锌冶炼挥发窑烟气硫锌资源回收技术的工业化应用.pdf

2 0 1 3 年第1 I 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 1 3 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．11 ．0 0 5 锌冶炼挥发窑烟气硫锌资源回收技术的工业化应用 杨超 四川清源环境工程有限公司，成都6 1 0 0 3 1 摘要以氧化锌灰作为吸收剂回收锌冶炼挥发窑烟气中的硫锌资源，介绍了回收工艺及其设备配置情 况。生产实践表明，挥发窑烟气通过氧化锌灰吸收后，S 0 2 和粉尘排放浓度分别为2 4 3m g ／m a 和6 8 m g ／m 3 ，S O z 和粉尘的回收率分别达到9 0 ％和8 7 ％以上。 关键词氧化锌；挥发窑烟气；二氧化硫；回收；工业化应用 中图分类号T F 8 1 3 ；X 7 0 1文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 3 1 1 0 0 1 3 0 3 I n d u s t r i a lA p p l i c a t i o no fZ i n ca n dS u l f u rR e c o v e r y T e c h n o l o g yf r o mW a s t eG a so fZ i n cV o l a t i l i z i n gK i l n Y A N Gc h a o S i c h u a nQ i n g y u a nE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g C o ．，L t d ，C h e n g d u6 1 0 0 3 1 ，C h i n a A b s t r a c t Z i n ca n ds u l f u rw e r er e c o v e r e df r o mw a s t eg a so fz i n cv o l a t i l i z i n gk i l nw i t hz i n co x i d ed u s ta sa b s o r b e n t ．T h er e c o v e r yp r o c e s sa n de q u i p m e n t sc o n f i g u r a t i o nw e r ei n t r o d u c e d ．T h ep l a n tp r a c t i c es h o w s t h a tt h ee m i s s i o nc o n c e n t r a t i o n so fS 0 2a n dd u s ta r e2 4 3m g ／m 3a n d6 8m g ／m 3r e s p e c t i v e l yw i t ht h er e c o v e r yr a t eo fS 0 2a n dd u s to fo v e r9 0 ％a n d8 7 ％r e s p e c t i v e l y ． K e yw o r d s z i n co x i d e ；w a s t eg a so fv o l a t i l i z i n gk i l n ；S 0 2 ；r e c o v e r y ；i n d u s t r i a la p p l i c a t i o n 随着铅、锌工业污染物排放标准 G B 2 5 4 6 6 2 0 1 0 的实施，从2 0 1 2 年1 月1 日起，铅锌企业大气 污染物中颗粒物的排放浓度为8 0m g ／m 3 ，S O 。的排 放浓度为4 0 0m g ／m 3 。这使得有色行业当中的挥发 窑尾气、硫酸尾气、多膛炉尾气等难以达到国家排放 要求。而目前较多采用石灰／石灰石一石膏法、钠碱 法和氨法等工艺处理这部分尾气[ 1 ] 。但是对于铅锌 冶炼企业而言，这些方法存在原料来源不易、副产物 难以处置或者处理成本较高等问题。特别是挥发窑 尾气，由于烟气中含有一部分粉尘 主要成分为铅、 锌等重金属 [ 2 ] ，在处理尾气的同时，这部分粉尘也 进入了脱硫渣当中，导致脱硫渣有可能成为危险固 体废物，使副产物处理成本成倍增加。 针对挥发窑烟气含有重金属等污染物这一性 收稿日期2 0 1 3 0 5 0 2 基金项目科技部科技型中小企业技术创新基金项目 1 2 C 2 6 2 1 5 1 0 5 9 4 1 作者简介杨超 1 9 8 0 一 ，男，湖南长沙人，工程师，工程硕士． 质，采用氧化锌这一中间产物为吸收剂，对挥发窑烟 气中的硫、锌资源进行回收，即采用氧化锌脱硫工 艺。部分工业试验表明，采用氧化锌为吸收剂，S O 的吸收率可达7 5 ％～9 5 ％[ 3 ] 。该工艺已经在铅锌 冶炼企业锅炉烟气中得到成功应用。在挥发窑成功 应用后，针对不同的氧化锌粉尘和脱硫产物的成分 进行分析，为以后的挥发窑尾气中硫锌回收提供设 计依据。 1 硫锌资源回收原理 1 ．1 处理对象 本硫锌资源回收技术主要是针对铅锌冶炼企业 挥发窑尾气中的二氧化硫和氧化锌粉尘的回收。一 般尾气中S O 浓度为20 0 0 ～1 00 0 0m g ／m 3 ，根据 万方数据 1 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／] y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年第1 1 期 运行工况不同，浓度有较大波动；含尘浓度为2 0 0 10 0 0m g ／m 3 ，烟气温度为5 0 ～8 0 ℃，同时烟气中 含有一定的水分和其他重金属。 1 ．2 吸收剂 本技术采用的吸收剂为氧化锌烟尘。对于铅锌 冶炼企业来说，主要有2 种氧化锌粉尘一种是锌精 矿经过沸腾炉焙烧后的旋风收尘 含Z n4 5 ．2 ％、P b 2 ．2 ％、S7 ．5 ％ 或者电收尘下的氧化锌烟灰 含Z n 5 4 ．2 ％、P b1 ．0 ％、S4 ．2 ％ 简称1 “氧化锌烟尘 ； 另一种是锌浸出渣经过挥发窑焙烧后表面冷却器和 布袋除尘器后的氧化锌烟尘 含Z n4 0 ．4 ．2 ％、P b 1 5 ．9 ％、S9 ．1 ％，简称28 氧化锌烟尘 。以上2 种 氧化锌烟尘的粒径为0 ．5 0 8 ～0 ．0 7 5 ／．t m ，完全能够 满足本技术作为吸收剂的粒径要求，2 种氧化锌粉 尘的主要差别在于铅含量不同，而铅含量会造成吸 收系统的结垢问题。 1 ．3 回收原理 在吸收的初始阶段，吸收率较高，烟气中S O 在吸收塔内与新配制的氧化锌浆液发生反应【4 ] 生成 Z n S O 。5 ／z H 。O 沉淀而进入沉淀渣中。到吸收的 后期，由于浆液中氧化锌数量减少，烟气中S O 。相 对过量，此时吸收率降低，并生成溶解度较大的 Z n H S O 。 。，而Z n S O 。或者Z n H S O 。 被烟气中 的氧气氧化成Z n S O 。的副反应也有可能发生[ 5 ] 。 因此，在整个吸收过程中，二氧化硫以亚硫酸盐和硫 酸盐的形式进入产物，可进一步对产物进行处理，回 收其中的硫。另外，烟气中部分粉尘中含有的金属 锌也以亚硫酸锌的形式进入产物而被回收。 2回收系统介绍 2 ．1 设计参数 西部矿业锌业分公司拥有2 台毗．9 5m 4 4m 的挥发窑，用来处理湿法浸出一净渣[ 5 ] 。挥发窑的设 计参数单台烟气流量5 00 0 0m 3 ／h 、烟气温度6 0 ℃、 粉尘浓度5 5 0m g ／m 3 、二氧化硫浓度30 0 0m g ／m 3 。 2 ．2 主要设备选择 挥发窑尾气中硫锌资源回收技术的主要设备及 规格①3m 4m 氧化锌烟尘料仓1 个；A L 2 0 0 旋 转给料阀1 个；垂2 ．8m 3 ．0m 制浆槽1 个；J F Z 5 0 2 1 0 D 1 浆液泵2 台；X M Z 8 0 ／1 0 0 0 - U K 压滤机2 台， 过滤面积8 0m 2d F Z 5 0 3 5 0 D 1 硫酸锌溶液输送泵2 台；圣2 ．8m 3 ．5m 硫酸锌滤液槽1 个；F Z l 5 0 3 0 0 D 1 吸收循环泵4 台；设计烟气处理量1 0 00 0 0 m 3 ／h 吸收塔1 个；垂4 ．6m x 4 ．3m 循环槽1 个；增 压风机2 台，Q 一3 00 0 0m 3 ／h ，H 3 ．0k P a D N l 4 0 0 电动蝶阀3 个。 2 ．3 工艺流程 本硫锌资源回收技术主要由配浆系统、循环吸 收洗涤系统、固液分离系统等工序组成。 2 ．3 ．1 配浆系统 配浆系统由氧化锌烟尘料仓、旋转给料阀、制浆 槽 带搅拌机 和浆液泵等组成。氧化锌烟尘料仓内 的氧化锌粉尘通过旋转给料阀加到制浆槽中，与加 入其中的滤液或者工艺水一起进行搅拌，按照一定 的浓度要求配好浆液，再由浆液泵定量加入到循环 槽内，调节循环槽内p H 。 2 ．3 ．2 循环吸收洗涤系统 循环吸收洗涤系统采用逆流洗涤工艺。含有粉 尘和二氧化硫的挥发窑烟气，从吸收塔下部的烟道 进入吸收塔内，与从上向下喷出的亚硫酸锌和氧化 锌浆液进行逆流接触，在接触的过程中，挥发窑烟气 中的氧化锌和二氧化硫与喷淋出的亚硫酸锌和氧化 锌浆液完成气液传质和化学吸收过程，烟气中的二 氧化硫和氧化锌均进入液相，经过吸收后的烟气通 过除雾后进入烟囱进行排放。 随着吸收过程的不断进行，循环槽内浆液的 p H 不断降低，由配浆系统浆液泵输送过来的氧化 锌浆液不断补充到循环池内，调节循环槽内浆液的 p H ，以保证吸收过程连续不断地进行。 2 ．3 ．3 固液分离系统 随着吸收反应的不断进行，循环槽内的亚硫酸 锌浆液通过浆液泵送人压滤机进行压滤，压滤后的 滤液返回硫酸锌滤液槽，用于循环配浆。滤渣 主要 成分为亚硫酸锌、氧化锌及原料中的杂质 可送流态 化炉焙烧处理，或者外销给其他铅锌冶炼企业用于 回收金属锌和硫。 3 副产物亚硫酸锌的利用 分别采用1 8 、2 8 氧化锌烟尘作为吸收剂对挥 发窑中的二氧化硫和氧化锌进行回收，对回收后的 滤渣进行成分分析，结果见表1 。 表1 滤渣成分分析结果 T a b l e1 C o m p o s i t i o no ff i l t r a t i o nr e s i d u e ％ 滤渣名称 Z nP bS H z O FC I 18 烟尘滤渣 1 8 ．51 ．81 0 ．32 1 ．00 ．0 4 50 ．1 3 2 ”烟尘滤渣 2 1 ．56 ．79 ．11 9 ．80 ．0 7 3 0 ．2 4 由表1 可看出，18 氧化锌烟尘吸收挥发窑烟气 后滤渣通过和锌精矿混合后可直接进入流态化焙烧 万方数据 2 0 1 3 年第1 1 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 1 5 炉进行焙烧。28 氧化锌烟尘吸收挥发窑烟气后滤 渣需要调节和锌精矿的配料，控制进入焙烧炉的铅 含量2 ％以内，使焙烧和制酸工况稳定。 挥发窑烟气通过吸收塔吸收之后，二氧化硫排 放浓度为2 4 3m g ／m 3 ，粉尘的排放浓度为6 8 m g ／m 3 ，二氧化硫回收率达到9 0 ％以上，粉尘回收 率达到8 7 ％以上。 本项目实施后，可年回收二氧化硫18 9 8 ．7t 、 氧化锌粉尘9 5 ．9t ，根据挥发窑烟尘中锌含量，折算 成金属锌为3 8 ．7t 。 4结论 1 以氧化锌烟尘为吸收剂回收挥发窑烟气中的 硫锌资源，二氧化硫回收率达到9 0 ％以上，锌回收 率达到8 7 ％以上。 2 针对不同的氧化锌烟尘，采取适当参数，该回 收技术可以解决吸收塔结垢等问题，而且无任何废 水、废渣排出。 参考文献 [ 1 ] 刘君，孟昭华．脱硫技术在铅锌冶炼烟气治理中的应用 探讨[ J ] ．中国有色冶金，2 0 0 9 ，3 8 6 3 6 4 0 ． [ 2 ] 童志权．工业废气净化与利用[ M ] ．北京化学工业出 版社，2 0 0 1 2 7 0 2 7 3 ． [ 3 ] 陈南洋．氧化锌法处理低浓度S O 烟气的试验研究和 生产实践[ J ] 。硫酸工业，2 0 0 4 4 4 - 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