本發(fā)明涉及銅冶煉行業(yè)的環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是銅冶煉環(huán)集煙氣脫硫方法及裝置。

背景技術(shù)：

二氧化硫是大氣污染物中的主要污染因素，二氧化硫的排放會造成酸雨,對水體、農(nóng)作物、環(huán)境、建筑物等造成酸化和腐蝕，造成巨大的經(jīng)濟損失。我國銅、鉛、鋅、鎳等有色冶煉行業(yè)的高速發(fā)展，帶來了嚴重的二氧化硫污染，環(huán)境負荷難以承受，近幾年各行業(yè)的排放標準步步緊縮，給各行業(yè)的發(fā)展帶來制約，二氧化硫的減排日益緊迫。

銅冶煉行業(yè)環(huán)集煙氣因氣量大、粉塵濃度高、二氧化硫濃度波動大等問題，現(xiàn)有的脫硫工藝均為拋棄法，即采用堿法、鈣法、氧化鎂法等，存在的突出問題是脫硫效率欠佳、浪費了尾氣中的硫資源、且又產(chǎn)生了新的三廢產(chǎn)物，工業(yè)應(yīng)用存在很大局限性。尤其面對各行業(yè)不斷提高的國家標準和區(qū)域性排放標準要求，以上問題更需引起企業(yè)重視。

雙氧水法脫硫是新興的高效脫硫方法，但直接應(yīng)用于銅冶煉行業(yè)環(huán)集煙氣脫硫，存在突出問題有：煙氣中粉塵雜質(zhì)（重金屬類等）的存在易造成雙氧水分解損失并產(chǎn)生爆炸危險的可能，副產(chǎn)稀硫酸因含重金屬或其他雜質(zhì)不能回收利用，煙氣中三氧化硫或酸霧超標，煙氣排放感官差等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

出于解決以上所述問題的目的，本發(fā)明公開一種適用于銅冶煉環(huán)集煙氣脫硫的方法，以高效脫硫、降低污染并資源綜合利用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種銅冶煉環(huán)集煙氣脫硫方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：1）預(yù)處理步驟：對從銅冶煉生產(chǎn)中收集到的煙氣進行預(yù)處理；2）脫硫步驟：將經(jīng)過預(yù)處理的煙氣輸入雙氧水脫硫塔，采用雙氧水作為脫硫劑對煙氣中的二氧化硫進行吸收，產(chǎn)生經(jīng)過脫硫的尾氣，并且副產(chǎn)稀硫酸排出，其中在預(yù)處理步驟中，對收集到的煙氣進行分類預(yù)處理，該步驟包含煙氣降溫及熱量回收利用、粉塵回收利用以及三氧化硫或酸霧的凈化中的任一者或任何組合，在脫硫步驟中，采用雙氧水對煙氣進行循環(huán)洗脫，脫硫尾氣中的二氧化硫含量被降低至20mg/Nm³以下。脫硫步驟中所采用的雙氧水濃度為0.01-70%，在一些實施方案中，雙氧水濃度優(yōu)選為0.01-10%，更優(yōu)選0.01-1%,更優(yōu)選0.01-0.1%。而在另一些實施方案中，雙氧水濃度優(yōu)選為27-70%，更優(yōu)選27-50%。在我們的實際操作中，較低的雙氧水濃度可以達到非常好的脫硫效果，并且還有一個非常大的優(yōu)勢就是副產(chǎn)稀硫酸中的雙氧水殘余量極低，經(jīng)常在檢測限以下，這使得副產(chǎn)硫酸可以經(jīng)過較少的處理就可以用于一些雙氧水敏感性的應(yīng)用，擴大了副產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，具有較高的價值。而較高的雙氧水濃度可以較少的操作即可達到較高的脫硫效果，雙氧水本身無需處理，操作成本低，副產(chǎn)硫酸濃度較高，但是雙氧水殘留量會較高，但是經(jīng)過還原劑處理也可以達到去除雙氧水殘留的目的，因此副產(chǎn)稀硫酸排出的過程中還包括使副產(chǎn)稀硫酸與還原劑接觸的步驟。因而對于具體采用多高的雙氧水濃度，可以根據(jù)脫硫設(shè)定目標和終產(chǎn)品的用途進行取舍。同樣，雙氧水脫硫后，副產(chǎn)稀硫酸濃度可保持在0-55%，優(yōu)選10-40%，更優(yōu)選25-30%。另外，副產(chǎn)稀硫酸還可以至少部分被返回至預(yù)處理步驟回用，例如作為工藝水、作為三氧化硫的吸收水等。

在該方法中，煙氣的分類預(yù)處理包括以下方面中的任一者或任何組合：

對于高于160℃的環(huán)集煙氣，采用降溫措施，并回收煙氣熱量，副產(chǎn)低壓蒸汽回收能源，然后再進行濕法尾氣脫硫；

對于粉塵高于10mg/Nm³的含硫環(huán)集煙氣，采取干法布袋除塵或濕法洗滌除塵措施，將環(huán)集煙氣中的粉塵降至10mg/Nm³以下，然后再進行濕法尾氣脫硫；

對于含三氧化硫高于30mg/Nm³的環(huán)集煙氣，采取預(yù)增濕，然后采用高壓靜電電除霧器將酸霧降低至5mg/Nm³以下，然后去尾氣脫硫。

在脫硫步驟中，在雙氧水的循環(huán)過程中還可以包括用穩(wěn)定劑對雙氧水進行處理的過程，亦即在開車加入雙氧水和雙氧水循環(huán)過程中，使雙氧水與穩(wěn)定劑接觸以使雙氧水穩(wěn)定。

本發(fā)明還公開了用于以上方法的裝置，亦即一種用于銅冶煉環(huán)集煙氣脫硫的裝置，所述裝置包括銅冶煉環(huán)集煙氣預(yù)處理裝置和雙氧水脫硫裝置，其中銅冶煉環(huán)集煙氣預(yù)處理裝置包括洗滌除塵設(shè)備、熱能回收設(shè)備、增濕洗滌設(shè)備、除霧設(shè)備中的一者或多者，雙氧水脫硫裝置包括雙氧水脫硫塔、脫硫泵、雙氧水槽、雙氧水泵。

其中脫硫泵負責(zé)雙氧水脫硫塔中產(chǎn)生的吸收液的循環(huán)及排出，優(yōu)選在其排出路線上還設(shè)置有還原塔，用于對脫硫過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)稀硫酸進行還原處理。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有銅冶煉環(huán)集煙氣應(yīng)用的脫硫方法相比較，可分類回收煙氣能源：即充分回收煙氣熱量、粉塵有價元素，消除酸霧危害，具有脫硫效率高、副產(chǎn)可以回用的稀硫酸，運行成本低，可操作性強等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明銅冶煉環(huán)集煙氣尾氣脫硫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

在圖中：1、洗滌除塵塔；2、熱能回收設(shè)備；3、洗滌泵；4、增濕塔；5、增濕洗滌泵；6、電除霧器；7、脫硫塔；8、穩(wěn)定劑裝置；9、脫硫泵；10、雙氧水泵；11、還原塔；12、雙氧水槽。

具體實施方式

本發(fā)明的目的在于提供銅冶煉環(huán)集煙氣脫硫方法及裝置，該方法首先對銅冶煉環(huán)集煙氣進行分類及預(yù)處理。

對于高于160℃的環(huán)集煙氣，優(yōu)選采用余熱鍋爐回收煙氣熱量，副產(chǎn)蒸汽回收能源，更優(yōu)選采用熱管鍋爐，降低低溫腐蝕，然后再進行濕法尾氣脫硫。

對于粉塵高于10mg/Nm³的含硫環(huán)集煙氣采取干法布袋除塵或濕法洗滌除塵措施，將環(huán)集煙氣中的粉塵降至10mg/Nm³以下，更優(yōu)選降低至5mg/Nm³以下，然后再進行濕法尾氣脫硫。此部分干法及濕法收集的粉塵采取收集、過濾方式予以回收，即回收了粉塵的有價元素，重新回冶煉系統(tǒng)做冶煉原料。

對于含三氧化硫高于30mg/Nm³的環(huán)集煙氣，采取預(yù)增濕，然后采用高壓靜電電除霧器將酸霧降低至5mg/Nm³以下，然后進行尾氣脫硫；相應(yīng)的，對于含三氧化硫高于30mg/Nm³的環(huán)集煙氣，也可以直接先進行濕法尾氣脫硫，脫硫后尾氣再采用高壓靜電電除霧器將脫硫后煙氣中酸霧降低至30mg/Nm³以下，更優(yōu)選降低至5mg/Nm³以下。

尾氣經(jīng)過上述分類預(yù)處理后，采用雙氧水法脫硫工藝進行脫硫，含硫尾氣中二氧化硫含量可以降低至20mg/Nm³以下，同時回收了副產(chǎn)的稀硫酸，全部返回到銅冶煉的硫酸裝置或有色冶煉的酸浸、電解等用酸部位。如上所述，經(jīng)過對環(huán)集煙氣的分類預(yù)處理，消除了煙氣中粉塵雜質(zhì)（重金屬等）的存在易造成雙氧水分解損失并產(chǎn)生爆炸危險的可能，且消除了副產(chǎn)稀硫酸因含重金屬或其他雜質(zhì)不能回收利用的問題。

有色冶煉環(huán)集煙氣脫硫方法包括以下步驟：

步驟一，分類預(yù)處理，其中包含：煙氣降溫及熱量回收利用、粉塵回收利用、三氧化硫或酸霧的凈化等；

對于高于160℃的環(huán)集煙氣，如銅冶煉的熔煉爐煙氣，可采用表面冷卻器散熱、噴水降溫或鍋爐降溫等措施，優(yōu)選采用余熱鍋爐回收煙氣熱量，副產(chǎn)低壓蒸汽回收能源，更優(yōu)選采用熱管鍋爐，降低低溫腐蝕，然后再去濕法尾氣脫硫；

對于粉塵高于10mg/Nm³的含硫環(huán)集煙氣，如銅冶煉各設(shè)備操作口的環(huán)集煙氣等，采取干法布袋除塵或濕法洗滌除塵措施，將環(huán)集煙氣中的粉塵降至10mg/Nm³以下，更優(yōu)選降低至5mg/Nm³以下，然后再去濕法尾氣脫硫；

對于含三氧化硫高于30mg/Nm³的環(huán)集煙氣，如陽極泥濕法冶煉煙氣等，采取預(yù)增濕，然后采用高壓靜電電除霧器將酸霧降低至5mg/Nm³以下，然后去尾氣脫硫；相應(yīng)的，對于含三氧化硫高于30mg/Nm³的環(huán)集煙氣，也可以直接至濕法尾氣脫硫，脫硫后尾氣再采用高壓靜電電除霧器將脫硫后煙氣中酸霧降低至5mg/Nm³以下；

當(dāng)某種環(huán)集煙氣同時具備兩個以上特征時，可采取以上預(yù)處理的兩種以上的方法，以滿足后續(xù)脫硫?qū)煔鈼l件的需要。

步驟二，脫硫，包含脫硫和稀硫酸的回收利用。在脫硫設(shè)備內(nèi)采用雙氧水對上述預(yù)處理后環(huán)集煙氣進行脫硫。脫硫塔可采用填料塔、空塔、或超重力機等有利于高效傳質(zhì)吸收的安全可靠的設(shè)備。雙氧水濃度可選用0.01-10%，優(yōu)選0.01-1%，更優(yōu)選0.01-0.1%。稀硫酸濃度可保持在0-55%，優(yōu)選10-40%，更優(yōu)選25-30%。

本發(fā)明通過銅冶煉對環(huán)集煙氣進行分類預(yù)處理，回收熱能和有價元素，消除酸霧，然后再采用雙氧水法脫硫工藝進一步脫除二氧化硫，并回收可以利用的稀硫酸。

本發(fā)明與現(xiàn)有銅冶煉環(huán)集煙氣應(yīng)用的脫硫方法相比較，可分類回收煙氣能源：即充分回收煙氣熱量、粉塵有價元素，消除酸霧危害，具有脫硫效率高、副產(chǎn)可以回用的稀硫酸，運行成本低，可操作性強等優(yōu)點。

下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明進一步說明。

圖1為本發(fā)明的裝置流程圖，在圖1中示意標出了環(huán)集煙氣的分類處理裝置和雙氧水法脫硫裝置。

分類處理步驟包括對含粉塵、較高溫度或較高三氧化硫或酸霧的環(huán)集煙氣（如銅冶煉行業(yè)）分別或同時采用收塵、降溫、除酸霧措施的分類處理方法，以滿足后續(xù)雙氧水法尾氣脫硫工藝裝置的技術(shù)需要。含塵較高的環(huán)集煙氣首先進入除塵設(shè)備洗滌除塵塔1，經(jīng)分離粉塵后有粉塵回收設(shè)備將含有有價元素的粉塵收集、回收，返回到有色冶煉生產(chǎn)中去；較高溫度的環(huán)集煙氣，進入熱能回收設(shè)備2或降溫設(shè)備，將煙氣溫度降低至160攝氏度以下；含較高三氧化硫或酸霧的環(huán)集煙氣進入增濕塔4，經(jīng)增濕后，進入電除霧器6，經(jīng)高壓靜電作用除去煙氣中的硫酸霧；分類處理后煙氣進入雙氧水法尾氣脫硫裝置，經(jīng)雙氧水循環(huán)吸收、回收得到0-55%的稀硫酸，輸送到有色冶煉硫酸裝置或酸浸、電解等用酸部位。雙氧水法尾氣脫硫裝置包括脫硫塔7、雙氧水槽12及雙氧水泵10。在一些情況下，脫硫塔7的底部還安裝有穩(wěn)定劑裝置8。在另一些情況下，硫酸排出管路上還設(shè)置有還原塔11。

穩(wěn)定劑裝置8的作用在于用于使加入的或循環(huán)的雙氧水吸收液與穩(wěn)定劑接觸，起到穩(wěn)定雙氧水不分解的目的。如前所述，環(huán)集煙氣含有很多雜質(zhì)，造成雙氧水脫硫不穩(wěn)定，甚至發(fā)生爆炸。為使雙氧水脫硫過程持續(xù)穩(wěn)定地進行，一方面對煙氣進行預(yù)處理，另一方面也要保持雙氧水的穩(wěn)定。穩(wěn)定劑裝置可以采用多種形式，例如在一個實施方案中，穩(wěn)定劑裝置是一個管道，管道開口在循環(huán)槽，管道另一端與穩(wěn)定劑源連接。需要時，穩(wěn)定劑源通過該管道開口將穩(wěn)定劑添加到循環(huán)槽中，所添加的穩(wěn)定劑即與雙氧水接觸而達到穩(wěn)定目的。在另一種情況下，穩(wěn)定劑裝置中容納用于防止雙氧水分解的穩(wěn)定劑，需要時穩(wěn)定劑裝置打開，使得穩(wěn)定劑釋放到循環(huán)槽中。這兩種情況都是穩(wěn)定劑釋放，達成穩(wěn)定劑與雙氧水接觸。通過這種方式起作用的穩(wěn)定劑可以是液態(tài)或固態(tài)，例如穩(wěn)定劑溶液或顆粒狀穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑可以采用能夠防止雙氧水分解的各種試劑。一般來說，雙氧水在弱酸性和中性條件下比較穩(wěn)定，而在堿性條件下活化，在重金屬離子存在下會快速分解。涉及到雙氧水應(yīng)用的領(lǐng)域中采用的能夠阻止雙氧水無控制地分解所添加的試劑稱為雙氧水穩(wěn)定劑。雙氧水穩(wěn)定劑的類型有多種，例如吸附型、螯合型或混合型等，它們可以將重金屬離子通過吸附和螯合等方式隔離，避免對雙氧水產(chǎn)品影響。常用的雙氧水穩(wěn)定劑還有含硅或不含硅等類型。含硅穩(wěn)定劑包含例如硅酸鈉、硅酸鎂穩(wěn)定劑等硅酸鹽，它們具有優(yōu)良的吸附能力，對金屬離子具有很好的物理化學(xué)吸附特性，從而降低金屬離子的催化作用。不含硅穩(wěn)定劑包含例如脂肪酸鹽等類型。還有高分子穩(wěn)定劑，它們通過形成高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成大型結(jié)構(gòu)，具有很強的吸附作用，并且可以通過表面修飾獲得很好的吸附隔離效果。一些常用的小分子螯合劑也是常用的雙氧水穩(wěn)定劑，將它們與高分子配合，可以獲得很好的雙氧水穩(wěn)定效果。螯合型穩(wěn)定劑一般為多價有機酸或其鹽，例如羧酸鹽、膦酸鹽等。雙氧水穩(wěn)定劑可以從供應(yīng)商處購得，例如購自江蘇澄天環(huán)?？萍加邢薰镜腟T-1/2穩(wěn)定劑，也可以自己配制，例如采用EDTA作為螯合劑來穩(wěn)定雙氧水。或者，穩(wěn)定劑是采用固定在載體上的穩(wěn)定劑或者穩(wěn)定劑本身是高分子固態(tài)穩(wěn)定劑，例如水玻璃及聚丙烯酰胺穩(wěn)定劑。在這種情況下，穩(wěn)定劑容納在穩(wěn)定劑裝置中，穩(wěn)定劑裝置在需要時呈開放型態(tài)或者一直呈開放型態(tài)，使得需要時雙氧水能與穩(wěn)定劑接觸，達到穩(wěn)定雙氧水不分解的目的。

穩(wěn)定劑裝置8設(shè)置在循環(huán)槽底部，埋沒在吸收液中，在初始開車循環(huán)槽內(nèi)配入雙氧水溶液后，起到穩(wěn)定雙氧水不分解之目的。開車時，將穩(wěn)定器內(nèi)的穩(wěn)定劑與首次進入脫硫器的雙氧水配制溶液同時或者在雙氧水之前置入循環(huán)槽中，起到穩(wěn)定雙氧水配制溶液的作用。并且穩(wěn)定劑將一直隨著液體的循環(huán)在脫硫器中循環(huán)，而不需要另外添加，或者也可以在運行一段時間后再添加，以保證循環(huán)中一定的穩(wěn)定劑濃度。

分離出來的稀硫酸在排出之前，優(yōu)選還進入還原塔11進行處理。還原塔中容納有用于分解副產(chǎn)稀硫酸中殘余雙氧水的還原劑。用于容納還原劑的還原塔為非金屬材質(zhì)制作的容器，內(nèi)部裝填有可以分解稀硫酸中殘余雙氧水的還原劑物質(zhì)，配備液體入口、液體出口和氣體排放口；含有殘余雙氧水的稀硫酸自液體入口進入，噴灑在內(nèi)部裝填的還原劑上面，殘余雙氧水被分解為水和氧氣自氣體排放口排空，液體自液體出口排出。雙氧水分解是和前面所述的穩(wěn)定作用相反的作用，因此只要能加速雙氧水分解的試劑都可以用作此處所用的還原劑，優(yōu)選是經(jīng)過固定的催化劑，例如金屬氧化物床，例如以包含二氧化錳催化劑的材料制成的固體床，所述還原劑例如購自江蘇澄天環(huán)?？萍加邢薰镜腟T-1還原劑。

具體實施例：

某銅冶煉企業(yè)，環(huán)集煙氣有以下幾部分組成，（1）各設(shè)備操作口的環(huán)保煙氣，氣量320000Nm³/h，溫度40℃，含塵30mg/Nm³，二氧化硫400mg/Nm³；（2）熔煉爐的環(huán)集煙氣，氣量22000Nm³/h，溫度180℃，含塵200mg/Nm³，二氧化硫8000mg/Nm³；（3）陽極泥火法焙燒煙氣，氣量20000Nm³/h，溫度40℃，二氧化硫2000mg/Nm³；（4）陽極泥濕法冶煉煙氣，氣量20000Nm³/h，溫度40℃，二氧化硫2000mg/Nm³。

對于（1），各設(shè)備操作口的環(huán)集煙氣和熔煉爐煙氣，煙氣量大，粉塵濃度較高，粉塵總量較大，采取設(shè)置噴淋洗滌塔措施，濕法洗滌除塵，收塵后洗滌循環(huán)也中粉塵通過沉淀或壓濾機壓濾措施分離出含有價元素的固體，返回到有色冶煉原料配料回用。

對于（2）熔煉爐環(huán)集煙氣，熔煉爐的180℃的煙氣溫度較高，設(shè)置熱管鍋爐，回收煙氣熱能，副產(chǎn)0.5MPa的飽和蒸汽；

對于（3）陽極泥火法焙燒煙氣，僅有二氧化硫組分，可直接至雙氧水法脫硫裝置。

對于（4）陽極泥濕法冶煉煙氣，含三氧化硫高，設(shè)置增濕器對煙氣噴淋增濕，然后進入高壓靜電電除霧器將酸霧降低至5mg/Nm³以下。

以上煙氣經(jīng)過分類處理后，混合到雙氧水法脫硫裝置入口，煙氣進入雙氧水法吸收塔內(nèi)，用含雙氧水液體循環(huán)吸收煙氣中的二氧化硫，反應(yīng)生成25%稀硫酸，部分輸送制酸車間的干吸工段，部分輸送到電解工段。

雙氧水法脫硫后尾氣二氧化硫小于20mg/Nm³，經(jīng)排空煙筒排空。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細的說明，但是本發(fā)明不限于上述實施方式，在所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。