CN107569998A - 一种尾矿冶炼三废脱硫系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业废气脱硫技术领域，特别是指一种尾矿冶炼三废脱硫系统及方法，其包括脱硫吸收装置、制浆池、一级循环池、二级循环池及脱水装置，利用两个串联的吸附塔，配合15％浓度的石灰乳在多相反应器中循环吸附二氧化硫气体，吸附的二氧化硫形成HSO₃ ^‑并充分被氧化成SO₄ ^2‑，使烟气中的二氧化硫充分被吸收，本发明精石灰消耗量少、能耗低、精石灰适用性强，减排效果极佳，有利于环境保护，具有很好的推广应用前景，脱硫效率高达99％。

Description

一种尾矿冶炼三废脱硫系统及方法

技术领域

本发明涉及工业废气脱硫技术领域，特别是指一种尾矿冶炼三废脱硫系统及方法。

背景技术

现有技术中的脱硫塔是采用塔身浆液内循环形式，塔身内部容易产生结垢现象，导致塔身内壁空间逐渐变小，运行不通畅，经常需要清理塔身内壁。由于脱硫塔是采用塔身浆液内循环形式，吸收SO₂形成的HSO₃ ^-在塔内封闭环境不能得到充分的氧化等问题。此外，现有技术的脱硫效率低，尾气达不到排放标准。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题，就是提出一种尾矿冶炼三废脱硫系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种尾矿冶炼三废脱硫系统，包括脱硫吸收装置、制浆池、一级循环池、二级循环池及脱水装置，所述脱硫吸收装置包括一级吸收塔和二级吸收塔，两个吸收塔的塔体中都设置多相反应器，且两个吸收塔的塔体顶部和下部分别都设有气体出口和浆液出口，所述一级吸收塔的多相反应器连接烟道，用于接收待处理的含二氧化硫的烟气，所述二级吸收塔的多相反应器与一级吸收塔的气体出口连通，所述二级吸收塔的气体出口连接高空烟囱；所述一级循环池和二级循环池中都设有喷淋泵，且一级循环池和二级循环池都通过喷淋管分别连接二级吸收塔和一级吸收塔中的多相反应器，而一级吸收塔和二级吸收塔的浆液出口都通过循环槽分别与二级循环池和一级循环池连接，实现两个循环池与两个吸收塔之间的循环脱硫处理；所述制浆池用于制备吸收剂，且制浆池与所述一级循环池连接，所述一级循环池中的浆液通过溢流进入二级循环池中；此外，所述二级循环池与脱水装置连通，脱水装置用于将二级循环池中的浆液进行脱水得到脱硫石膏，脱得的水输送至集水地槽。

作为优选地，所述二级循环池中设有曝气装置，所述曝气装置包括罗茨鼓风机、总气管、若干支气管以及曝气管，所述总气管分别连接罗茨鼓风机和支气管，所述支气管架设在所述二级循环池上，且支气管上开设有若干出气口，所述曝气管上端与支气管的出气口连通，曝气管下端通二级循环池池底。

作为优选地，所述一级吸收塔和二级吸收塔的塔底都设有气液分离锥斗，用于实现气体与浆液的分离，分离得到的气体和浆液分别通过气体出口和浆液出口输出。

作为优选地，所述制浆池中制备的吸收剂为石灰石粉与水混合得到的浓度为15％的石灰浆液。

作为优选地，所述一级吸收塔、二级吸收塔以及一级循环池和二级循环池中都铺设有玻璃钢防腐层。

作为优选地，所述一级循环池和二级循环池中都设有搅拌机。

作为优选地，所述脱水装置包括脱水泵和压滤机，所述脱水泵将二级循环池中的浆液泵送至压滤机脱水得到脱硫石膏，所述集水地槽与制浆池连通，用于为制浆提供水。

一种尾矿冶炼三废脱硫方法，包括如下步骤：

(1)将石灰石粉和水按比例加入制浆池，制得浓度为15％的石灰浆液；

(2)一级循环池中的浆液通过溢流进入二级循环池中，待一级循环池的浆液开始溢流进入二级循环池中时，开启两个循环池中的喷淋泵和搅拌机，同时一级吸收塔上的烟道开始通入含二氧化硫的废气，开始进行脱硫；

(3)一级吸收塔处理后的气体和浆液分别进入二级吸收塔和二级循环池，其中气体继续在二级吸收塔中脱硫，浆液通过喷淋管和循环槽在一级吸收塔和二级循环池之间循环吸硫；曝气装置在二级循环池中曝气，让其中的二氧化硫形成的HSO₃ ^-充分被氧化成SO₄ ^2-；

(4)二级吸收塔处理后的气体和浆液分别进入高空烟囱和一级循环池，其中气体在高空烟囱中排空，浆液通过喷淋管和循环槽在二级吸收塔和一级循环池之间循环吸硫；

(5)二级循环池中的浆液进入脱水装置中进行脱水，经压滤机脱水得到脱硫石膏，脱得的水进入集水地槽作为制浆池的水源。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：本发明的脱硫系统脱硫后，得到的气体中二氧化硫含量为100mg/m³，远小于<工业炉窑大气污染物排放标准>(GB9078-1996)二级标准标准值：400mg/m3，脱硫效率大于99％，大大减少了向空气中排出二氧化硫的量，此外，本发明石灰石粉消耗量小。

附图说明

图1为本发明脱硫装置的示意图。

具体实施方式

为让本领域的技术人员更加清晰直观的了解本发明，下面将结合附图，并以新邵辰州锑业有限责任公司为例，对本发明的脱硫效果做进一步的说明。

新邵辰州日处理锑、金精矿50吨，精矿含硫25％左右，扣除进入锑锍的硫，则产生尾气含SO₂16吨，即每小时16/22＝0.8T/h，鼓风炉尾气烟气量为48500m³/h(二氧化硫排放量为13500m³/h)，二氧化硫治理主要装置为JX-多相反应器(另有石灰乳制备车间、尾水排放系统)处理后排空，尾气浓度经实测浓度为850mg/m³以上，已经不能满足国家排放标准。【<工业炉窑大气污染物排放标准>(GB9078-1996)二级标准标准值：400mg/m³】

新邵辰州三废脱硫系统于2006年底投入生产，运行时间已经达到了设计年限，腐蚀较为严重。由于尾气二氧化硫排放超标，黄金集团旗下的冶炼子公司都面临着关闭火法冶炼的危机

原理：采用JX-多相反应器，该设备采用气、液并流吸收，液体在反应器内部的分液、导流构件的作用下，被分散成多层液膜，同向流动的烟气在一次次通过液膜时，将液膜拉薄，并雾化成一定粒度的小雾滴，强化气、液间的传质。吸收液形成的液膜和雾滴在多相反应器中不断地改变流速和流向，液体内、液体与固体间发生强烈的相对运动，加速分子、离子的扩散，从而提高反应速度。由于JX-多相反应器内部结构相同，采用气液并流方式吸收，在使用不同的吸收剂的情况下都能稳定运行。在运行过程中，采用石灰为吸收剂。

钙基吸收剂脱硫的反应速度取决于四个速度控制步骤，即SO₂吸收、HSO₃ ^-氧化、吸收剂溶解和石膏的结晶：

1、SO₂吸收

SO₂+H₂O→H₂SO₃；H₂SO₃→H⁺+HSO₃ ^-；HSO₃ ^-→H⁺+SO₃ ^2-；

根据“双膜”吸收理论，SO₂在水中属中等溶解度气体，亨利系数m值中等，传质速度受气膜、液膜控制，当吸收液中溶入了吸收剂，SO₂在液膜内与Ca²⁺反应被迅速消耗，液膜扩散阻力迅速下降，化学吸收增强因子E取决于吸收化学反应的速度。气膜控制吸收可以通过增大气液接触面积来提高吸收速率。

2、HSO₃ ^-氧化 HSO₃ ^-+1/2O₂→HSO₄ ^-

在PH值为4.5～5.5时，吸收剂中杂质Mn²⁺对氧化反应起催化作用。

3、吸收剂的溶解

吸收剂溶解分5步进行：

a)H⁺、SO₄ ^2-向吸收剂表面扩散(外扩散)

b)H⁺、SO₄ ^2－从吸收剂表面向内扩散(内扩散)

c)H⁺、SO₄ ^2－与吸收剂发生化学反应(化学反应控制)

d)Ca²⁺、CaSO₄从吸收剂内部向表面扩散(内扩散)

e)Ca²⁺、CaSO₄从吸收剂表面向溶液中扩散(外扩散)

扩散的动力是分子、离子的浓度差，液体内部、液体与固体之间的相对运动能强化分子、离子的扩散，从而加速在吸收剂的溶解和在其表面、内部发生的化学反应。减小吸收剂的粒径能增加吸收剂的比表面积，减小内扩散的阻力。

4、石膏的结晶

Ca²⁺+SO₄ ^2-+2H₂O→CaSO₄·2H₂O

结晶过程应控制过饱和度，防止发生结垢和产生吸收剂包裹现象。

JX-多相反应器主要有三个方面的优势提高吸收反应速度：

a)增大气、液两相接触面积，强化气相、液相间传质；

b)强化液体内、液体与固体间的相对运动，提高吸收剂溶解速度和化学反应速度；

c)控制石膏的结晶速度。

本实施例采用湿式石灰-石膏法脱硫工艺，处理烟气量按75000m³/h工况烟气量设计，设计脱硫率为98％以上，如图1所示，其中脱硫装置包括一级吸收塔1、二级吸收塔2、制浆池3、一级循环池4、二级循环池5以及压滤机6，一级吸收塔1和二级吸收塔2内都设有JX-多相反应器，且两个吸收塔的塔体顶部和下部分别都设有气体出口和浆液出口，一级吸收塔1和二级吸收塔2采用串联方式连接，一级吸收塔1的多相反应器连接烟道7，用于接收待处理的含二氧化硫的烟气，二级吸收塔2的多相反应器与一级吸收塔1的气体出口连通，实现气体的两次脱硫，脱硫完成后的烟气从二级吸收塔2的气体出口排向高空烟囱8排放；

一级循环池4和二级循环池5中都设有喷淋泵(200E-M型喷淋泵(电机90KW/台)，且一级循环池4和二级循环池5都通过喷淋管9分别连接二级吸收塔2和一级吸收塔1中的多相反应器，而一级吸收塔1和二级吸收塔2的浆液出口都通过循环槽10分别与二级循环池5和一级循环池4连接，实现两个循环池与两个吸收塔之间的循环脱硫处理；制浆池3用于加入石灰石粉和水制备浓度为15％的石灰浆吸收剂，且制浆池3与一级循环池4连接，一级循环池4中的浆液通过溢流进入二级循环池5中；此外，二级循环池5与压滤机6连通，二级循环池5中的浆液通过脱水泵输送至压滤机6中进行脱水得到脱硫石膏，脱得的水输送至集水地槽11，集水地槽11与制浆池3连通，用于为制浆提供水。

一级吸收塔1和二级吸收塔2的塔底都设有气液分离锥斗，实现气体与浆液的分离，分离得到的气体和浆液分别通过气体出口和浆液出口输出。一级吸收塔1、二级吸收塔2以及一级循环池4和二级循环池5中都铺设有玻璃钢防腐层。

一级循环池4和二级循环池5中都还设有搅拌机(一级循环池中加装一台7.5KW的搅拌机、二级循环池加装两台11KW的搅拌机)，且二级循环池5中设有曝气装置，曝气装置包括JS250罗茨鼓风机(电机功率55KW)、总气管、四根支气管以及曝气管，总气管分别连接罗茨鼓风机和四根支气管，支气管架设在二级循环池5上，且每根支气管上都开设有十一个出气口，每个出气口上都通过曝气管将空气通往二级循环池5池底。

结果：脱硫效率≥99％，出口SO₂浓度小于100mg/m³。

利用本实施例的脱硫装置进行脱硫的方法，其步骤如下：

(1)将石灰石粉和水按比例加入制浆池3，制得浓度为15％的石灰浆液；

(2)一级循环池4中的浆液通过溢流进入二级循环池5中，待一级循环池4的浆液开始溢流进入二级循环池5中时，开启两个循环池中的喷淋泵和搅拌机，同时一级吸收塔1上的烟道7开始通入含二氧化硫的废气，从而开始进行脱硫；

(3)一级吸收塔1处理后的气体和浆液分别进入二级吸收塔2和二级循环池5，其中气体继续在二级吸收塔2中脱硫，浆液通过喷淋管9和循环槽10在一级吸收塔1和二级循环池5之间循环吸硫；曝气装置在二级循环池5中曝气，让其中的二氧化硫形成的HSO₃ ^-充分被氧化成SO₄ ^2-；

(4)二级吸收塔2处理后的气体和浆液分别进入高空烟囱8和一级循环池4，其中气体经高空烟囱8排空，浆液通过喷淋管9和循环槽10在二级吸收塔2和一级循环池4之间循环吸硫；

(5)二级循环池5中的浆液通过脱水泵泵送到压滤机6中进行脱水，经压滤机6脱水得到脱硫石膏，脱得的水进入集水地槽11作为制浆池的水源。

因此，本方法中烟气依次在一级吸收塔1和二级吸收塔2的多相反应器中与吸收剂充分接触吸收，脱硫后的达标烟气通过烟囱8排放。浆液经气液分离器分离出气体后最终流入一级循环池4，再通过喷淋泵送入吸收塔的多相反应器中进行循环吸收SO₂。二级循环池5中的浆液通过曝气装置进行强制氧化，氧化后的浆液通过脱水泵送至压滤机6脱水，脱水后得到脱硫石膏，脱得的水供制浆使用。

改造后烟气进入脱硫装置的流量为56800mg/m³，SO₂为13525mg/m³，经过脱硫装置后，烟筒的排放流量为6898m³/h，SO₂为39mg/m³，烟尘为73.1mg/m³，NO_x(固定源)26.7mg/m³。

表1为改造前后污染物对比图：

表1

	SO2(固定源)	NOx(固定源)	烟尘	流量(平均值)
					改造前	850以上	160.8	78.2	9800
改造后	39	26.7	73.1	6898
					国家标准	400	240	100	/

本实施例的技术方法具有流程短、精石灰消耗量少、能耗低、精石灰适用性强，减排效果极佳，有利于环境保护，具有很好的推广应用前景，脱硫效率达到了99％，吨矿消耗精石灰为350kg。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种尾矿冶炼三废脱硫系统，其特征在于，包括脱硫吸收装置、制浆池、一级循环池、二级循环池及脱水装置，所述脱硫吸收装置包括一级吸收塔和二级吸收塔，两个吸收塔的塔体中都设置多相反应器，且两个吸收塔的塔体顶部和下部分别都设有气体出口和浆液出口，所述一级吸收塔的多相反应器连接烟道，用于接收待处理的含二氧化硫的烟气，所述二级吸收塔的多相反应器与一级吸收塔的气体出口连通，所述二级吸收塔的气体出口连接高空烟囱；所述一级循环池和二级循环池中都设有喷淋泵，且一级循环池和二级循环池都通过喷淋管分别连接二级吸收塔和一级吸收塔中的多相反应器，而一级吸收塔和二级吸收塔的浆液出口都通过循环槽分别与二级循环池和一级循环池连接，实现两个循环池与两个吸收塔之间的循环脱硫处理；所述制浆池用于制备吸收剂，且制浆池与所述一级循环池连接，所述一级循环池中的浆液通过溢流进入二级循环池中；此外，所述二级循环池与脱水装置连通，脱水装置用于将二级循环池中的浆液进行脱水得到脱硫石膏，脱得的水输送至集水地槽。

2.根据权利要求1所述的尾矿冶炼三废脱硫系统，其特征在于，所述二级循环池中设有曝气装置，所述曝气装置包括罗茨鼓风机、总气管、若干支气管以及曝气管，所述总气管分别连接罗茨鼓风机和支气管，所述支气管架设在所述二级循环池上，且支气管上开设有若干出气口，所述曝气管上端与支气管的出气口连通，曝气管下端通二级循环池池底。

3.根据权利要求1所述的尾矿冶炼三废脱硫系统，其特征在于，所述一级吸收塔和二级吸收塔的塔底都设有气液分离锥斗，用于实现气体与浆液的分离，分离得到的气体和浆液分别通过气体出口和浆液出口输出。

4.根据权利要求1所述的尾矿冶炼三废脱硫系统，其特征在于，所述制浆池中制备的吸收剂为石灰石粉与水混合得到的浓度为15％的石灰浆液。

5.根据权利要求1所述的尾矿冶炼三废脱硫系统，其特征在于，所述一级吸收塔、二级吸收塔以及一级循环池和二级循环池中都铺设有玻璃钢防腐层。

6.根据权利要求1所述的尾矿冶炼三废脱硫系统，其特征在于，所述一级循环池和二级循环池中都设有搅拌机。

7.根据权利要求1所述的尾矿冶炼三废脱硫系统，其特征在于，所述脱水装置包括脱水泵和压滤机，所述脱水泵将二级循环池中的浆液泵送至压滤机脱水得到脱硫石膏，所述集水地槽与制浆池连通，用于为制浆提供水。

8.根据权利要求1-7任一项所述的尾矿冶炼三废脱硫方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将石灰石粉和水按比例加入制浆池，制得浓度为15％的石灰浆液；

(2)一级循环池中的浆液通过溢流进入二级循环池中，待一级循环池的浆液开始溢流进入二级循环池中时，开启两个循环池中的喷淋泵和搅拌机，同时一级吸收塔上的烟道开始通入含二氧化硫的废气，开始进行脱硫；

(3)一级吸收塔处理后的气体和浆液分别进入二级吸收塔和二级循环池，其中气体继续在二级吸收塔中脱硫，浆液通过喷淋管和循环槽在一级吸收塔和二级循环池之间循环吸硫；曝气装置在二级循环池中曝气，让其中的二氧化硫形成的HSO₃ ^-充分被氧化成SO₄ ^2-；

(4)二级吸收塔处理后的气体和浆液分别进入高空烟囱和一级循环池，其中气体在高空烟囱中排空，浆液通过喷淋管和循环槽在二级吸收塔和一级循环池之间循环吸硫；

(5)二级循环池中的浆液进入脱水装置中进行脱水，经压滤机脱水得到脱硫石膏，脱得的水进入集水地槽作为制浆池的水源。