[发明专利]一种用含砷工业碱渣脱除含硫烟气中硫生产亚硫酸钠的方法

说明书

一种用含砷工业碱渣脱除含硫烟气中硫生产亚硫酸钠的方法，是将含砷工业碱渣加水循环打浆后压滤，滤液经加过量石灰沉砷和加硫化钠溶液净化后压滤，碱液入脱硫吸收塔对含硫烟气进行吸收脱硫反应，压滤得含亚硫酸钠和硫酸钠的清液；于该清液中加入适量SO₂和过量石灰，将清液中的硫酸钠还原转化成亚硫酸氢钠，压滤后所得滤液加氢氧化钠溶液调pH值使亚硫酸氢钠转化成亚硫酸钠；最后蒸发过饱和析晶，离心脱水，晶体烘干，得质量浓度≥90％的亚硫酸钠产品。本方法能够做到大规模工业化的含砷工业碱渣的无害化、资源化处置，亚硫酸钠产品生产质量较高、含量稳定，真正实现了以废治废的愿望，实现了含砷工业碱渣和含硫烟气中含硫的全价值回收。

技术领域

本发明涉及有色冶炼行业的含硫烟气脱硫技术和碱渣处置等环保领域，具体涉及一种利用含砷工业碱渣脱除含硫烟气中硫生产亚硫酸钠的方法。

背景技术

在有色冶炼行业，鼓风炉、烟化炉及反射炉于工作中都会产生大量的含硫烟气，该些含硫烟气有一个共同点，就是含硫量比较低，一般典型值为1000～8000mg/m³，用其制硫酸非常困难，只能用其它介质吸收脱除硫。现已有非常成熟的相关技术和设备，例如石灰石法、碱法等等；其中，石灰石法运行费用较低，但较易结垢，堵塞管道及喷咀；碱法效率高、无垢阻，投资相对较小，但需补充消耗较贵的碱资源，运行成本较高。

在有色冶炼的锑行业产出精炼锑的一次砷碱渣和大量产出熔炼烟尘的二次含砷碱渣，一般都含有2～6重量％的砷、30～40重量％的可溶性碱、1～4重量％的硫酸盐、8～35重量％的不溶性的有价金属铅、锑、锡、铟、碲等，余量是其他造渣成分如硅、铁、钙等。这种含砷工业碱渣(包括前面指出的一次砷碱渣和二次含砷碱渣)在中国有近百万吨的历史存量，每年的增量亦有2～3万吨以上。由于这种碱渣是可溶性的，若外泄到周围环境中，将十分危险，是环保严控的危险固体废物。但从资源利用方面看，这种含砷工业碱渣有较高的利用价值。

有人曾直接将块状的这种含砷工业碱渣按优选比例投入鼓风炉内与烧结块料一起还原熔炼，回收碱渣中的锑等有价金属，但造成鼓风炉烟尘中含砷量大幅增高，同时大量碱进入硅铁钙渣中，使水淬熔渣的循环冲渣水发粘变黑。

有人曾用水煮浸碱渣，溶出可溶性的砷碱及硫酸盐。不可溶渣富集了全部的有价金属返回冶炼系统回收利用。可溶部分净化后，浓缩结晶，生产复合碱和盐，专用于玻璃生产的澄清剂，但是随着玻璃行业对砷的环保严控，这种复合碱盐逐渐失去了应用市场。

还有人曾用水煮浸碱渣，过滤后渣返回冶炼系统回收利用。碱液用于冶炼企业的含硫烟气脱硫，吸收二氧化硫后的碱液转化成以亚硫酸钠为主的含砷混合液。对其进行加硫化钠沉砷及后加铁盐深度脱砷、压滤液固液分离所得净化液，蒸发过饱和析晶，离心脱母液后送热气流烘干，产出无水亚硫酸钠产品。在中国，人们在这种以废治废的想法下进行了二、三十年的探索，至今未能达到设计目标，产出的亚硫酸产品质量不稳定，有效质量含量在50～75％之间波动，达不到亚硫酸钠产品的相关标准。

本发明人在研究中发现：

第一、在含硫烟气脱硫模式下，含砷碱液在吸收二氧化硫生成亚硫酸钠的同时，与烟气中存在的氧以极大的界面进行氧化传质反应，即生成的亚硫酸钠容易被氧化成硫酸钠。

第二、冶炼烟气一般都经过布袋收尘后再入脱硫工序，但在实际运行中，总有布袋损坏失效的情况发生，导致烟气中混入微量有色金属氧化物粉尘，而这些微量粉尘对上述的氧化反应是一种高强效的催化剂，其效果远大于在溶液中预先添加抗氧化剂的作用。

第三、在沉砷过程中，引入了硫酸根SO₄^2－。

第四、碱渣中本身就含有1～2重量％的硫，而它是以硫酸盐形式存在的。

综合上述四种原因就可理解为何几十年来这种以废治废的美好愿望未能实现了。

发明目的