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CN106731632A - 一种氧化锌脱除烟气中二氧化硫的装置及其工艺 - Google Patents

一种氧化锌脱除烟气中二氧化硫的装置及其工艺 Download PDF

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CN106731632A CN201611255421.4A CN201611255421A CN106731632A CN 106731632 A CN106731632 A CN 106731632A CN 201611255421 A CN201611255421 A CN 201611255421A CN 106731632 A CN106731632 A CN 106731632A
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Abstract

本发明公开了一种氧化锌脱除烟气中二氧化硫的装置及其工艺。本发明采用塔体中空设计，在塔体底部设置循环池，使得喷淋出的循环液与烟气混合接触后能快速流入循环池内，适用于较大的喷淋量，提高除尘和脱除二氧化硫的效率，不易产生堵塞，向循环池内的曝气管通入大量空气，空气上升进入塔体内，在循环池和塔体内形成强制氧化气氛，有效促进亚硫酸锌的氧化。并紧密结合锌的冶炼工艺，回收利用烟气中的二氧化硫来生产合格的硫酸锌溶液，明显降低了烟气处理成本，同时处理过程中产生的废气、废液都是循环利用，不产生废弃物和二次污染。

Description

一种氧化锌脱除烟气中二氧化硫的装置及其工艺
技术领域
本发明属于含硫烟气处理的技术领域，具体涉及一种利用氧化锌脱除烟气中二氧化硫的装置及其工艺。
背景技术
在金属冶炼，化肥生产等行业中，产生大量的含硫烟气，若不经过处理，排放到大气中，就会对空气产生严重污染。目前，最常用的脱硫技术是石灰脱硫工艺，但由于脱硫后形成的石膏渣杂质含量多，一般是收集后运至固体废物处理中心进行收纳，经济效益低，难以进行后续的处理，脱硫产物难以进行再次利用，增加烟气脱硫成本。为降低烟气脱硫系统的运行成本，避免环境污染，技术人员研制开发出氧化锌脱硫技术，使用氧化锌来吸收烟气中的二氧化硫，得到的脱硫产物进行酸化后又产生二氧化硫，然后用来制酸。根据公开的氧化锌脱硫技术，氧化锌脱硫后产生微溶的亚硫酸锌，易堵塞脱硫系统，增加维护成本，亚硫酸锌经过氧化、酸化或者焙烧，产生高浓度的二氧化硫用于制酸，虽然能脱出烟气中含有的二氧化硫，但是后续过程中又放出二氧化硫，制酸系统排放的废气中也会含有未反应的二氧化硫气体，形成二次污染，还需要再次进行脱硫处理。造成工艺流程复杂，加大处理难度，难以有效利用烟气中的二氧化硫，同时，在脱硫过程中，需要精确控制反应过程才能达到脱硫指标。含硫烟气的处理一直是冶炼行业的难点。为此，本发明人经过潜心研究，研制开发出氧化锌脱除烟气中二氧化硫的设备和工艺，所使用的设备结构简单，工艺简便，成本低廉，与现有的锌电积方式紧密结合，不产生二次污染。试验证明，应用效果良好。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种结构简单，不堵塞，投资少，喷淋量大，除尘和脱除二氧化硫效率高的装置。
本发明的第二目的是提供一种工艺简便，经济效益较好，同时紧密结合锌的冶炼工艺，有效解决氧化锌脱硫系统的氧化和二次污染问题。
本发明的第一目的是这样实现的，包括：塔体和循环池，所述的塔体上部设置有烟气出口和喷淋管，下部设置烟气进口，所述的循环池设置于塔体的底部，所述的循环池上部设置有进液口和溢流口，下部设置有曝气管和出液口，所述的出液口通过循环水泵与喷淋管连接。
本发明采用塔体中空设计，在塔体底部设置循环池，循环池与塔体联通，使得喷淋出的循环液与烟气混合接触后能快速流入循环池内，适用于较大的喷淋量，能在短时间内产生多次的循环喷淋，使得循环池内浆液浓度稳定，提高除尘和脱除二氧化硫的效率，同时喷淋而下的循环液快速冲刷塔体内壁，不易产生堵塞，向循环池内的曝气管通入大量空气，空气上升进入塔体内，在循环池和塔体内形成强制氧化气氛，有效促进亚硫酸锌的氧化。可以使用2～5个脱除烟气中二氧化硫的装置串联起来，上一个装置的出气口通过管道连接下一个装置的进气口，增强反应效果，使得烟气达标排放。
本发明的第二目的是这样实现的，包括制浆、脱硫、氧化、酸化、净化、电积锌工序，具体包括：
A、制浆：粒度不大于80目的氧化锌与液体混合，按照固体和液体的体积比为1：8～20的配比进行搅拌，制备成氧化锌粉体的悬浊浆液；
B、脱硫：含硫烟气从塔体下部进入，步骤A制备好的氧化锌浆液流入循环池内，经过循环泵在塔体中由上向下喷淋，循环使用，控制循环池内溶液pH值为4～5；
C、氧化：步骤B中得到的浆液流入循环池内，与通过曝气管鼓入的压缩空气充分接触，鼓入空气压力为0.2～1.6MPa，在强制氧化气氛下，亚硫酸锌氧化生成硫酸锌溶液，剩余的空气上升进入塔体中，增加塔体内的氧化气氛；
D、酸化：步骤C中循环池内的浆液从溢流口流出至酸化池中，使用电积锌产生的废液进行酸化处理，产生的二氧化硫使用管道引入塔体内；
E、净化：步骤D酸化处理后的溶液中加入锌粉进行置换反应，去除含有的杂质，达到电积锌的溶液质量要求；
F、电积锌：步骤E得到的溶液进入电积锌系统，生产出合格的电锌产品。
本发明采用氧化锌与烟气中的二氧化硫反应，生成亚硫酸锌，同时使用大量空气形成强制氧化气氛，有效促进亚硫酸锌氧化生成硫酸锌溶液，剩余部分的亚硫酸锌使用废电积液进行酸化处理，产生的二氧化硫返回塔体内进行处理，得到的硫酸锌溶液经过净化后达到电积锌的溶液质量要求，用于生产电锌。脱除烟气中二氧化硫和锌的冶炼工艺紧密结合，有效利用烟气中的二氧化硫来生产硫酸锌溶液，明显降低了烟气处理成本，同时处理过程中产生的废气、废液都是循环利用，不产生废弃物和二次污染。
附图说明
图1为本发明设备示意图；
图2为本发明工艺流程框图；
图中：1-塔体，2-循环池，3-烟气出口，4-喷淋管，5-烟气进口，6-进液口，7-溢流口，8-曝气管，9-出液口，10-循环水泵，11-搅拌桨，12-气体分布板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明包括：塔体1和循环池2，所述的塔体1上部设置有烟气出口3和喷淋管4，下部设置烟气进口5，所述的循环池2设置于塔体1的底部，所述的循环池2上部设置有进液口6和溢流口7，下部设置有曝气管8和出液口9，所述的出液口9通过循环水泵10与喷淋管4连接。中空的塔体1底部与循环池2连接，有利于循环液快速大量喷淋，使烟气短时间内与大量循环液接触，提高反应效率，循环液成分较均匀，易于控制循环液浓度。
所述的塔体1底部与循环池2连接处设置气体分布板12。使得上升的空气形成均匀的气流，合理分布塔体内的空气。
所述的循环池2内部设置搅拌桨11，所述的搅拌桨11的旋转轴与水平面夹角为30～90度。增加了循环液内浆液的均匀性，同时可使得浆液飞溅，提高气液的接触面积，增强氧化效果。
所述的曝气管8与螺杆空压机连接。能提供较大压力和流量的压缩空气，使得曝气效果更加充分，通入的空气量较大，在循环池和塔体内形成强制氧化气氛。
如图2所示，本发明包括制浆、脱硫、氧化、酸化、净化、电积锌工序，具体包括：
A、制浆：粒度不大于80目的氧化锌与液体混合，按照固体和液体的体积比为1：8～20的配比进行搅拌，制备成氧化锌粉体的悬浊浆液；
B、脱硫：含硫烟气从塔体下部进入，步骤A制备好的氧化锌浆液流入循环池2内，经过循环泵10在塔体1中由上向下喷淋，循环使用，控制循环池2内溶液pH值为4～5；
C、氧化：步骤B中得到的浆液流入循环池2内，与通过曝气管8鼓入的压缩空气充分接触，鼓入空气压力为0.2～1.6MPa，在强制氧化气氛下，亚硫酸锌氧化生成硫酸锌溶液，剩余的空气上升进入塔体1中，增加塔体内的氧化气氛；
D、酸化：步骤C中循环池2内的浆液从溢流口7流出至酸化池中，使用电积锌产生的废液进行酸化处理，产生的二氧化硫使用管道引入塔体1内；
E、净化：步骤D酸化处理后的溶液中加入锌粉进行置换反应，去除含有的杂质，达到电积锌的溶液质量要求；
F、电积锌：步骤E得到的溶液进入电积锌系统，生产出合格的电锌产品。
所述的A步骤中，制备氧化锌浆液时添加磺酸脂类乳化剂，添加量为液体重量的0.5～1%。在喷淋中形成微小气泡，增大气液接触面积，改善气液传质条件，增加反应速度。
所述的C步骤中，在循环池2内通入含氧量为21～30%的富氧空气和/或加入双氧水、锰粉或高锰酸盐。有利于提高氧化速率，提高氧化效果。
所述的D步骤中，酸化时浆液温度控制在50～100℃。加快反应速度，提高亚硫酸锌的分解效率。
所述的D步骤中，酸化后溶液内锌含量小于120g/L时，返回步骤A中使用。
所述的E步骤中，净化后溶液用于锌精矿的浸出。
本发明采用在中空塔体设计,并且把循环池与塔体紧密连接，同时采用较大的喷淋量来使得烟气和循环液充分接触，并冲刷塔壁，,使得脱硫过程中产生的亚硫酸锌不易附着于塔体内,完全流入塔底的循环池中。亚硫酸锌在循环池内被鼓入的压缩空气氧化，剩余的空气上升进入塔体内，与进入的烟气混合，增加了塔内的氧化气氛，使得亚硫酸锌在生成的初期即可发生氧化反应，较大提高了氧化速率，避免了脱硫过程中设备被亚硫酸锌堵塞的问题。溢流出的硫酸锌经过酸化和净化后，用于电积锌的生产，对脱硫产物进行有效回收，降低电锌的生产成本，提高经济效益。
本发明的氧化锌脱硫装置结构简单，维护方便，制造成本低廉，采用的工艺方法简单，易于控制，除尘和脱硫效率高，并能利用烟气中的二氧化硫生成硫酸锌后用于电积锌的生产，降低了生产成本，工艺过程中不产生二次污染，无污染物的排放。
实施例1：
使用粒度为80目的含有氧化锌的物料，按照固液的体积比为1:8进行混合搅拌，制备成浆液后流入循环池内，循环池内的浆液通过循环泵，从喷淋管中喷淋而下，喷淋量为20m3/h，在塔体内与向上含二氧化硫的烟气混合，同时在曝气管中通入压力为0.2MPa的压缩空气，浆液中的氧化锌和二氧化硫反应生成亚硫酸锌，多次循环喷淋后，溶液的pH值为4，大量的亚硫酸锌在循环池和塔体内被氧化成硫酸锌，烟气中99%的二氧化硫被吸收，从烟气出口排出，从溢流口流出的浆液流入酸化池中，加入电积锌时产生的废液，浆液中含有的亚硫酸锌反应放出的二氧化硫，引入塔体内再次吸收，得到的硫酸锌溶液使用锌粉进行净化处理，去除含有的杂质，达到电积锌溶液的质量要求，把净化后的硫酸锌溶液流入锌的电积槽内，生成出合格的电锌产品。
实施例2
使用粒度为100目的含有氧化锌的物料，按照固液的体积比为1:20进行混合搅拌，制备成浆液后流入循环池内，循环池内的浆液通过循环泵，从喷淋管中喷淋而下，喷淋量为60m3/h，在塔体内与向上含二氧化硫的烟气混合，同时在曝气管中通入压力为1.6MPa的压缩空气，浆液中的氧化锌和二氧化硫反应生成亚硫酸锌，多次循环喷淋后，溶液的pH值为5，大量的亚硫酸锌在循环池和塔体内被氧化成硫酸锌，烟气中99.4%的二氧化硫被吸收，从烟气出口排出，从溢流口流出的浆液流入酸化池中，加入电积锌时产生的废液，浆液中含有的亚硫酸锌反应放出的二氧化硫，引入塔体内再次吸收，得到的硫酸锌溶液使用锌粉进行净化处理，去除含有的杂质，达到电积锌溶液的质量要求，把净化后的硫酸锌溶液流入锌的电积槽内，生成出合格的电锌产品。
实施例3
使用粒度为120目的含有氧化锌的物料，按照固液的体积比为1:15进行混合搅拌，制备成浆液后流入循环池内，循环池内的浆液通过循环泵，从喷淋管中喷淋而下，喷淋量为30m3/h，在塔体内与向上含二氧化硫的烟气混合，同时在曝气管中通入压力为0.8MPa的压缩空气，向循环池内投入高锰酸钾，浆液中的氧化锌和二氧化硫反应生成亚硫酸锌，多次循环喷淋后，溶液的pH值为4.5，大量的亚硫酸锌在循环池和塔体内被氧化成硫酸锌，烟气中99%的二氧化硫被吸收，从烟气出口排出，从溢流口流出的浆液流入酸化池中，加入电积锌时产生的废液，浆液中含有的亚硫酸锌反应放出的二氧化硫，引入塔体内再次吸收，得到的硫酸锌溶液使用锌粉进行净化处理，去除含有的杂质，达到电积锌溶液的质量要求，把净化后的硫酸锌溶液流入锌的电积槽内，生成出合格的电锌产品。
实施例4
使用粒度为100目的含有氧化锌的物料，按照固液的体积比为1:18进行混合搅拌，并添加磺酸脂类乳化剂，添加量为液体重量的0.5%，制备成浆液后流入循环池内，循环池内的浆液通过循环泵，从喷淋管中喷淋而下，喷淋量为40m3/h，在塔体内与向上含二氧化硫的烟气混合，同时在曝气管中通入压力为0.9MPa，氧气含量为21%的富氧压缩空气，向循环池内投入锰粉，浆液中的氧化锌和二氧化硫反应生成亚硫酸锌，多次循环喷淋后，溶液的pH值为4.5，大量的亚硫酸锌在循环池和塔体内被氧化成硫酸锌，烟气中98.5%的二氧化硫被吸收，从烟气出口排出，从溢流口流出的浆液流入酸化池中，加入电积锌时产生的废液，浆液中含有的亚硫酸锌反应放出的二氧化硫，引入塔体内再次吸收，得到的硫酸锌溶液含锌离子浓度小于120g/L时，返回浆液制备步骤，与含氧化锌的物料混合后再次循环利用。
实施例5
使用粒度为80目的含有氧化锌的物料，按照固液的体积比为1:12进行混合搅拌，并添加磺酸脂类乳化剂，添加量为液体重量的1%，制备成浆液后流入循环池内，循环池内的浆液通过循环泵，从喷淋管中喷淋而下，喷淋量为50m3/h，在塔体内与向上含二氧化硫的烟气混合，同时在曝气管中通入压力为1.4MPa，氧气含量为30%的富氧压缩空气，浆液中的氧化锌和二氧化硫反应生成亚硫酸锌，多次循环喷淋后，溶液的pH值为4.5，大量的亚硫酸锌在循环池和塔体内被氧化成硫酸锌，烟气中98.5%的二氧化硫被吸收，从烟气出口排出，从溢流口流出的浆液流入酸化池中，控制浆液温度为50℃，加入电积锌时产生的废液，浆液中含有的亚硫酸锌反应放出的二氧化硫，引入塔体内再次吸收，得到的硫酸锌溶液使用锌粉进行净化处理，去除含有的杂质，然后用于锌湿法冶炼时锌精矿的浸出。
实施例6
使用粒度为100目的含有氧化锌的物料，按照固液的体积比为1:18进行混合搅拌，并添加磺酸脂类乳化剂，添加量为液体重量的0.8%，制备成浆液后流入循环池内，循环池内的浆液通过循环泵，从喷淋管中喷淋而下，喷淋量为40m3/h，在塔体内与向上含二氧化硫的烟气混合，同时在曝气管中通入压力为0.9MPa的压缩空气，向循环池内投入双氧水，浆液中的氧化锌和二氧化硫反应生成亚硫酸锌，多次循环喷淋后，溶液的pH值为4.5，大量的亚硫酸锌在循环池和塔体内被氧化成硫酸锌，烟气中99.4%的二氧化硫被吸收，从烟气出口排出，从溢流口流出的浆液流入酸化池中，控制浆液温度为100℃，加入电积锌时产生的废液，浆液中含有的亚硫酸锌反应放出的二氧化硫，引入塔体内再次吸收，得到的硫酸锌溶液含锌离子浓度小于120g/L时，返回浆液制备步骤，与含氧化锌的物料混合后再次循环利用，使酸化后得到硫酸锌溶液含锌离子浓度不小于120g/L，使用锌粉进行置换反应，去除含有的杂质，达到电积锌溶液的质量要求，后用于生产电锌。
实施例7
使用粒度为120目的含有氧化锌的物料，按照固液的体积比为1:16进行混合搅拌，并添加磺酸脂类乳化剂，添加量为液体重量的0.7%，制备成浆液后流入循环池内，循环池内的浆液通过循环泵，从喷淋管中喷淋而下，喷淋量为50m3/h，在塔体内与向上含二氧化硫的烟气混合，同时在曝气管中通入压力为1.4MPa，氧气含量为25%的富氧压缩空气，向循环池内投入双氧水，浆液中的氧化锌和二氧化硫反应生成亚硫酸锌，多次循环喷淋后，溶液的pH值为4.5，大量的亚硫酸锌在循环池和塔体内被氧化成硫酸锌，烟气中99.5%的二氧化硫被吸收，从烟气出口排出，从溢流口流出的浆液流入酸化池中，控制浆液温度为70℃，加入电积锌时产生的废液，浆液中含有的亚硫酸锌反应放出的二氧化硫，引入塔体内再次吸收，得到的硫酸锌溶液含锌离子浓度小于120g/L时，返回浆液制备步骤，与含氧化锌的物料混合后再次循环利用，使酸化后得到硫酸锌溶液含锌离子浓度不小于120g/L后使用锌粉进行置换反应，去除含有的杂质，达到电积锌溶液的质量要求，后用于生产电锌。

Claims (10)

1.一种氧化锌脱除烟气中二氧化硫的装置，包括：塔体（1）和循环池（2），所述的塔体（1）上部设置有烟气出口（3）和喷淋管（4），下部设置烟气进口（5），其特征是：所述的循环池（2）设置于塔体（1）的底部，所述的循环池（2）上部设置有进液口（6）和溢流口（7），下部设置有曝气管（8）和出液口（9），所述的出液口（9）通过循环水泵（10）与喷淋管（4）连接。
2.根据权利要求1所述的氧化锌脱除烟气中二氧化脱硫装置，其特征是：所述的塔体（1）底部与循环池（2）连接处设置气体分布板（12）。
3.根据权利要求1或2所述的氧化锌脱除烟气中二氧化脱硫装置，其特征是：所述的循环池（2）内部设置搅拌桨（11），所述的搅拌桨（11）的旋转轴与水平面夹角为30～90度。
4.根据权利要求1所述的氧化锌脱除烟气中二氧化脱硫装置，其特征是：所述的曝气管（8）与螺杆空压机连接。
5.一种利用氧化锌脱除烟气中二氧化硫的工艺，其特征是：包括制浆、脱硫、氧化、酸化、净化、电积锌工序，具体包括：
A、制浆：粒度不大于80目的氧化锌与液体混合，按照固体和液体的体积比为1：8～20的配比进行搅拌，制备成氧化锌粉体的悬浊浆液；
B、脱硫：含硫烟气从塔体下部进入，步骤A制备好的氧化锌浆液流入循环池（2）内，经过循环泵（10）在塔体（1）中由上向下喷淋，循环使用，控制循环池（2）内溶液pH值为4～5；
C、氧化：步骤B中得到的浆液流入循环池（2）内，与通过曝气管（8）鼓入的压缩空气充分接触，鼓入空气压力为0.2～1.6MPa，在强制氧化气氛下，亚硫酸锌氧化生成硫酸锌溶液，剩余的空气上升进入塔体（1）中，增加塔体内的氧化气氛；
D、酸化：步骤C中循环池（2）内的浆液从溢流口（7）流出至酸化池中，使用电积锌产生的废液进行酸化处理，产生的二氧化硫使用管道引入塔体（1）内；
E、净化：步骤D酸化处理后的溶液中加入锌粉进行置换反应，去除含有的杂质，达到电积锌的溶液质量要求；
F、电积锌：步骤E得到的溶液进入电积锌系统，生产出合格的电锌产品。
6.根据权利要求5所述的氧化锌脱除烟气中二氧化硫的工艺，其特征是：所述的A步骤中，制备氧化锌浆液时添加磺酸脂类乳化剂，添加量为液体重量的0.5～1%。
7.根据权利要求5所述的氧化锌脱除烟气中二氧化硫的工艺，其特征是：所述的C步骤中，在循环池（2）内通入含氧量为21～30%的富氧空气和/或加入双氧水、锰粉或高锰酸盐。
8.根据权利要求5所述的氧化锌脱除烟气中二氧化硫的工艺，其特征是：所述的D步骤中，酸化时浆液温度控制在50～100℃。
9.根据权利要求5所述的氧化锌脱除烟气中二氧化硫的工艺，其特征是：所述的D步骤中，酸化后溶液内锌含量小于120g/L时，返回步骤A中使用。
10.根据权利要求5所述的氧化锌脱除烟气中二氧化硫的工艺，其特征是：所述的E步骤中，净化后溶液用于锌精矿的浸出。
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