[发明专利]一种降低有色金属冶炼烟气处理过程中污酸产量的方法

说明书

本发明公开了一种降低有色金属冶炼烟气处理过程中污酸产量的方法，该方法是将有色冶炼烟气通入还原塔内，与还原塔内部填充的硫碳复合颗粒接触反应，使得有色冶炼烟气中三氧化硫还原为二氧化硫，该方法可以适应高温烟气中三氧化硫的脱除，且还原效率高，解决了硫磺固定床还原过程中无法适应高温烟气脱硫过程，易熔化和板结，导致固定床堵塞的问题，以及固体硫磺与烟气接触面积小，在低温下脱硫效率低等缺陷。

技术领域

本发明涉及一种有色金属冶炼烟气的处理方法，特别涉及一种利用硫碳复合颗粒作为还原剂将有色冶炼烟气中三氧化硫还原为二氧化硫，以降低污酸产生的方法，属于有色金属冶炼烟气处理技术领域。

背景技术

污酸是有色冶炼焙烧、熔炼过程产出的二氧化硫烟气制酸系统产出的副产物，其主要成分为硫酸(50-200g/L)、氟(500-2000mg/L)、氯(1000-4000mg/L)、砷(100-1500mg/L)以及少量的有价金属。由于污酸成分复杂、杂质含量高、有价成分含量低，因而回收价值不高，难以被利用，当前主要采用石灰中和法处理。尽管石灰中和法解决了污酸无处可去的难题，但与此同时，中和过程中产生了大量的废水和废渣，特别是高杂石膏渣的产生，其需要特定堆存管理，使得企业背负巨大的成本和环保压力。

针对污酸处理，科研工作者开展了系统的研究，也取得了一些进展。由于污酸中最有价值的部分是硫酸，因而研究人员针对污酸提出了各具特色的酸回收工艺，如利用氟化氢、氯化氢易于挥发的特性，采用蒸发浓缩工艺，不仅脱除氟、氯杂质，还可获得高浓度硫酸。除了蒸发浓缩外，也有学者提出反渗透膜、电渗析等处理工艺。尽管这些工艺可脱除部分杂质，但所得硫酸纯度仍然较低，且处理成本较高，难以被产业化应用。也有学者提出，直接将污酸返回生产系统使用，然后利用生产系统中净化工序进行杂质脱除，这一工艺较为简单，但导致净化系统负荷剧增，使得生产系统的可控性降低，且大量低浓度污酸的引入，易导致生产系统出现酸膨胀和水膨胀的问题。因此，针对污酸的综合利用研究仍有待完善。此外，研究人员主要针对污酸的综合利用开展工作，鲜有考虑如何减少污酸的产量的思路。曾有研究人员提出控制焙烧和熔炼过程的氧势，以避免硫的过氧化反应(2SO₂+O₂＝2SO₃)，尽管这一方法可以降低烟气中三氧化硫的浓度，但氧势降低导致焙烧和熔炼反应进行不彻底、且使得烟气中二氧化硫浓度降低，不利于制酸。

现有技术中，专利申请号为201711276876.9的“消除烟气中三氧化硫的方法”，提供了一种向烟气中喷入H₂S来消除烟气中三氧化硫的技术。尽管H₂S可以消除烟气中的氧气和三氧化硫，但H₂S的还原选择性不高，其不仅可与SO₃反应，还可优先与氧气和SO₂反应，致使H₂S耗量大，处理成本高。此外，由于H₂S属于易燃易爆、且具有剧毒的气体，这使得应用这一技术面临较大的安全和环境风险。

专利申请号为201310646912.1的“三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法及设备”，介绍了一种利用块状固体硫磺脱除混合气体中三氧化硫的方法。由于该方法所提及的混合气体温度较低，且反应器带有冷却装置，从而能保证硫磺块不板结和熔化，然而冶炼烟气温度较高(通常大于150℃)，含尘量较高，且烟气量较大(通常2～6万立方米/h)，无法进行冷却，在这种条件下，固体硫磺将被熔化，从而阻塞气路，导致生产事故。当然，更为关键的，冶炼烟气中三氧化硫浓度较低，通常仅为0.2～0.6％，而受反应界面的影响(块状硫磺)，这一方法还原三氧化硫的效果有限，难以取得良好的效果。

基于现有方法存在诸多不足的原因，无论是通过控制氧势的方法，还是以硫化氢为代表的还原法，并未被冶炼厂所采用，因而，业界亟需开发治理污酸的有效方法。

发明内容