，即硫酸三、四系列，2套制酸装置承担了铜冶炼火法系统艾萨、转炉、电炉烟气的制酸及环保达标排放任务，年产硫酸65万吨，采用的是稀酸洗涤净化二转二吸制酸工艺流程。硫利用率达98%以上，达到国际先进水平。2.2废水对环境的污染废水是制酸工业的另一个污染物，主要是硫酸净化生产工序产生的污酸水，其中含砷、氟等重金属离子，如果不经过处理而直接排入江河，将严重污染环境，危害人类健康，因此污酸的处理是及其重要的。2.3废渣对环境的污染制酸工业的“废渣”，一般由净化工序产生，净化工序产生的废渣是一种自然资源，含复杂多金属，为有效利用资源，发展循环经济，可进一步提取其中的稀有金属，提高企业经济效益，减少对环境的污染。如随意丢弃，将造成对大气、水源和土壤等的污染。3“三废”的治理对策3.1对废气的治理随着越来越严的环保趋势要求，制酸工艺的尾气处理越来越受到各国的重视。一转一吸制酸系统出来的尾气因SO2含量较高，必须经过进一步处理达标后才允许排空，即使经过两转两吸制酸工艺出来的尾气，先进的企业也要经过吸收塔和尾气电除雾器，进一步除去SO2和酸雾后达标后才能排空。目前世界各国对尾气的处理，概括起来主要有以下三种方法：方法一：利用高烟囱进行扩散稀释将含SO2的尾气从一定高度的尾气烟囱排出，利用自然扩散稀释，使降到地面上任何地点的SO2浓度低于最高容许浓度。烟囱高度根据排出的SO2绝对量及当地的气象条件，按地面最高容许浓度与烟囱有效高度的平方成反比关系计算而定。但是这种方法没有从根本上解决SO2对大气的污染，特别是在气象条件恶劣的情况下，扩散不良，再高的烟囱仍然达不到充分稀释的目的，另外，烟囱越高，造价越高。（2）石灰乳法（3）活性炭法活性炭法是使尾气通过含碘的活性炭床层，SO2被活性炭表面所吸附，与氧、水蒸气反应而生成H2SO4，采用再生方法把吸附的H2SO4吸出来的过程。活性炭催化氧化法具有工艺简单、流程短、控制方便、系统运行稳定、烟气净化率高等优点，但由于碘的供应存在困难，全面推广含碘活性炭的使用有它的局限性。研究中的含氮活性炭法，如能达到含碘活性炭的净化率及再生各项工艺指标，将会有广阔的应用前景。（4）柠檬酸钠法以上是目前应用较为典型的4种方法，其它的方法还有碳酸钠吸收SO2（钠法）、氢氧化钠吸收SO2（烧碱法）、氧化镁吸收SO2（氧化镁法）、离子交换树脂吸附SO2法等等方法，其原理均是围绕如何将SO2转化为无害的有益物质来进行的综合回收利用。另外，对于尾气中酸雾的处理，工艺上可增设尾气电除雾器或纤维过滤器等装置，使尾气净化达标排放。云铜经过多年的冶炼烟气制酸生产工艺实践，在尾气治理方面取得了显著的成效。在原一、二系列为一转一吸制酸工艺，氨-酸法尾气处理工艺的基础上，采用二转二吸制酸工艺的三、四系列在尾气排放SO2浓度W400mg/m3，酸雾W45mg/m3的条件下，尾气通过氨-酸法进一步处理，达到了国家排放标准，对维护周边乃至整个昆明市的生态环境作出了重要的贡献。3.2对废水的治理废水是指含污酸的水，主要来自硫酸净化工序，一般排至中和站进行中和处理达标后外排。目前，由硫酸工序产生的污水处理方法主要有石灰法和石灰-铁盐法两种方法，其中石灰法可用于污水中含砷、氟等其它重金属离子较低时的处理，经过一步中和、一步沉降即可达到国家排放标准；石灰-铁盐法污水中含铁量对砷的去除有很大的影响，故铁离子参加反应能较好地去除砷。为了强化除砷、氟效果，还可以加入如聚丙烯酰胺之类的絮凝剂。云铜原污水处理采用的是中和-铁盐氧化法，随着艾萨法熔炼工艺的投入运行，使砷的分布发生了很大的变化，于2021年7月经过改造后，污酸站开始使用硫化-石膏-中和铁盐新工艺，出水水质达GB*****-2010《铜镍钻工业污染物排放标准》，且达标率稳定。3.3对废渣的处理制酸工业的“废渣”，一般由净化工序及中和站产生，含复杂多金属，可进一步提取稀有金属，有效利用资源，提高企业经济效益，减少对环境的污染。目前因回收难度较大，生产成本高，因此大部分堆存或填埋。4冶炼烟气制酸环保发展趋势及展望4.1采用节能、低耗、低废的冶炼清洁生产工艺，倡导“绿色生产”21世纪实施的是可持续发展战略，企业的命运与环境的关系比以往任何时候都更为密切。环保达标成为企业生存的首要倏件。国家环保部于2021年3月1日起开始实施GB*****-2010《硫酸工业污染物排放标准》，新建硫酸装置尾气二氧化硫最高允许排放浓度为400mg/m3,与原有标准960mg/m3,相比，削减了58.3%，环保要求越来越严。提高硫的利用率是减轻环保压力的关键所在。目前，我国有色行业硫回收率大约在80%，硫回收率偏低，主要是低浓度烟气没有回收处理及现有制酸工艺装置转化率低的原因，因此采用先进的、节能、低耗、低废的冶炼清洁生产工艺及制酸工艺（如WSA工艺及动力波洗涤技术等）倡导“绿色生产”势在必行。云铜通过引进艾萨熔炼技术，硫平均回收率由2021年的86.1%，达到了2021年98.03%、2021年98.15%、2021年98.16%的国际先进水平。4.2推广环保科研成果，强化污染治理硫酸工业是一个古老的行业，至今已有260多年的发展历史，由于不属于技术密集型行业，长期以来工艺改革进展缓慢。但随着环保条例的日趋严格，新一轮的工艺改革已悄然展开，不久的将来极有可能形成多元化的工艺格局。我国每年都有很多环保科研项目获奖成果，如烟气脱硫技术等（目前云铜正在进行此项技术的设计等筹备工作）。企业在强化污染治理的同时，可和科研院所加强合作，以企业为主体，采用环保科研的成果进行产业化，促进环保效益