CN107398171A - 一种利用金属尾矿脱除烟气中酸性气体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用金属尾矿脱除烟气中酸性气体的方法，属于环境保护与综合利用技术领域。本发明将金属尾矿和水混合均匀配制成吸收浆料；在温度为10~60℃条件下，在吸收设备中将吸收浆料与烟气进行逆流接触反应5~30 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；在pH值为2~5的条件下，在浆料A中通入空气进行反应10~30 min得到气体B和浆料B。本发明采用金属尾矿脱除烟气中酸性气体，可降低烟气净化成本，实现金属尾矿的二次利用，减少了利用石灰石‑石膏作为吸收剂产生石膏废弃物排放量。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用金属尾矿脱除烟气中酸性气体的方法，属于环境保护与综合利用技术领域。
背景技术
烟气中的酸性气体，如硫化氢、氮氧化物、卤化氢，对环境造成极大危害，对酸性气体的有效治理是我国面临的严峻挑战。目前国内外主要以碱性吸收剂吸收烟气中的酸性气体，如石灰石-石膏法、双碱法、氨法等。目前各国研发的烟气脱硫脱硝工艺超过200多种，但商业化的仅20余种，且已湿法脱硫为主，其原理是以碱性吸收剂吸收烟气中的SO2，如石灰石-石膏法，其商业应用比例高达90%，但缺点是运行成本高、副产物易产生二次污染。我国的有色金属矿大多为中低品位矿，一般需要通过富集成为高品位的金属精矿才能进行冶炼。我国金属尾矿的年排放量高达3亿吨，但目前金属尾矿的综合利用率尚不足10%。我国的磷矿大多为中低品位的磷矿，一般需要通过选矿富集为高品位的磷矿后加以利用。
目前，尚未有在同一个吸收反应装置中，有效脱除烟气中H2S、NO、NO2、HF、HCl等酸性气体的方法。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种利用金属尾矿脱除烟气中酸性气体的方法，即利用粒径很小的金属尾矿配制浆料，浆料与烟气进行逆向接触反应，达到烟气除硫除硝的效果。
一种利用金属尾矿脱除烟气中酸性气体的方法，具体步骤如下：
（1）将金属尾矿和水混合均匀配制成吸收浆料；
（2）在温度为10 ~ 60℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应5~ 30 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为2~ 5的条件下，在步骤（2）所得浆料A中通入空气进行反应10 ~ 30 min得到气体B和浆料B；
以质量百分数计，所述金属尾矿中含有不低于5%的CaO和/或MgO，不低于0.1%的Fe2O3，金属尾矿的粒径不小于50目；
所述步骤（1）中金属尾矿和水的质量比为1:1~5；
所述烟气含有H2S、NO、NO2、HF、HCl中的一种或多种；
所述金属尾矿为铜尾矿、铅锌尾矿、镍尾矿、钛尾矿、磷尾矿中的一种或多种。
本发明的有益效果：
（1）本发明方法的工艺流程短，成本低；
（2）本发明方法尾矿中丰富的过渡金属元素可催化氧化酸性气体，提高酸性气体的脱除效率；
（3）本发明提高了金属尾矿的综合利用率，减少了金属尾矿对矿区周围环境的破坏，使尾矿资源变废为宝，为金属尾矿资源化开辟了新途径。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：本实施例中金属尾矿为铜尾矿，铜尾矿的粒径为80目，以质量百分数计，铜尾矿的主要成分为：CaO 30%、MgO 8.2%、Fe2O3 10.3%；烟气中SO2的浓度为2500 mg/m3，NO和NO2的总含量为300 mg/m3；
（1）将金属尾矿（铜尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿和水的质量比为1:1；
（2）在温度为10℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应5 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为2的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应10 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
吸收料浆中的CaSO3、MgSO3、CaNO2、MgNO2被氧化为CaSO4、MgSO4、CaNO3和MgNO3，尾矿吸收料浆中的铁、铜、锰等过渡金属离子还可催化氧化SO2和NO产生硫酸和硝酸，实现烟气中SO2和NO的有效去除；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中SO2和NOx的排放浓度分别为102mg/m3和38 mg/m3，SO2的脱除率为96.1%，NOx的脱出率为87.3%。
实施例2：本实施例中金属尾矿为铜尾矿，铜尾矿的粒径为50目，以质量百分数计，铜尾矿的主要成分为：CaO15%、MgO5.6%、 Fe2O32.5%；烟气中SO2的浓度为2500 mg/m3，NO和NO2的总含量为300 mg/m3；
（1）将金属尾矿（铜尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿和水的质量比为1:3；
（2）在温度为30℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应20 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为3的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应20 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
吸收料浆中的CaSO3、MgSO3、CaNO2、MgNO2被氧化为CaSO4、MgSO4、CaNO3和MgNO3，尾矿吸收料浆中的铁、铜、锰等过渡金属离子还可催化氧化SO2和NO产生硫酸和硝酸，实现烟气中SO2和NO的有效去除；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中SO2和NOx的排放浓度分别为141mg/m3和47 mg/m3，SO2的脱除率为94.6%，NOx的脱出率为84.3%。
实施例3：本实施例中金属尾矿为铜尾矿，铜尾矿的粒径为100目，以质量百分数计，铜尾矿的主要成分为：CaO5%、MgO7.6%、 Fe2O30.12%；烟气中SO2的浓度为2500 mg/m3，NO和NO2的总含量为300 mg/m3；
（1）将金属尾矿（铜尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿和水的质量比为1:5；
（2）在温度为60℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应30 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为5的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应30 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
吸收料浆中的CaSO3、MgSO3、CaNO2、MgNO2被氧化为CaSO4、MgSO4、CaNO3和MgNO3，尾矿吸收料浆中的铁、铜、锰等过渡金属离子还可催化氧化SO2和NO产生硫酸和硝酸，实现烟气中SO2和NO的有效去除；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中SO2和NOx的排放浓度分别为173mg/m3和58 mg/m3，SO2的脱除率为93.3%，NOx的脱出率为80.7%。
实施例4：本实施例中金属尾矿为铅锌尾矿，铅锌尾矿的粒径为120目，以质量百分数计，铅锌尾矿的主要成分为：CaO 33.8%、MgO15.5%、 Fe2O3 4.4%；烟气中SO2的浓度为2600 mg/m3，NO和NO2的总含量为300 mg/m3；
（1）将金属尾矿（铅锌尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿和水的质量比为1:1；
（2）在温度为10℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应5 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为2的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应10 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中SO2和NOx的排放浓度分别为58mg/m3和43 mg/m3，SO2的脱除率为97.7%，NOx的脱出率为85.7%。
实施例5：本实施例中金属尾矿为铅锌尾矿，铅锌尾矿的粒径为100目，以质量百分数计，铅锌尾矿的主要成分为：CaO21.6%、MgO9.2%、 Fe2O31.3%；烟气中SO2的浓度为 2600mg/m3，NO和NO2的总含量为300 mg/m3；
（1）将金属尾矿（铅锌尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿和水的质量比为1:3；
（2）在温度为30℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应20 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为3的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应20 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中SO2和NOx的排放浓度分别为93mg/m3和56 mg/m3，SO2的脱除率为96.4%，NOx的脱出率为81.3%。
实施例6：本实施例中金属尾矿为铅锌尾矿，铅锌尾矿的粒径为200目，以质量百分数计，铅锌尾矿的主要成分为：CaO6.5%、MgO 7.3%、 Fe2O30.24%；烟气中SO2的浓度为 2600mg/m3，NO和NO2的总含量为300 mg/m3；
（1）将金属尾矿（铅锌尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿和水的质量比为1:5；
（2）在温度为60℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应30 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为5的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应30 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中SO2和NOx的排放浓度分别为182mg/m3和71 mg/m3，SO2的脱除率为93%，NOx的脱出率为76.3%。
实施例7：本实施例中金属尾矿为钛尾矿，钛尾矿的粒径为80目，以质量百分数计，钛尾矿的主要成分为：CaO 28.7%、MgO7.2%、 Fe2O312.9%；烟气中SO2的浓度为2600 mg/m3，NO和NO2的总含量为300 mg/m3；
（1）将金属尾矿（钛尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿和水的质量比为1:1；
（2）在温度为10℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应5 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为2的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应10 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中SO2和NOx的排放浓度分别为86mg/m3和43 mg/m3，SO2的脱除率为96.7%，NOx的脱出率为85.7%。
实施例8：本实施例中金属尾矿为钛尾矿，钛尾矿的粒径为120目，以质量百分数计，钛尾矿的主要成分为：CaO18.3%、MgO 5.1%、 Fe2O38.3%；烟气中SO2的浓度为2600 mg/m3，NO和NO2的总含量为300 mg/m3；
（1）将金属尾矿（钛尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿和水的质量比为1:3；
（2）在温度为30℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应20 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为3的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应20 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中SO2和NOx的排放浓度分别为132mg/m3和57 mg/m3，SO2的脱除率为94.9%，NOx的脱出率为81%。
实施例9：本实施例中金属尾矿为钛尾矿，钛尾矿的粒径为150目，以质量百分数计，钛尾矿的主要成分为：CaO8.2%、MgO 6.7%、 Fe2O33.2%；烟气中SO2的浓度为2600 mg/m3，NO和NO2的总含量为300 mg/m3；
（1）将金属尾矿（钛尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿和水的质量比为1:5；
（2）在温度为60℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应30 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为5的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应30 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中SO2和NOx的排放浓度分别为194mg/m3和73 mg/m3，SO2的脱除率为92.5%，NOx的脱出率为75.7%。
实施例10：本实施例中金属尾矿为镍尾矿，镍尾矿的粒径为50目，以质量百分数计，镍尾矿的主要成分为：CaO 8.7%、MgO16.1%、 Fe2O315.5%；烟气中SO2的浓度为2600 mg/m3，NO和NO2的总含量为300 mg/m3；
（1）将金属尾矿（镍尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿和水的质量比为1:1；
（2）在温度为10℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应5min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为2的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应10 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中SO2和NOx的排放浓度分别为91mg/m3和32 mg/m3，SO2的脱除率为96.5%，NOx的脱出率为89.3%。
实施例11：本实施例中金属尾矿为镍尾矿，镍尾矿的粒径为100目，以质量百分数计，镍尾矿的主要成分为：CaO5.9%、MgO13.1%、 Fe2O37.3%；烟气中SO2的浓度为2600 mg/m3，NO和NO2的总含量为300 mg/m3；
（1）将金属尾矿（镍尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿和水的质量比为1:3；
（2）在温度为30℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应20 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为3的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应20 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中SO2和NOx的排放浓度分别为142mg/m3和52 mg/m3，SO2的脱除率为94.5%，NOx的脱出率为82.7%。
实施例12：本实施例中金属尾矿为镍尾矿，镍尾矿的粒径为200目，以质量百分数计，镍尾矿的主要成分为：CaO6.2%、MgO5.7%、 Fe2O31.2%；烟气中SO2的浓度为2600 mg/m3，NO和NO2的总含量为300 mg/m3；
（1）将金属尾矿（镍尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿和水的质量比为1:5；
（2）在温度为60℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应30 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为5的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应30 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中SO2和NOx的排放浓度分别为225mg/m3和79 mg/m3，SO2的脱除率为91.3%，NOx的脱出率为73.7%。
实施例13：本实施例中本实施例中金属尾矿为磷尾矿，磷尾矿的粒径为50目，以质量百分数计，磷矿尾矿的主要成分为：CaO 32.3%、 MgO 18.0%、Fe2O3 0.63%；烟气为垃圾焚烧炉烟气，烟气中含有NO2 500 mg/m3、NO 750 mg/m3、HCl 150 mg/m3、HF 15 mg/m3；
（1）将金属尾矿（磷尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿（磷尾矿）和水的质量比为1:3；
（2）在温度为20℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应30 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为3.5的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应5 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中NO2、NO、HCl、HF的脱除效率分别为90%、85%、97%、98%。
实施例14：本实施例中本实施例中金属尾矿为磷尾矿，磷尾矿的粒径为80目，以质量百分数计，磷矿尾矿的主要成分为：CaO 35.6%、MgO 15.2%、Fe2O3 0.8%；烟气为铝冶炼烟气，烟气中含有HF 50mg/m3；
（1）将金属尾矿（磷尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿（磷尾矿）和水的质量比为1:2；
（2）在温度为25℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应30 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为4.5的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应10 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中HF的脱除效率分别为99%。
实施例15：本实施例中本实施例中金属尾矿为磷尾矿，磷尾矿的粒径为150目，以质量百分数计，磷矿尾矿的主要成分为：CaO 30.6%、 MgO 15.2.0%、Fe2O3 1.03%；烟气为石油冶炼尾气，烟气中含有H2S 2500 mg/m3；
（1）将金属尾矿（磷尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿（磷尾矿）和水的质量比为1:4；
（2）在温度为30℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应30 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为3.0的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应20 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中H2S脱除效率为93%。
实施例16：本实施例中本实施例中金属尾矿为磷尾矿，磷尾矿的粒径为200目，以质量百分数计，磷矿尾矿的主要成分为：CaO 25.6%、 MgO 18.2.0%、 Fe2O3 1.63%；烟气为有色冶炼制酸尾气，烟气中含有NOx 300 mg/m3；
（1）将金属尾矿（磷尾矿）和水混合均匀配制成吸收浆料；其中金属尾矿（磷尾矿）和水的质量比为1:3；
（2）在温度为30℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应25 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为2.5的条件下，将步骤（2）所得浆料A置于循环氧化池中，通入空气进行反应15 min得到气体B和浆料B，气体B排空；
经过烟气分析仪定量检测得知，本实施例的气体A中NOx脱除效率为92%。
Claims (3)
1.一种利用金属尾矿脱除烟气中酸性气体的方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）将金属尾矿和水混合均匀配制成吸收浆料；
（2）在温度为10 ~ 60℃条件下，在吸收设备中将步骤（1）所得吸收浆料与烟气进行逆流接触反应5 ~ 30 min得到气体A和浆料A，气体A直接排空；
（3）在pH值为2~ 5的条件下，在步骤（2）所得浆料A中通入空气进行反应10~30 min得到气体B和浆料B。
2.根据权利要求1所述的利用金属尾矿脱除烟气中酸性气体的方法，其特征在于：以质量百分数计，金属尾矿中含有不低于5%的CaO和/或MgO，不低于0.1%的Fe2O3，金属尾矿的粒径为不小于50目。
3.根据权利要求1所述的利用金属尾矿脱除烟气中酸性气体的方法，其特征在于：步骤（1）中金属尾矿和水的质量比为1:1~5。
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