[发明专利]一种金属冶炼烟气制酸所产生的污酸处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属冶炼副产物的处理方法，特别涉及一种是金属硫化矿冶炼烟气制酸所产生的污酸处理方法。

背景技术

在金属硫化矿冶炼过程中会产生大量的烟气，其中包含大量的二氧化硫及一些有害金属成分，从环保和综合利用角度出发，在工业化生产中，一般会根据烟气SO₂浓度的不同分别采用不同的处理工艺，当SO₂浓度＜2.5％时，一般需采用烟气脱硫(FGD)的方法进行处理。当SO₂浓度为2.5％～3.5％时，SO₂烟气可直接用于生产硫酸，目前主要有2种工艺，一种是低浓度SO₂非稳态转化工艺，另一种是托普索公司的WSA湿法制酸工艺。当SO₂浓度为3.5％～5.0％时，可采用常规的一转一吸制酸工艺，一般加尾气吸收装置后制酸尾气才能达标排放。当SO₂浓度＞5.0％时，可采用常规的两转两吸制酸工艺。

绝大多数金属硫化矿装置均配套设置有制酸系统，实现烟尘回收及二氧化硫制硫酸。其一般的生产工艺为：烟气净化、干燥、转化，烟气净化的作用是除去杂质、降低温度和移走热量。从冶炼系统来的炉气中含有尘、酸雾、砷、氟等有害物质，通过净化工序后，使上述有害物质含量降低到符合制酸标准要求。烟气净化的方法一般使用稀硫酸对烟气进行洗涤，使烟气中所携带的金属离子和各种杂质大部分进入稀硫酸循环液中，在稀硫酸溶液的循环使用过程中，所含金属离子和各种杂质的浓度会不断增加，为保证稀硫酸循环液的浓度稳定，需要开路(即分流一部分)，这部分稀硫酸废水含大量重金属等杂质，工业化生产中通常称之为“污酸”，需要进一步进行处理。

污酸处理是环境治理的重要课题，污酸中含有汞、砷、镉、铅等对人和动物危害最为严重的重金属毒害物质，这些物质进入大气、水体和土壤等各种环境后，均可通过呼吸道、消化道和皮肤等各种途径被动物吸收。当这些重金属在动物体内积累到一定程度时，即会直接影响动物的生长发育、生理生化机能，直至引起动物的死亡。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更为困难，对生物引起的影响和危害也更为严重，因此烟气制酸中产生的污酸废水处理的目的在于：1、废水达标排放，不污染人类生存环境；2、污酸废水中所含砷、镉等资源再回收利用。

现有技术中，含汞及重金属废水的治理方法很多，如中和法、硫化法、铁氧化法、电凝聚法、离子交换法、吸附法等，由于污酸废水具有排量大、含量高和组成复杂等特点，能否工业化应用并具有经济可行性是本领域的技术人员在工业化生产中选择各种方法的主要依据，其经济可行性与各方法所采用的原料物质及消耗量、所得产物的后续加工处理难度等因素密切相关。因为上述原因，目前在工业化生产中采用得较多的是硫化法和硫酸亚铁-石灰法两大类。

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。但硫酸亚铁-石灰法处理污酸所产生的渣量很大，且砷等重金属在渣中呈稀散分布，砷、镉等资源再回收困难，持续产生的大量废渣难以实现无泄漏永久存放，容易造成二次污染。同时硫化剂和中和剂的消耗量非常大，中和渣量非常多，岗位劳动强度比较大，成本相对较高，不具有经济可行性。

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，同时硫化渣中砷、镉等含量大大提高，为有毒重金属回收提供了条件，这类反应可在pH值较低的条件下发生，即污酸经过二氧化硫解析后，加入硫化剂硫化，将硫化后污酸在浓缩槽中浓缩，经过压滤可得到砷镉渣，压滤后滤液称之为净化酸，再加入铁盐除砷后排放；净化酸也可以用于制磷肥，但均不能达标排放。

显然硫化法去除砷镉的效果差于硫酸亚铁——石灰法，处理后的污酸中砷含量仍达几十mg/L，有的可达100mg/L，未达到国家标准要求，不能单独应用于工业化生产中，但其已将污酸中的大部分砷、镉重金属提取出来富集余渣中，可进一步实现砷镉回收，但净化酸中砷镉含量仍较高，虽然有将此方法所得净化酸用于磷肥生产的报道，但实际应用中砷镉含量极易超标，尚未实现工业化应用，此工艺路线仍未解决大量的净化酸的再应用问题。