煙氣制酸中的污酸處理方法

1、化學(xué)與生物工程2006,Vol.23N o.12Ch emistry &B ioengin eerin g55收稿日期:2006-09-06作者簡介:李敦順(1963-,男,湖北武漢人,高級工程師,從事環(huán)境保護(hù)及分析檢測工作;通訊聯(lián)系人:易求實,教授,從事復(fù)雜物質(zhì)分離提純和精細(xì)化學(xué)品制備研究。E mail:yiqiushi126.co m 。煙氣制酸中的污酸處理方法李敦順1,易求實2,馬明蘭2(1.大冶有色金屬有限責(zé)任公司,湖北大冶435100;2.武漢科技大學(xué)中南分校,湖北武漢430223摘 要:介紹了有色冶煉尾氣凈化中產(chǎn)生的污酸處理現(xiàn)狀,并對去除其中重金屬及氟的方法進(jìn)行了比較和評價。指出洗

2、凈水閉路循環(huán)是污酸處理的科學(xué)和合理的方式,對如何實現(xiàn)洗凈水閉路循環(huán)處理進(jìn)行了論述。關(guān)鍵詞:污酸;處理;閉路循環(huán)中圖分類號:X 703 1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-5425(200612-0055-02環(huán)境污染物中,重金屬汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷,可通過呼吸道、消化道和皮膚等各種途徑被吸收,對人和動物危害極為嚴(yán)重1。由于重金屬不能被微生物降解,在環(huán)境中只能發(fā)生各種形態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化,所以,重金屬污染的消除往往十分困難,其影響和危害成為人們關(guān)注的問題2。據(jù)估計,有色冶金系統(tǒng)每年約有1萬t 以上的砷進(jìn)入煙氣3,如果不進(jìn)行處理,將使2000億m 3以上(相當(dāng)于4條黃河的年流量的水砷含量達(dá)

3、到50 g L -1以上,不進(jìn)行處理則不能飲用。在利用煙氣制硫酸的過程中,其中的砷、鎘、氟等又轉(zhuǎn)移到洗滌煙氣產(chǎn)生的 污酸 中,因此,有效回收污酸中包括砷、鎘在內(nèi)的重金屬及氟,實際上就是控制了有色冶煉中最重要的污染源。1 污酸處理方法41 1 硫酸亞鐵-石灰法硫酸亞鐵-石灰法是用石灰中和污酸并調(diào)節(jié)pH 值,利用硫酸亞鐵中的鐵能與砷生成難溶鹽、鐵的氫氧化物具有強大的吸附和絮凝能力的特性,達(dá)到去除污酸中砷、鎘等有害重金屬的目的,在此過程中氟也能同時被去除5,6。杜冬云等在一種去除水中重金屬的專利技術(shù)7的基礎(chǔ)上針對砷含量8000mg L-1、鎘含量165m g L -1的高砷高鎘污酸廢水,提出新改進(jìn)的

4、鐵鹽法,能確保砷、鎘的達(dá)標(biāo)排放,砷的去除率達(dá)到99 99%。硫酸亞鐵-石灰法處理污酸產(chǎn)生的渣量很大,砷等重金屬在渣中呈稀散分布。以20萬t a -1計,每年約產(chǎn)生7萬t 濕廢渣,砷、鎘等資源再回收困難,廢渣的無泄漏永久存放也難以實現(xiàn),二次污染隨時都可發(fā)生。1 2 硫化法硫化法是用可溶性硫化物與重金屬反應(yīng),生成難溶硫化物,將其從污酸中除去。硫化渣中砷、鎘等含量大大提高,在去除污酸中有毒重金屬的同時實現(xiàn)了重金屬的資源化,這類反應(yīng)可在pH 值較低的條件下發(fā)生,留下的稀酸可用于磷肥生產(chǎn)8。硫化法去除砷、鎘的效果不太顯著,處理后的污酸中砷含量有的達(dá)到100mg L-19。金隆銅業(yè)公司等研究采用了中和-硫

5、化-氧化工藝10,將硫化法的砷去除率提高到95%以上,剩下的5%仍采用鐵鹽-石灰法處理。1 3 污酸處理方法討論由于重金屬和氟的不可降解性的特點,防止在處理過程產(chǎn)生的廢渣廢水成為新的污染源,是治理方案或工藝流程設(shè)計必須考慮的重點。對于重金屬污染物,重點考慮資源化回收,對于硫酸,首先考慮無害化再兼顧資源化。資源化回收工作不僅存在技術(shù)問題,也涉及環(huán)境政策問題,例如,污酸硫化渣中砷含量可達(dá)52%,但由于白砒價格太低,仍采用水泥固化后棄置11。污酸有害成分復(fù)雜,近期內(nèi)很難用單一藥劑或單一手段輕易去除。在處理水中高濃度有害重金屬方面,雖然已有多種有機制劑問世,但沒有一種能與適用范圍廣、高效且廉價的藥劑硫

6、化鈉相比擬。善用巧用無機硫化物處理重金屬廢水,會收到高效去除、高效富集的效果。某公司采用的 新改進(jìn)的鐵鹽法 除砷,去除率可達(dá)到99 99%,但是,這是以大量的石灰、超量的鐵鹽李敦順等:煙氣制酸中的污酸處理方法/2006年第12期56投入取得的效果。大量投加藥劑必然產(chǎn)生大量的廢渣,必然導(dǎo)致重金屬在渣中的稀散分布,為后續(xù)處理帶來重重困難,因此必然導(dǎo)致二次污染?，F(xiàn)行的污酸處理大多采用達(dá)標(biāo)排放的方案,對污酸中的砷、氟去除率要求很高,這一方面要求工藝技術(shù)先進(jìn),另一方面要求污酸廢水經(jīng)處理后洗凈水循環(huán)使用,即采用污酸閉路循環(huán)處理工藝實現(xiàn)廢水零排放。2 污酸閉路循環(huán)處理2 1 污酸閉路循環(huán)處理的關(guān)鍵在用化學(xué)方

7、法去除污酸中有害重金屬和氟的過程中,必然造成水硬度的增加和無機鹽的積累。水硬度過高會使管路和設(shè)備結(jié)垢堵塞,無機鹽的積累(例如氟鹽、錳鹽會影響凈化效果。實現(xiàn)全封閉無限循環(huán)的困難也主要集中在這里。要實現(xiàn)全封閉無限循環(huán)的關(guān)鍵是要防止水垢的產(chǎn)生和氟、砷等影響凈化效果的物質(zhì)超過限度。研究發(fā)現(xiàn),少量聚丙烯酸或馬丙共聚物等對CaSO 4 2H 2O 晶種表面具有吸附作用,可抑制CaSO 4 2H 2O 的結(jié)晶生長,從而具有很好的阻垢作用12,能有效阻止循環(huán)冷卻水水垢的產(chǎn)生。循環(huán)冷卻水中的鈣鎂總量是固定的,阻垢劑能很好地發(fā)揮阻垢作用,而二氧化硫尾氣洗凈水的閉路循環(huán),水中的鈣會在每一次循環(huán)中得到補充,因此,阻垢

8、劑能否在二氧化硫尾氣閉路循環(huán)洗凈水的處理中很好地發(fā)揮阻垢作用值得進(jìn)一步研究。特別是無限閉路循環(huán)工藝。2 2 污酸閉路循環(huán)處理的應(yīng)用污酸是對SO 2尾氣除塵除SO 3煙霧的凈化工藝中產(chǎn)生的,凈化工藝對水質(zhì)并無特殊嚴(yán)格要求,所以,對污酸中的重金屬、氟進(jìn)行適當(dāng)削減處理后,可返回凈化工段循環(huán)使用,仍能滿足凈化工藝的要求。有報道自20世紀(jì)70年代起,廈門化肥廠13和荊門市磷肥廠14等就開始研究閉路循環(huán)工藝。江蘇瑞和化肥有限公司在年產(chǎn)10萬t 裝置上實現(xiàn)了閉路循環(huán),達(dá)到零排放15。武漢青江化工股份有限公司在成功實現(xiàn)部分循環(huán)實踐的基礎(chǔ)上,開始準(zhǔn)備實現(xiàn)全閉路循環(huán)16。3 結(jié)論要實現(xiàn)污酸處理無限閉路循環(huán),達(dá)到零

9、排放的目的,重點在于控制離子濃度。初步試驗發(fā)現(xiàn),控制適當(dāng)pH 值、以石灰中和硫酸、添加少量助劑,有可能使砷、鈣、氟濃度保持在允許范圍內(nèi),有助于實現(xiàn)零排放。進(jìn)一步研究表明,運用系統(tǒng)工程理論,污酸可以實現(xiàn)零排放,從根本上消除污酸產(chǎn)生的危害。參考文獻(xiàn):1 付曉萍.重金屬污染物對人體健康的影響J.遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技,2004,24(6:8 9.2 賈廣寧.重金屬污染的危害與防治J.有色礦冶,2004,20(1:3942.3 尹愛君,劉肇華.硫化鈉法處理S O 2煙氣的吸收液脫砷研究J .中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報,1999,30(4:386 388.4 田文增,陳白珍,仇勇海.有色冶金工業(yè)含砷物料的處理及利用現(xiàn)狀

10、J .湖南有色金屬,2004,20(6:11 15.5 趙洪波.石灰-硫酸亞鐵法處理高濃度砷和氟酸性廢水試驗研究J .環(huán)境污染與治理,1996,18(4:24 27.6 余勇.鉛鋅冶煉廠硫酸廢水的處理工藝探討J.湖南有色金屬,2001,17(4:39 40.7 易求實,易嘉驄.去除生活飲用水中砷、鉛、鎘、鉻、汞的方法P.ZL00131216 28 白銀有色金屬公司,等.硫酸生產(chǎn)中污酸硫化法凈化工業(yè)試驗J .1985,(4:25 30.9 周淑珍.貴溪冶煉廠廢酸廢水除鎘工藝探討J .硫酸工業(yè),1996,(5:1 5.10 龍大祥.銅冶煉含砷污水處理J.工業(yè)用水與廢水,2000,31(4:30 3

11、2.11 秦發(fā)根.含砷污酸的硫鹽法處理及其濾餅應(yīng)用問題J.硫酸工業(yè),1980,(3:19 26.12 朱志良,張如冰,李繼文,等.不同阻垢劑對硫酸鈣結(jié)晶生長誘導(dǎo)期影響的動力學(xué)探討J.應(yīng)用化學(xué),2001,18(3:192 195.13 廈門化肥廠.硫酸污酸循環(huán)使用J.硫酸工業(yè),1977,(5:53 54.14 蘇維克,劉顯球,等.荊門市磷肥廠稀酸洗凈化技術(shù)總結(jié)J.硫酸工業(yè),1988,(3:36 38.15 沙德宏,劉明箴,徐東來.100kt/a 硫酸裝置水洗凈化的污水處理J .硫磷設(shè)計與粉體工程,2001,(1:1 4.16 黃義和.凈化系統(tǒng)封閉循環(huán)工藝的探索J.硫酸工業(yè),2003,(1:16

12、17.The Treatment of Impure Acid in the Production of Vitriol from Flue GasLI Dun shun 1,YI Qiu shi 2,MA Ming lan 2(1.Day e N on f er rous Metals Co.L td.,Day e 435100,China;2.Zhongnan Br anch ,Wuhan Univ ersity of S cience and T echnolog y ,Wuhan 430223,ChinaAbstract:T he situation of the treatment of impure acid pro duced from flue g as from the no n ferro us metals refining w as introduced Differ ent dispo sing m ethods were com pared and evaluated.U sing dilute w ater