[发明专利]一种利用硫化氢微纳米气泡强化污酸重金属硫化装置及方法

说明书

本发明涉及一种利用硫化氢微纳米气泡强化污酸重金属硫化装置及方法，该装置包括高速溶气泵(1)、带有高效气液分散元件的气液喷射管(2)，所述的高速溶气泵(1)进口端连接污酸硫化反应器(3)和硫化氢供气管路(4)，出口端通过循环管道连接气液喷射管(2)，该气液喷射管(2)的喷射口置于污酸硫化反应器(3)内。在硫化氢通入污酸之前通过微纳米气泡发生装置将其气泡化，通入污酸中，以微纳米气泡的形式进入污酸的硫化氢通过高效气液传质接触强化污酸中重金属的硫化进行脱除。与现有技术相比，本发明可实现污酸高效硫化、高硫化剂利用率，经济与环境效益较好，具有较好的应用推广前景。

技术领域

本发明属于有色冶炼环保领域，涉及一种利用硫化氢微纳米气泡强化污酸重金属硫化方法及装置，尤其是涉及一种有色冶炼过程中污酸的硫化氢强化硫化去除重金属的方法及装置。

背景技术

有色金属是我国工业发展的重要环境资源，我国有色金属矿藏丰富，在近30年来有色金属工业发展迅速，产量连年居世界首位，2019年上半年，我国各种有色金属产量增速明显，其中精炼铜、原铝、精炼铅、锌、电解镍、锡、锑、镁、海绵钛、汞的产量分别为452万吨、1741万吨、286万吨、281万吨、9.27万吨、8.98万吨、11.1万吨、38.5万吨、4.1万吨、汞0.11万吨。有色冶炼过程中产生的高浓度的二氧化硫烟气是生产工业硫酸的主要原料之一，而烟气中含有的高浓度的砷等重金属元素会在制酸过程中使催化剂中毒，对制酸工艺产生不利影响，因此制酸前，烟气必须经净化工艺进行洗涤除杂，在此工艺中会产生大量的酸性废水，并且烟气中的砷、锌、镉、铅等重金属污染物进入废酸，称之为“污酸”。随着洗涤过程的循环进行，这些污染物质逐渐富集，为防止杂质累积，影响净化及后续制酸工序，必须定期排出一定的污酸至污酸处理工序。由于污酸酸性高，有毒物质砷及重金属含量高，轻易排放，对环境的危害不言而喻，同时造成砷资源、稀酸资源、重金属资源浪费，甚至制约有色金属冶炼企业可持续发展。因此必须对污酸进行有效处理。

硫化物沉淀法是我国有色金属公司污酸处理工艺主要的方法之一。该方法是指污酸中投加硫化物，如硫化钠、硫化氢、硫氢化钠等，与重金属反应生成难溶物，有效处理有毒重金属离子，使用硫化物的主要优点之一在于金属硫化物的溶解度低于氢氧化物沉淀物，可以在宽的pH范围内实现重金属离子的硫化去除。然而，在使用过程中亦存在着一些缺点，对于含重金属量高且含量波动较大的污酸，使得硫化去除不完全，处理效果不理想，而且，在硫化反应阶段使用的硫化剂的量太大，成本较高，且产生的硫化氢较多容易泄露，危险性较大，硫化沉淀法不适用于污水中的微量重金属的去除，只适用于对工业生产的重金属含量高的污水进行初步硫化去除，要使工业污水达标排放，还要辅助使用其它方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能显著提高硫化氢对污酸中重金属的硫化效果，提升硫化剂的利用率的利用硫化氢微纳米气泡强化污酸重金属硫化装置及方法。

微纳米气泡通常是指直径小于50μm的微小气泡，其中直径在1μm以上的微小气泡被称为微气泡，直径小于1μm且大于1nm的超微小气泡被进一步称为纳米气泡，微纳米气泡不仅体积比普通气泡要小很多，而且具有不同于普通气泡的一些特殊性质。微气泡由于尺寸小，表现出存在时间长、传质效率高等特性。本发明将微纳米气泡技术应用在环境污染治理与水环境污染修复中，表现出了传质效率高、处理效果好、运行成本低的优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种利用硫化氢微纳米气泡强化污酸重金属硫化装置，其特征在于，该装置包括高速溶气泵(1)、带有高效气液分散元件的气液喷射管(2)，所述的高速溶气泵(1)进口端连接污酸硫化反应器(3)和硫化氢供气管路(4)，出口端通过循环管道连接气液喷射管(2)，该气液喷射管(2)的喷射口置于污酸硫化反应器(3)内。

所述的带有高效气液分散元件的气液喷射管(2)是由带有细孔的螺旋片(21)及短扩散管型的文丘里喷射器(22)组成。