专利名称：高砷金矿焙烧烟气治理系统及回收砷和脱硫的方法
技术领域：
本发明涉及一种高砷金矿焙烧烟气综合利用及污染治理领域，具体地说是一种高砷金矿焙烧烟气治理系统及回收砷和脱硫的方法。
背景技术：
目前国内外金矿焙烧高砷烟气治理大多采用二级旋风除尘+电收尘+湿法洗涤除砷工艺，虽然达到了除尘、除砷目的，但浪费了砷资源，同时产生了高含砷、含硫危险废渣。 部分企业虽采用喷雾冷却塔及布袋回收砷，但由于生产条件难以控制，喷雾冷却塔易导致烟气中水分含量升高，三氧化二砷吸收水分粘度增大堵塞布袋、水蒸汽与烟气中SO3结合形成稀硫酸腐蚀设备。同时由于一般金矿企业生产规模较小或产生的二氧化硫浓度较低不能回收制酸，导致烟气中二氧化硫超标排放污染环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种高砷金矿焙烧烟气治理系统，以解决高砷金矿焙烧烟气中砷资源浪费、湿法处理产生大量含砷危险废物污染环境问题。本发明的另一个目的是提供一种高砷金矿焙烧烟气回收砷的方法。本发明的还一个目的是提供一种高砷金矿焙烧烟气脱硫的方法。本发明高砷金矿焙烧烟气治理系统，包括回收砷系统，回收砷系统包括沉降室、一级旋风除尘器、二级旋风除尘器、电除尘器、水套冷却器、循环水泵、循环水池、布袋收砷器， 沉降室的出口端与一级旋风除尘器的入口端相连，一级旋风除尘器的出口端与二级旋风除尘器的入口端相连，二级旋风除尘器的出口端与电除尘器的入口端相连，电除尘器的出口端与水套冷却器的入口端的相连，水套冷却器的另一端分别与循环水泵、循环水池及布袋收砷器相连。本发明为解决高砷金矿焙烧烟气脱硫问题，还包括脱硫系统，脱硫系统包括一级湍冲洗涤器、一级循湍冲洗涤器环泵、风机、二级湍冲洗涤器、二级循环泵，所述布袋收砷器与一级湍冲洗涤器的入口端相连，一级湍冲洗涤器与一级循环泵相连，一级湍冲洗涤器通过风机与二级湍冲洗涤器相连，一级湍冲洗涤器与一级循环泵相连，二级湍冲洗涤器与二级循环泵相连。作为本发明的进一步改进，本发明还包括石灰乳制浆系统，石灰乳制浆系统包括石灰乳配制池，所述一级湍冲洗涤器和二级湍冲洗涤器均与石灰乳输送泵相连，石灰乳输送泵与石灰乳配制池相连，所述一级湍冲洗涤器和二级湍冲洗涤器均与渣浆池相连。一级湍冲洗涤器和二级湍冲洗涤器外排的洗涤液进入渣浆池(渔浆池中配置搅拌器)。本发明高砷金矿焙烧烟气治理系统回收砷的方法，包括如下步骤 a.焙烧烟气除尘
高温焙烧烟气在温度约380 500°C时首先经沉降室、二级旋风除尘器去除大颗粒烟尘后，再经电除尘器去除细颗粒烟尘，此时电除尘器出口烟气温度控制在380 470°C ；本发明高温分级除尘，可降低电除尘器的负荷，保证电除尘器运行安全，保证砷在高温情况下(一般不低于380°C )不结晶，提高回收率。此时电除尘器4出口烟气温度控制在380 470°C，烟尘浓度187. 5mg/m3、As2O3浓度1367. 5 mg/m3、SO2浓度8325 mg/m3 (以含砷0. 39%、硫1. 21 %金原矿焙烧烟气为例)。b.烟气干法冷却
经除尘后烟气进入水套冷却器，将烟气从380 470°C冷却到110 130°C ； c.布袋收砷
经冷却后烟气含有大量三氧化二砷晶体颗粒，再进入布袋收砷器回收三氧化二砷产品，布袋收砷器内的三氧化二砷结晶体输送至包装机包装。砷的回收率达98%以上，回收三氧化二砷产品含量95% (干基)。在120°C温度下三氧化二砷的饱和浓度极低(0. 023g/m3)，有利于提高砷的回收率。为提高布袋收尘效率， 应选用过滤0. 3 0. 4m/s的布袋。本发明高砷金矿焙烧烟气治理系统脱硫的方法，包括湍冲洗涤步骤，布袋收砷器烟气出口温度约120°C，烟气进入一级湍冲洗涤器脱硫，再由风机引入二级湍冲洗涤器进一步脱硫。最终排放烟气中烟尘浓度15mg/m3、As2O3浓度1. 34 mg/m3、SO2浓度83. 3mg/m3。本发明高砷金矿焙烧烟气治理系统脱硫的方法，还包括回收硫生产石膏工序，采用质量含量> 80%的石灰粉，石灰粉中Ca与S的质量比为1. 5 2，将石灰粉倒入石灰乳配制池中，启动安装在石灰乳配制池中的搅拌器，用水稀释成10%石灰乳液；石灰乳液经石灰乳输送泵分别送至一级湍冲洗涤器中的积液槽和二级湍冲洗涤器中的积液槽作为脱硫吸收剂，分别经一级循环泵和二级循环泵喷射从一级湍冲洗涤器和二级湍冲洗涤器的上部进入尾气形成湍冲区，对尾气中的SO2进行吸收。本发明保证了在小型企业不能进行二氧化硫制酸回收及低浓度二氧化硫不能进行回收利用情况下的烟气污染治理，同时可进一步降低烟气中砷的排放量。本发明改变了现有技术先降温，再进行二级除尘的工艺，本发明全部在高温下除尘再降温，解决了先降温导致部分三氧化二砷提前结晶进入二级除尘灰中形成危险固体废物，降低三氧化二砷的回收率的问题。本发明采用干法冷却器(水套冷却器等)，不存在导致烟气中水分含量升高，三氧化二砷吸收水分粘度增大堵塞布袋、水蒸汽与烟气中SO3结合形成稀硫酸腐蚀设备问题。本发明具有工艺稳定、砷回收率高、产品纯度高、石膏砷含量低、环境污染小的优点。本发明单个设备全部为成熟常规设备，工艺条件易于控制，连续操作；高砷金矿焙烧烟气中砷总回收率98%以上，回收三氧化二砷产品含量95% (干基)，除尘率99. 9%以上、脱硫率99 %，焙烧烟气中砷的总去除可达率99. 9 % (含回收砷)，同时可回收硫生产石膏，实现焙烧烟气污染物达标且低浓度排放，彻底解决高砷金矿焙烧烟气环境污染问题。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面的实施方式可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。如图所示，本发明高砷金矿焙烧烟气治理系统，包括回收砷系统，回收砷系统包括沉降室1、一级旋风除尘器2、二级旋风除尘器3、电除尘器4、水套冷却器5、循环水泵6、循环水池7、布袋收砷器8，沉降室1的出口端与一级旋风除尘器2的入口端相连，一级旋风除尘器2的出口端与二级旋风除尘器3的入口端相连，二级旋风除尘器3的出口端与电除尘器4的入口端相连，电除尘器4的出口端与水套冷却器5的入口端的相连，水套冷却器5的另一端分别与循环水泵6、循环水池7及布袋收砷器8相连。本发明高砷金矿焙烧烟气治理系统，还包括脱硫系统，脱硫系统包括一级湍冲洗涤器10、一级循环泵11、风机12、二级湍冲洗涤器13、二级循环泵14，所述布袋收砷器8与一级湍冲洗涤器10的入口端相连，一级湍冲洗涤器10与一级循环泵11相连，一级湍冲洗涤器11通过风机12与二级湍冲洗涤器13相连，一级湍冲洗涤器10与一级循环泵11相连， 二级湍冲洗涤器13与二级循环泵14相连。本发明还包括石灰乳制浆系统，石灰乳制浆系统包括石灰乳配制池15，所述一级湍冲洗涤器10和二级湍冲洗涤器13均与石灰乳输送泵16相连，石灰乳输送泵16与石灰乳配制池15相连，所述一级湍冲洗涤器10和二级湍冲洗涤器13均与渣浆池17相连。实施例1 本发明高砷金矿焙烧烟气治理系统回收砷的方法，包括如下步骤 a.焙烧烟气除尘
高温焙烧烟气在温度约380 500°C时，烟尘浓度23437. 5mg/m3、As203浓度1367. 5 mg/ m3、S02浓度8325 mg/m3 (以含砷0. 39%、硫1. 21 %金原矿焙烧烟气为例)，烟气首先经沉降室1、二级旋风除尘器2去除大颗粒烟尘后，再经电除尘器4去除细颗粒烟尘，此时电除尘器 4出口烟气温度控制在380 470°C;经电除尘器4除尘后烟尘浓度为187. 5mg/m3、As203浓度 1367. 5 mg/m3、SO2 浓度 8325 mg/m3。为了防止烟气中三氧化二砷提前大量结晶，应保证此时焙烧烟气中的三氧化二砷有足够高的饱和浓度(在500°C气体中三氧化二砷的饱和浓度为8840g/m3，在380°C气体中三氧化二砷的饱和浓度约为3200g/m3)，选用耐高温、耐磨蚀和腐蚀的特种金属或陶瓷材料构造的旋风除尘器，可在温度高达500°C时的环境条件下正常运行，同时电除尘器选择也应耐高温、耐磨蚀和腐蚀，此时温度控制在380 470°C。经除尘后烟气进入水套冷却器5，将烟气从380 470°C冷却到110 130°C，经冷却后烟气含有大量三氧化二砷晶体颗粒，再进入布袋收砷器8回收三氧化二砷产品，布袋收砷器8内的三氧化二砷结晶体输送至包装机9包装，砷的回收率达98%以上，回收三氧化二砷产品含量95%(干基)。在120°C温度下三氧化二砷的饱和浓度极低(0. 023g/m3)，有利于提高砷的回收率。为提高布袋收尘效率，应选用过滤0. 3 0. 4m/s的布袋。b.烟气干法冷却
经除尘后烟气进入水套冷却器5，将烟气从380 470°C冷却到110 130°C ； c.布袋收砷
经冷却后烟气含有大量三氧化二砷晶体颗粒，再进入布袋收砷器8回收三氧化二砷产品，布袋收砷器8内的三氧化二砷结晶体输送至包装机包装。实施例2本发明高砷金矿焙烧烟气治理系统脱硫的方法，
包括湍冲洗涤步骤，由实施例1中布袋收砷器8出来的烟气出口温度约120°C，烟气进入一级湍冲洗涤器10脱硫，再由风机12引入二级湍冲洗涤器13可以进一步脱硫处理后烟气达标排放。实施例3 高砷金矿焙烧烟气治理系统脱硫的方法，为达到更好的效果，采用质量含量> 80%的石灰粉，石灰粉中Ca与S的质量比为1. 5 2，将石灰粉倒入石灰乳配制池15中，启动安装在石灰乳配制池15中的搅拌器，用水稀释成10%石灰乳液；石灰乳液经石灰乳输送泵16分别送至一级湍冲洗涤器10中的积液槽和二级湍冲洗涤器13中的积液槽作为脱硫吸收剂，分别经一级循环泵11和二级循环泵14喷射从一级湍冲洗涤器10和二级湍冲洗涤器13的上部进入尾气形成湍冲区，对尾气中的SO2进行吸收。一级湍冲洗涤器10和二级湍冲洗涤器13外排的洗涤液进入渣浆池17(渣浆池中配置搅拌器)，由渣浆泵18送至板框压滤机19，得到含水约12-25%的石膏出售给水泥厂。 过滤后的上清液返回石灰乳制浆系统循环使用。两级湍冲洗涤器总脱硫率99%、除尘率 92%、除砷率95. 1%。系统气相压降< 2500 Pa。最终排放烟气中烟尘浓度15mg/m3、As2O3浓度1. 34 mg/m3、SO2浓度83. 3mg/m3。
权利要求
1.一种高砷金矿焙烧烟气治理系统，其特征在于它包括回收砷系统，回收砷系统包括沉降室(1)、一级旋风除尘器(2)、二级旋风除尘器(3)、电除尘器(4)、水套冷却器(5)、循环水泵(6)、循环水池(7)、布袋收砷器(8)，沉降室(1)的出口端与一级旋风除尘器(2)的入口端相连，一级旋风除尘器(2)的出口端与二级旋风除尘器(3)的入口端相连，二级旋风除尘器(3)的出口端与电除尘器(4)的入口端相连，电除尘器(4)的出口端与水套冷却器(5) 的入口端的相连，水套冷却器(5)的另一端分别与循环水泵(6)、循环水池(7)及布袋收砷器(8)相连。
2.根据权利要求1所述高砷金矿焙烧烟气治理系统，其特征在于它还包括脱硫系统， 脱硫系统包括一级湍冲洗涤器(10)、一级循环泵(11)、风机(12)、二级湍冲洗涤器(13)、二级循环泵(14)，所述布袋收砷器(8)与一级湍冲洗涤器(10)的入口端相连，一级湍冲洗涤器(10)与一级循环泵(11)相连，一级湍冲洗涤器(11)通过风机(12)与二级湍冲洗涤器 (13)相连，一级湍冲洗涤器(10)与一级循环泵(11)相连，二级湍冲洗涤器(13)与二级循环泵(14)相连。
3.根据权利要求2所述高砷金矿焙烧烟气治理系统，其特征在于它还包括石灰乳制浆系统，石灰乳制浆系统包括石灰乳配制池(15)，所述一级湍冲洗涤器(10)和二级湍冲洗涤器(13)均与石灰乳输送泵(16)相连，石灰乳输送泵(16)与石灰乳配制池(15)相连，所述一级湍冲洗涤器(10)和二级湍冲洗涤器(13)均与渣浆池(17)相连。
4.用权利要求1所述高砷金矿焙烧烟气治理系统回收砷的方法，其特征在于它包括如下步骤a.焙烧烟气除尘高温焙烧烟气在温度约380 500°C时首先经沉降室(1)、二级旋风除尘器(2)去除大颗粒烟尘后，再经电除尘器(4)去除细颗粒烟尘，此时电除尘器(4)出口烟气温度控制在 380 470 ；b.烟气干法冷却经除尘后烟气进入水套冷却器(5)，将烟气从380 470°C冷却到110 130°C ；c.布袋收砷经冷却后烟气含有大量三氧化二砷晶体颗粒，再进入布袋收砷器(8)回收三氧化二砷产品，布袋收砷器(8 )内的三氧化二砷结晶体输送至包装机包装。
5.用权利要求2所述高砷金矿焙烧烟气治理系统脱硫的方法，其特征在于它包括湍冲洗涤步骤，布袋收砷器(8)烟气出口温度约120°C，烟气进入一级湍冲洗涤器(10)脱硫， 再由风机(12)引入二级湍冲洗涤器(13)进一步脱硫处理后烟气达标排放。
6.根据权利要求5所述高砷金矿焙烧烟气治理系统脱硫的方法，其特征在于它还包括回收硫生产石膏工序，采用质量含量> 80%的石灰粉，石灰粉中Ca与S的质量比为1. 5 2，将石灰粉倒入石灰乳配制池(15)中，启动安装在石灰乳配制池(15)中的搅拌器，用水稀释成10 %石灰乳液；石灰乳液经石灰乳输送泵(16)分别送至一级湍冲洗涤器(10)中的积液槽和二级湍冲洗涤器(13)中的积液槽作为脱硫吸收剂，分别经一级循环泵(11)和二级循环泵(14)喷射从一级湍冲洗涤器(10)和二级湍冲洗涤器(13)的上部进入尾气形成湍冲区，对尾气中的 SO2进行吸收。
全文摘要
本发明公开了一种高砷金矿焙烧烟气治理系统及回收砷和脱硫方法，主要解决高砷金矿焙烧烟气中砷资源浪费、湿法处理产生大量含砷危险废物污染环境问题。本发明高砷金矿焙烧烟气治理系统，包括回收砷系统，回收砷系统包括沉降室、一级旋风除尘器、二级旋风除尘器、电除尘器、水套冷却器、循环水泵、循环水池、布袋收砷器，本发明还包括脱硫系统，本发明高砷金矿焙烧烟气治理系统回收砷的方法，包括焙烧烟气除尘、烟气干法冷却、布袋收砷步骤；本发明高砷金矿焙烧烟气治理系统脱硫的方法，包括湍冲洗涤步骤。本发明具有工艺稳定、砷回收率高、产品纯度高、石膏砷含量低、环境污染小的优点。
文档编号B01D50/00GK102350163SQ201110215869
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者吉鸿安, 吴世洋, 张军英, 朱来东, 李卫东, 王兴峰, 许素敏 申请人:西北矿冶研究院