CN102389697A - 一种湿法净化炼铁高炉尾气中砷化氢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿法净化炼铁高炉尾气中砷化氢气体的方法，方法将炼铁高炉尾气经水洗和碱洗作用除尘并去除酸性气体后，通入含次氯酸钠的反应塔，利用次氯酸钠的强氧化作用，去除尾气中的砷化氢以达到净化尾气的目的；此方法工艺简单，处理成本低，且不受场地限制，能处理成分复杂的含砷化氢的尾气，适合工业化应用。

Description

一种湿法净化炼铁高炉尾气中砷化氢的方法

技术领域

本发明涉及一种湿法净化炼铁高炉尾气中砷化氢气体的方法，属于废气治理化工技术领域。

背景技术

砷化氢为无色气体，且属剧毒类气体，为某些工业在生产过程中所产生的废气。在工业生产中，如采矿和有色金属冶炼，多种金属(如锌、锡、锑、铅、铜等)矿石中常含有砷化物。这些矿石在冶炼、加工、储存过程中遇酸(硫酸、盐酸)、均可产生硫化氢、砷化氢及磷化氢。另外制造电石、生产和使用乙炔、生产合成染料、氰化法提炼金银等均可产生砷化氢，所以砷化氢可见于多种行业，而以冶金工业最多见。随着冶炼行业的极速发展，近些年来发生的车间有害气体中毒事件也越来越多，为保护人体健康、消除空气污染，我国也制定出了相应的政策标准，如中国(TJ36-79) 车间空气卫生标准中砷化氢的最高容许浓度为0.3mg/m³。

公开号为CN101402020A中公开了一种净化工业废气中砷化氢的方法。该方法通过制备一种改性分子筛催化剂，改性液主要成分为酞菁钴、Fe²⁺、Mn²⁺及Ni²⁺，在固定床反应器中加入改性分子筛催化剂，加热固定床至50～90℃，将工业废气通入固定床反应器进行吸附净化，反应器出口砷化氢气体的浓度可达0.3mg/m³以下，失活后的改性分析筛催化剂可进行再生。该方法所制改性分子筛催化剂低温活性高、应用范围广，对砷化氢具有良好的选择性和去除效果。

公开号为CN1076173中公开了一种净化氢气流中PH₃和AsH₃的浸渍活性炭。该方法中浸渍活性炭以煤质颗粒活性炭为载体，浸渍组分包括Cu、Hg、Cr、Ag。浸渍活性炭的制备方法为：筛取一定粒度的煤质颗粒活性炭，用CuSO₄和Cr₂O₃的NH₄OH溶液和AgNO₃的乙醇溶液充分混合，于40～60℃温度下加入HgCl₂，按活性炭水容量的70～80%液相浸渍，浸渍液PH为8～13，浸渍后放置大于3小时，于100～150℃的空气流中处理2～3小时，上述过程反复进行两次，既得浸渍活性炭。该方法对PH₃和AsH₃的处理效果可达国际标准。

公开号为CN101219388中公开了一种用于磷化氢气体中砷化氢脱除的脱砷剂FeCuP合金及其应用。该方法中脱砷剂是用氧化还原法制备的FeCuP合金。该合金Cu含量质量百分比为20%-35%，P含量质量百分比为0.9%-6.0%，其余为铁。脱砷步骤：向密闭气路中通入氮气排除空气，加热脱砷反应器，将含砷化氢的磷化氢气体通入装有脱砷剂的反应器中进行脱砷，脱砷后的气体导入装有银盐吸收液的离心管仲，45min后取下离心管，加三氯甲烷补足4mL，用1cm比色管，于520nm波长处测定吸光度A。同时进行空白试验和对照试验，计算脱砷率。该方法当脱砷管温度为100℃时脱砷率为80.53%，温度为150℃时脱砷率为98.6%，当温度达到175℃及以上时，脱砷率可达100%。

上述几种方法存在问题：（1）研究重点均放在催化剂开发制备上，制备过程复杂，催化剂再生成本较高；（2）脱砷剂再生性能较低，容易造成二次污染。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种湿法净化炼铁高炉尾气中砷化氢气体的方法，利用强氧化剂次氯酸钠在碱性介质中的强氧化作用，将炼铁高炉尾气通过以强碱为介质的强氧化剂次氯酸钠溶液，用于净化高炉尾气中的砷化氢。净化后气体中砷化氢含量最低可降至0.08mg/m³，净化效率达99%以上。

本发明提出一种净化冶炼行业高炉尾气中砷化氢气体的方法，利用强氧化剂次氯酸钠在碱性介质中的强氧化作用，将炼铁高炉尾气通过以强碱为介质的强氧化剂次氯酸钠溶液，将高炉尾气中的砷化氢降至车间空气标准0.3mg/m³以下。

本发明按以下步骤完成：

1). 次氯酸钠溶液的制备：制备原理是氯气与水作用，生成次氯酸，同时生

成盐酸，与稀碱液作用生成次氯酸盐。将存储于钢瓶内的Cl₂经气量表通入蒸馏水中制成HClO，通入的Cl₂量与蒸馏水质量比例为1.6-2:951.5-962，此溶液有效氯含量为0.08%-0.1%；在密闭条件下将市售固态NaOH（纯度为96%以上）加水配制成溶液，此溶液中NaOH含量应为5%～15%；将配制好的HClO溶液与NaOH溶液按照1:1的比例混合均匀得NaClO溶液，放入反应塔备用，该溶液中有效氯含量为0.08%-0.1%，pH为7-9；

2). 净化过程：将砷化氢含量为500～1600mg/m³的炼铁高炉尾气依次经过水洗、碱洗，水洗的作用是降温、除尘，同时可除去部分P₄和H₂S，碱洗是用5%～10%的NaOH溶液通过化学反应除去尾气中大量的CO₂、H₂S、SO₂、HF等酸性气体；气体经碱洗后依次通过两级同等条件的次氯酸钠溶液反应塔——一级次氯酸钠溶液反应塔和二级次氯酸钠溶液反应塔，脱除砷化氢，最后尾气再次通过NaOH碱洗深度脱除尾气中的CO₂后排放，从工艺末端气体排放口取样分析，经测定取样口砷化氢浓度均为0.3mg/m³以下，最低可达0.08 mg/m³。被砷化氢氧化为砷酸的次氯酸钠溶液，添加氢氧化钠洗涤，添加比例为氢氧化钠：砷酸=3：1。

本发明优点是：1）工艺方法不受场地限制，既可以在大型工厂应用，也可以在实验室进行中试研究；2）本发明工艺方法能够应用于含有CO、H₂S、SO₂、PH₃等复杂工业气体的净化，对其他气体也具有较好的去除效果；3）净化设备及净化过程简单，成本较低。

附图说明

图1是湿法净化高炉尾气中砷化氢气体的工艺路线图。

具体实施方式

实施例1

在常温常压、密闭条件下，取4.8kg市售纯度为96%的颗粒态NaOH，加蒸馏水87.36kg，混合均匀，配制质量百分比为5%的NaOH碱洗溶液；将存储于钢瓶内的0.63m³的Cl₂（折合为质量2kg氯气）经气量表通入951.5kg的蒸馏水中制成HClO，该步骤通入的Cl₂量与蒸馏水质量比例为2:951.5，且制得的溶液中HClO含量为1.5kg；取46kg的5%的NaOH溶液与已配制好的HClO溶液混合均匀得NaClO溶液，放入反应塔备用，该溶液中HClO：NaOH=1:1，有效氯含量为0.1%，溶液PH为7。将砷化氢含量为800mg/m³的炼铁高炉尾气依次通过水洗、碱洗、一级次氯酸钠反应塔和二级次氯酸钠反应塔，最后再通过40kg的5%的NaOH溶液去除CO₂，反应空速为1500/h，用带TCD和PFD检测器的气象色谱仪测定二级次氯酸钠反应塔取样口气体成分，测得砷化氢浓度为0.16mg/m³，净化效率达99%以上。

已被砷化氢还原为砷酸的次氯酸钠溶液，添加氢氧化钠洗涤使其转化为砷酸钠回收，添加比例为氢氧化钠：砷酸=3：1。

实施例2

在常温常压、密闭条件下，取7.08kg市售纯度为96%的颗粒态NaOH，加蒸馏水60.89kg，混合均匀，配制成质量百分比为10%的NaOH碱洗溶液；将存储于钢瓶内的0.5m³（折算为质量1.6kg的氯气）的Cl₂经气量表通入962kg的蒸馏水中制成HClO，通入的Cl₂量与蒸馏水质量比例为1.6:962，制得的溶液中HClO含量为1.2kg；取34kg配制好的10%的NaOH溶液与已配制好的HClO溶液混合均匀得NaClO溶液，放入反应塔备用，此溶液中HClO：NaOH=1:1，有效氯含量为0.08%，溶液PH为9。将砷化氢含量为1200mg/m³的炼铁高炉尾气依次通过水洗、碱洗、一级次氯酸钠反应塔和二级次氯酸钠反应塔,最后再通过30kg的10%的NaOH溶液去除CO₂，反应空速为800/h，用带TCD和PFD检测器的气象色谱仪测定反应塔2出口气体成分，经净化后砷化氢浓度为0.08mg/m³，净化效率达99%以上。

已被砷化氢还原为砷酸的次氯酸钠溶液，添加氢氧化钠洗涤使其转化为砷酸钠回收，添加比例为氢氧化钠：砷酸=3：1。

Claims (3)

1.一种湿法净化炼铁高炉尾气中砷化氢气体的方法，其特征在于按如下步骤进行;

次氯酸钠溶液的制备

将存储于钢瓶内的Cl₂经气量表通入蒸馏水中制成HClO，通入的Cl₂量与蒸馏水质量比例为1.6-2:951.5-962；

在密闭条件下将固态NaOH加水配制成溶液，此溶液中NaOH含量应为5%～15%；

将配制好的HClO溶液与NaOH溶液按照1:1的比例混合均匀得NaClO溶液，放入反应塔备用,该溶液中有效氯含量为0.08%-0.1%，pH为7-9； 

净化过程

将含AsH₃的炼铁高炉尾气经水洗和碱洗，去除混合气体中的酸性气体后，依次通过两级同等条件的次氯酸钠溶液反应塔脱除砷化氢，已脱除砷化氢的气体可进一步碱洗脱除尾气中的CO₂后排出；已被砷化氢还原为砷酸的次氯酸钠溶液，添加质量百分比为5%～15%的氢氧化钠洗涤使其转化为砷酸钠回收，添加比例为氢氧化钠：砷酸=3：1。

2.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于尾气中砷化氢含量为500～1600mg/m³。

3.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于碱洗所用的是质量分数为5%～15%的氢氧化钠溶液。

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