本發(fā)明屬于含硫煙氣處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用氧化鋅脫除煙氣中二氧化硫的裝置及其工藝。

背景技術(shù)：

在金屬冶煉，化肥生產(chǎn)等行業(yè)中，產(chǎn)生大量的含硫煙氣，若不經(jīng)過處理，排放到大氣中，就會(huì)對空氣產(chǎn)生嚴(yán)重污染。目前，最常用的脫硫技術(shù)是石灰脫硫工藝，但由于脫硫后形成的石膏渣雜質(zhì)含量多，一般是收集后運(yùn)至固體廢物處理中心進(jìn)行收納，經(jīng)濟(jì)效益低，難以進(jìn)行后續(xù)的處理，脫硫產(chǎn)物難以進(jìn)行再次利用，增加煙氣脫硫成本。為降低煙氣脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行成本，避免環(huán)境污染，技術(shù)人員研制開發(fā)出氧化鋅脫硫技術(shù)，使用氧化鋅來吸收煙氣中的二氧化硫，得到的脫硫產(chǎn)物進(jìn)行酸化后又產(chǎn)生二氧化硫，然后用來制酸。根據(jù)公開的氧化鋅脫硫技術(shù)，氧化鋅脫硫后產(chǎn)生微溶的亞硫酸鋅，易堵塞脫硫系統(tǒng)，增加維護(hù)成本，亞硫酸鋅經(jīng)過氧化、酸化或者焙燒，產(chǎn)生高濃度的二氧化硫用于制酸，雖然能脫出煙氣中含有的二氧化硫，但是后續(xù)過程中又放出二氧化硫，制酸系統(tǒng)排放的廢氣中也會(huì)含有未反應(yīng)的二氧化硫氣體，形成二次污染，還需要再次進(jìn)行脫硫處理。造成工藝流程復(fù)雜，加大處理難度，難以有效利用煙氣中的二氧化硫，同時(shí)，在脫硫過程中，需要精確控制反應(yīng)過程才能達(dá)到脫硫指標(biāo)。含硫煙氣的處理一直是冶煉行業(yè)的難點(diǎn)。為此，本發(fā)明人經(jīng)過潛心研究，研制開發(fā)出氧化鋅脫除煙氣中二氧化硫的設(shè)備和工藝，所使用的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，工藝簡便，成本低廉，與現(xiàn)有的鋅電積方式緊密結(jié)合，不產(chǎn)生二次污染。試驗(yàn)證明，應(yīng)用效果良好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，不堵塞，投資少，噴淋量大，除塵和脫除二氧化硫效率高的裝置。

本發(fā)明的第二目的是提供一種工藝簡便，經(jīng)濟(jì)效益較好，同時(shí)緊密結(jié)合鋅的冶煉工藝，有效解決氧化鋅脫硫系統(tǒng)的氧化和二次污染問題。

本發(fā)明的第一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，包括：塔體和循環(huán)池，所述的塔體上部設(shè)置有煙氣出口和噴淋管，下部設(shè)置煙氣進(jìn)口，所述的循環(huán)池設(shè)置于塔體的底部，所述的循環(huán)池上部設(shè)置有進(jìn)液口和溢流口，下部設(shè)置有曝氣管和出液口，所述的出液口通過循環(huán)水泵與噴淋管連接。

本發(fā)明采用塔體中空設(shè)計(jì)，在塔體底部設(shè)置循環(huán)池，循環(huán)池與塔體聯(lián)通，使得噴淋出的循環(huán)液與煙氣混合接觸后能快速流入循環(huán)池內(nèi)，適用于較大的噴淋量，能在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生多次的循環(huán)噴淋，使得循環(huán)池內(nèi)漿液濃度穩(wěn)定，提高除塵和脫除二氧化硫的效率，同時(shí)噴淋而下的循環(huán)液快速?zèng)_刷塔體內(nèi)壁，不易產(chǎn)生堵塞，向循環(huán)池內(nèi)的曝氣管通入大量空氣，空氣上升進(jìn)入塔體內(nèi)，在循環(huán)池和塔體內(nèi)形成強(qiáng)制氧化氣氛，有效促進(jìn)亞硫酸鋅的氧化?？梢允褂?～5個(gè)脫除煙氣中二氧化硫的裝置串聯(lián)起來，上一個(gè)裝置的出氣口通過管道連接下一個(gè)裝置的進(jìn)氣口，增強(qiáng)反應(yīng)效果，使得煙氣達(dá)標(biāo)排放。

本發(fā)明的第二目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，包括制漿、脫硫、氧化、酸化、凈化、電積鋅工序，具體包括：

A、制漿：粒度不大于80目的氧化鋅與液體混合，按照固體和液體的體積比為1：8～20的配比進(jìn)行攪拌，制備成氧化鋅粉體的懸濁漿液；

B、脫硫：含硫煙氣從塔體下部進(jìn)入，步驟A制備好的氧化鋅漿液流入循環(huán)池內(nèi)，經(jīng)過循環(huán)泵在塔體中由上向下噴淋，循環(huán)使用，控制循環(huán)池內(nèi)溶液pH值為4～5；

C、氧化：步驟B中得到的漿液流入循環(huán)池內(nèi)，與通過曝氣管鼓入的壓縮空氣充分接觸，鼓入空氣壓力為0.2～1.6MPa，在強(qiáng)制氧化氣氛下，亞硫酸鋅氧化生成硫酸鋅溶液，剩余的空氣上升進(jìn)入塔體中，增加塔體內(nèi)的氧化氣氛；

D、酸化：步驟C中循環(huán)池內(nèi)的漿液從溢流口流出至酸化池中，使用電積鋅產(chǎn)生的廢液進(jìn)行酸化處理，產(chǎn)生的二氧化硫使用管道引入塔體內(nèi)；

E、凈化：步驟D酸化處理后的溶液中加入鋅粉進(jìn)行置換反應(yīng)，去除含有的雜質(zhì)，達(dá)到電積鋅的溶液質(zhì)量要求；

F、電積鋅：步驟E得到的溶液進(jìn)入電積鋅系統(tǒng)，生產(chǎn)出合格的電鋅產(chǎn)品。

本發(fā)明采用氧化鋅與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)，生成亞硫酸鋅，同時(shí)使用大量空氣形成強(qiáng)制氧化氣氛，有效促進(jìn)亞硫酸鋅氧化生成硫酸鋅溶液，剩余部分的亞硫酸鋅使用廢電積液進(jìn)行酸化處理，產(chǎn)生的二氧化硫返回塔體內(nèi)進(jìn)行處理，得到的硫酸鋅溶液經(jīng)過凈化后達(dá)到電積鋅的溶液質(zhì)量要求，用于生產(chǎn)電鋅。脫除煙氣中二氧化硫和鋅的冶煉工藝緊密結(jié)合，有效利用煙氣中的二氧化硫來生產(chǎn)硫酸鋅溶液，明顯降低了煙氣處理成本，同時(shí)處理過程中產(chǎn)生的廢氣、廢液都是循環(huán)利用，不產(chǎn)生廢棄物和二次污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明設(shè)備示意圖；

圖2為本發(fā)明工藝流程框圖；

圖中：1-塔體，2-循環(huán)池，3-煙氣出口，4-噴淋管，5-煙氣進(jìn)口，6-進(jìn)液口，7-溢流口，8-曝氣管，9-出液口，10-循環(huán)水泵，11-攪拌槳，12-氣體分布板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明包括：塔體1和循環(huán)池2，所述的塔體1上部設(shè)置有煙氣出口3和噴淋管4，下部設(shè)置煙氣進(jìn)口5，所述的循環(huán)池2設(shè)置于塔體1的底部，所述的循環(huán)池2上部設(shè)置有進(jìn)液口6和溢流口7，下部設(shè)置有曝氣管8和出液口9，所述的出液口9通過循環(huán)水泵10與噴淋管4連接。中空的塔體1底部與循環(huán)池2連接，有利于循環(huán)液快速大量噴淋，使煙氣短時(shí)間內(nèi)與大量循環(huán)液接觸，提高反應(yīng)效率，循環(huán)液成分較均勻，易于控制循環(huán)液濃度。

所述的塔體1底部與循環(huán)池2連接處設(shè)置氣體分布板12。使得上升的空氣形成均勻的氣流，合理分布塔體內(nèi)的空氣。

所述的循環(huán)池2內(nèi)部設(shè)置攪拌槳11，所述的攪拌槳11的旋轉(zhuǎn)軸與水平面夾角為30～90度。增加了循環(huán)液內(nèi)漿液的均勻性，同時(shí)可使得漿液飛濺，提高氣液的接觸面積，增強(qiáng)氧化效果。

所述的曝氣管8與螺桿空壓機(jī)連接。能提供較大壓力和流量的壓縮空氣，使得曝氣效果更加充分，通入的空氣量較大，在循環(huán)池和塔體內(nèi)形成強(qiáng)制氧化氣氛。

如圖2所示，本發(fā)明包括制漿、脫硫、氧化、酸化、凈化、電積鋅工序，具體包括：

A、制漿：粒度不大于80目的氧化鋅與液體混合，按照固體和液體的體積比為1：8～20的配比進(jìn)行攪拌，制備成氧化鋅粉體的懸濁漿液；

B、脫硫：含硫煙氣從塔體下部進(jìn)入，步驟A制備好的氧化鋅漿液流入循環(huán)池2內(nèi)，經(jīng)過循環(huán)泵10在塔體1中由上向下噴淋，循環(huán)使用，控制循環(huán)池2內(nèi)溶液pH值為4～5；

C、氧化：步驟B中得到的漿液流入循環(huán)池2內(nèi)，與通過曝氣管8鼓入的壓縮空氣充分接觸，鼓入空氣壓力為0.2～1.6MPa，在強(qiáng)制氧化氣氛下，亞硫酸鋅氧化生成硫酸鋅溶液，剩余的空氣上升進(jìn)入塔體1中，增加塔體內(nèi)的氧化氣氛；

D、酸化：步驟C中循環(huán)池2內(nèi)的漿液從溢流口7流出至酸化池中，使用電積鋅產(chǎn)生的廢液進(jìn)行酸化處理，產(chǎn)生的二氧化硫使用管道引入塔體1內(nèi)；

E、凈化：步驟D酸化處理后的溶液中加入鋅粉進(jìn)行置換反應(yīng)，去除含有的雜質(zhì)，達(dá)到電積鋅的溶液質(zhì)量要求；

F、電積鋅：步驟E得到的溶液進(jìn)入電積鋅系統(tǒng)，生產(chǎn)出合格的電鋅產(chǎn)品。

所述的A步驟中，制備氧化鋅漿液時(shí)添加磺酸脂類乳化劑，添加量為液體重量的0.5～1%。在噴淋中形成微小氣泡，增大氣液接觸面積，改善氣液傳質(zhì)條件，增加反應(yīng)速度。

所述的C步驟中，在循環(huán)池2內(nèi)通入含氧量為21～30%的富氧空氣和/或加入雙氧水、錳粉或高錳酸鹽。有利于提高氧化速率，提高氧化效果。

所述的D步驟中，酸化時(shí)漿液溫度控制在50～100℃。加快反應(yīng)速度，提高亞硫酸鋅的分解效率。

所述的D步驟中，酸化后溶液內(nèi)鋅含量小于120g/L時(shí)，返回步驟A中使用。

所述的E步驟中，凈化后溶液用于鋅精礦的浸出。

本發(fā)明采用在中空塔體設(shè)計(jì),并且把循環(huán)池與塔體緊密連接，同時(shí)采用較大的噴淋量來使得煙氣和循環(huán)液充分接觸，并沖刷塔壁，,使得脫硫過程中產(chǎn)生的亞硫酸鋅不易附著于塔體內(nèi),完全流入塔底的循環(huán)池中。亞硫酸鋅在循環(huán)池內(nèi)被鼓入的壓縮空氣氧化，剩余的空氣上升進(jìn)入塔體內(nèi)，與進(jìn)入的煙氣混合，增加了塔內(nèi)的氧化氣氛，使得亞硫酸鋅在生成的初期即可發(fā)生氧化反應(yīng)，較大提高了氧化速率，避免了脫硫過程中設(shè)備被亞硫酸鋅堵塞的問題。溢流出的硫酸鋅經(jīng)過酸化和凈化后，用于電積鋅的生產(chǎn)，對脫硫產(chǎn)物進(jìn)行有效回收，降低電鋅的生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明的氧化鋅脫硫裝置結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，制造成本低廉，采用的工藝方法簡單，易于控制，除塵和脫硫效率高，并能利用煙氣中的二氧化硫生成硫酸鋅后用于電積鋅的生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本，工藝過程中不產(chǎn)生二次污染，無污染物的排放。

實(shí)施例1：

使用粒度為80目的含有氧化鋅的物料，按照固液的體積比為1:8進(jìn)行混合攪拌，制備成漿液后流入循環(huán)池內(nèi)，循環(huán)池內(nèi)的漿液通過循環(huán)泵，從噴淋管中噴淋而下，噴淋量為20m³/h，在塔體內(nèi)與向上含二氧化硫的煙氣混合，同時(shí)在曝氣管中通入壓力為0.2MPa的壓縮空氣，漿液中的氧化鋅和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鋅，多次循環(huán)噴淋后，溶液的pH值為4，大量的亞硫酸鋅在循環(huán)池和塔體內(nèi)被氧化成硫酸鋅，煙氣中99%的二氧化硫被吸收，從煙氣出口排出，從溢流口流出的漿液流入酸化池中，加入電積鋅時(shí)產(chǎn)生的廢液，漿液中含有的亞硫酸鋅反應(yīng)放出的二氧化硫，引入塔體內(nèi)再次吸收，得到的硫酸鋅溶液使用鋅粉進(jìn)行凈化處理，去除含有的雜質(zhì)，達(dá)到電積鋅溶液的質(zhì)量要求，把凈化后的硫酸鋅溶液流入鋅的電積槽內(nèi)，生成出合格的電鋅產(chǎn)品。

實(shí)施例2

使用粒度為100目的含有氧化鋅的物料，按照固液的體積比為1:20進(jìn)行混合攪拌，制備成漿液后流入循環(huán)池內(nèi)，循環(huán)池內(nèi)的漿液通過循環(huán)泵，從噴淋管中噴淋而下，噴淋量為60m³/h，在塔體內(nèi)與向上含二氧化硫的煙氣混合，同時(shí)在曝氣管中通入壓力為1.6MPa的壓縮空氣，漿液中的氧化鋅和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鋅，多次循環(huán)噴淋后，溶液的pH值為5，大量的亞硫酸鋅在循環(huán)池和塔體內(nèi)被氧化成硫酸鋅，煙氣中99.4%的二氧化硫被吸收，從煙氣出口排出，從溢流口流出的漿液流入酸化池中，加入電積鋅時(shí)產(chǎn)生的廢液，漿液中含有的亞硫酸鋅反應(yīng)放出的二氧化硫，引入塔體內(nèi)再次吸收，得到的硫酸鋅溶液使用鋅粉進(jìn)行凈化處理，去除含有的雜質(zhì)，達(dá)到電積鋅溶液的質(zhì)量要求，把凈化后的硫酸鋅溶液流入鋅的電積槽內(nèi)，生成出合格的電鋅產(chǎn)品。

實(shí)施例3

使用粒度為120目的含有氧化鋅的物料，按照固液的體積比為1:15進(jìn)行混合攪拌，制備成漿液后流入循環(huán)池內(nèi)，循環(huán)池內(nèi)的漿液通過循環(huán)泵，從噴淋管中噴淋而下，噴淋量為30m³/h，在塔體內(nèi)與向上含二氧化硫的煙氣混合，同時(shí)在曝氣管中通入壓力為0.8MPa的壓縮空氣，向循環(huán)池內(nèi)投入高錳酸鉀，漿液中的氧化鋅和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鋅，多次循環(huán)噴淋后，溶液的pH值為4.5，大量的亞硫酸鋅在循環(huán)池和塔體內(nèi)被氧化成硫酸鋅，煙氣中99%的二氧化硫被吸收，從煙氣出口排出，從溢流口流出的漿液流入酸化池中，加入電積鋅時(shí)產(chǎn)生的廢液，漿液中含有的亞硫酸鋅反應(yīng)放出的二氧化硫，引入塔體內(nèi)再次吸收，得到的硫酸鋅溶液使用鋅粉進(jìn)行凈化處理，去除含有的雜質(zhì)，達(dá)到電積鋅溶液的質(zhì)量要求，把凈化后的硫酸鋅溶液流入鋅的電積槽內(nèi)，生成出合格的電鋅產(chǎn)品。

實(shí)施例4

使用粒度為100目的含有氧化鋅的物料，按照固液的體積比為1:18進(jìn)行混合攪拌，并添加磺酸脂類乳化劑，添加量為液體重量的0.5%，制備成漿液后流入循環(huán)池內(nèi)，循環(huán)池內(nèi)的漿液通過循環(huán)泵，從噴淋管中噴淋而下，噴淋量為40m³/h，在塔體內(nèi)與向上含二氧化硫的煙氣混合，同時(shí)在曝氣管中通入壓力為0.9MPa，氧氣含量為21%的富氧壓縮空氣，向循環(huán)池內(nèi)投入錳粉，漿液中的氧化鋅和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鋅，多次循環(huán)噴淋后，溶液的pH值為4.5，大量的亞硫酸鋅在循環(huán)池和塔體內(nèi)被氧化成硫酸鋅，煙氣中98.5%的二氧化硫被吸收，從煙氣出口排出，從溢流口流出的漿液流入酸化池中，加入電積鋅時(shí)產(chǎn)生的廢液，漿液中含有的亞硫酸鋅反應(yīng)放出的二氧化硫，引入塔體內(nèi)再次吸收，得到的硫酸鋅溶液含鋅離子濃度小于120g/L時(shí)，返回漿液制備步驟，與含氧化鋅的物料混合后再次循環(huán)利用。

實(shí)施例5

使用粒度為80目的含有氧化鋅的物料，按照固液的體積比為1:12進(jìn)行混合攪拌，并添加磺酸脂類乳化劑，添加量為液體重量的1%，制備成漿液后流入循環(huán)池內(nèi)，循環(huán)池內(nèi)的漿液通過循環(huán)泵，從噴淋管中噴淋而下，噴淋量為50m³/h，在塔體內(nèi)與向上含二氧化硫的煙氣混合，同時(shí)在曝氣管中通入壓力為1.4MPa，氧氣含量為30%的富氧壓縮空氣，漿液中的氧化鋅和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鋅，多次循環(huán)噴淋后，溶液的pH值為4.5，大量的亞硫酸鋅在循環(huán)池和塔體內(nèi)被氧化成硫酸鋅，煙氣中98.5%的二氧化硫被吸收，從煙氣出口排出，從溢流口流出的漿液流入酸化池中，控制漿液溫度為50℃，加入電積鋅時(shí)產(chǎn)生的廢液，漿液中含有的亞硫酸鋅反應(yīng)放出的二氧化硫，引入塔體內(nèi)再次吸收，得到的硫酸鋅溶液使用鋅粉進(jìn)行凈化處理，去除含有的雜質(zhì)，然后用于鋅濕法冶煉時(shí)鋅精礦的浸出。

實(shí)施例6

使用粒度為100目的含有氧化鋅的物料，按照固液的體積比為1:18進(jìn)行混合攪拌，并添加磺酸脂類乳化劑，添加量為液體重量的0.8%，制備成漿液后流入循環(huán)池內(nèi)，循環(huán)池內(nèi)的漿液通過循環(huán)泵，從噴淋管中噴淋而下，噴淋量為40m³/h，在塔體內(nèi)與向上含二氧化硫的煙氣混合，同時(shí)在曝氣管中通入壓力為0.9MPa的壓縮空氣，向循環(huán)池內(nèi)投入雙氧水，漿液中的氧化鋅和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鋅，多次循環(huán)噴淋后，溶液的pH值為4.5，大量的亞硫酸鋅在循環(huán)池和塔體內(nèi)被氧化成硫酸鋅，煙氣中99.4%的二氧化硫被吸收，從煙氣出口排出，從溢流口流出的漿液流入酸化池中，控制漿液溫度為100℃，加入電積鋅時(shí)產(chǎn)生的廢液，漿液中含有的亞硫酸鋅反應(yīng)放出的二氧化硫，引入塔體內(nèi)再次吸收，得到的硫酸鋅溶液含鋅離子濃度小于120g/L時(shí)，返回漿液制備步驟，與含氧化鋅的物料混合后再次循環(huán)利用，使酸化后得到硫酸鋅溶液含鋅離子濃度不小于120g/L，使用鋅粉進(jìn)行置換反應(yīng)，去除含有的雜質(zhì)，達(dá)到電積鋅溶液的質(zhì)量要求，后用于生產(chǎn)電鋅。

實(shí)施例7

使用粒度為120目的含有氧化鋅的物料，按照固液的體積比為1:16進(jìn)行混合攪拌，并添加磺酸脂類乳化劑，添加量為液體重量的0.7%，制備成漿液后流入循環(huán)池內(nèi)，循環(huán)池內(nèi)的漿液通過循環(huán)泵，從噴淋管中噴淋而下，噴淋量為50m³/h，在塔體內(nèi)與向上含二氧化硫的煙氣混合，同時(shí)在曝氣管中通入壓力為1.4MPa，氧氣含量為25%的富氧壓縮空氣，向循環(huán)池內(nèi)投入雙氧水，漿液中的氧化鋅和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鋅，多次循環(huán)噴淋后，溶液的pH值為4.5，大量的亞硫酸鋅在循環(huán)池和塔體內(nèi)被氧化成硫酸鋅，煙氣中99.5%的二氧化硫被吸收，從煙氣出口排出，從溢流口流出的漿液流入酸化池中，控制漿液溫度為70℃，加入電積鋅時(shí)產(chǎn)生的廢液，漿液中含有的亞硫酸鋅反應(yīng)放出的二氧化硫，引入塔體內(nèi)再次吸收，得到的硫酸鋅溶液含鋅離子濃度小于120g/L時(shí)，返回漿液制備步驟，與含氧化鋅的物料混合后再次循環(huán)利用，使酸化后得到硫酸鋅溶液含鋅離子濃度不小于120g/L后使用鋅粉進(jìn)行置換反應(yīng)，去除含有的雜質(zhì)，達(dá)到電積鋅溶液的質(zhì)量要求，后用于生產(chǎn)電鋅。