本发明涉及一种同时脱除还原气氛烟气中硫化氢和重金属的方法，属于烟气净化技术领域。
背景技术：
现有的黄磷生产方法通常为电炉法，每生产1吨黄磷均会产生2500~2800nm3的黄磷尾气。黄磷尾气的主要成分是体积分数为87~92%的co，同时含有无机硫（s、h2s、so2）、有机硫（cos、cs2）、ph3、sif、p4、hf、ch4、co2、o2、n2、hcn、重金属（hg、as等）和粉尘等杂质，其中重金属主要以金属氧化物的形态存在。现有的黄磷尾气中，硫的含量为0.8~8.0%g/m3，磷的含量为0.5~1.5%g/m3，黄磷尾气的燃烧值为10.5~11mj/m3。在当前资源短缺、能源紧张、环境污染严重、生产成本日益增加的情况下，黄磷尾气深度净化与综合利用是黄磷企业节能减排、清洁生产、资源综合利用的重要途径之一。有些企业将黄磷尾气进行点燃火炬排空，不仅造成资源浪费，而且燃烧后产生的粉尘、酸性气体会导致雾霾、酸雨等大气污染。有些将未净化的黄磷尾气用作燃料，用于磷酸盐生产系统中聚合窑炉所需热源，初步净化黄磷尾气作为燃料产生饱和蒸汽用于热能发电，虽然发挥出了一定的作用，依然存在资源浪费；主流的处理方案是将净化后的黄磷尾气用作碳一化工，尾气经过深度净化，脱除其中的硫、磷、砷、氟等杂质，并经提浓可制得高纯度的co，然后用于生产多种化学品，此法较好的资源化利用了黄磷尾气。
国内按照发展水平，大体有四种净化工艺：（1）水洗工艺：水洗是直接用水进行洗涤，除去粉尘等机械杂质和sif4，还可以去除部分h2s、hf，水洗还具有冷却作用，除去部分p4；（2）水洗碱洗：尾气经水洗后，进入碱洗塔，碱洗塔是一种装填有磁环的填料塔，在碱洗塔内用质量浓度为8~15%的naoh溶液进行洗涤，除去尾气中的h2s、hf、co2等酸性物质，但碱洗不能去除ph3；碱洗的脱硫效率在95~99%左右，脱氟效率也高达99%，脱co2的效率在50%左右，可见，碱洗塔的净化效率相当高，但碱洗效果波动较大；水洗和碱洗工艺，可用于对尾气要求不高的场合，如燃料气等；（3）利用变温和变压吸附法净化回收黄磷尾气，可以去除黄磷尾气中的磷、硫、co2等杂质，达到提纯co的目的；该工艺的关键是变温吸附脱磷能否实现，脱磷效果的好坏关键是吸附剂，因为单质磷是气溶胶，不易被吸附；该工艺需要根据尾气中的杂质含量来选择流程，工业应用上值得商酌；（4）在对净化气要求较高的场合，为提高对尾气中磷、硫的脱除效果，用催化剂进行催化氧化；尾气先进行水洗、碱洗操作，然后经过一脱水除雾装置后，送入引射式比例调节器，空气按一定的比例加入，使得尾气中氧体积含量大约1%左右，经预热器加热至100~110℃，在固定床用催化剂，使得磷、硫等杂质被氧化，其中磷被氧化生成p2o3和p2o5，而硫化氢则被氧化生成s，这些氧化物易被催化剂载体表面吸附，从而使尾气进一步净化；此工艺的一个优点是可以把因碱洗波动而溢出的硫化氢等杂质氧化，保证得到稳定的尾气。
黄磷尾气的处理技术已基本成熟，但是节能减排，减少投资，优化工艺仍然是重要的研究内容。针对于黄磷尾气中的重金属处理少见报道，黄磷尾气中的汞和砷的处理也很少被研究，虽然黄磷尾气中重金属的含量较低，但是对整个生产工艺的影响较大。重金属的存在会使催化剂中毒，减少催化剂的使用寿命；直接排放污染环境，破坏生态平衡。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种同时脱除还原气氛烟气中硫化氢和重金属的方法，以氨水为吸收剂并加入少量的辅助剂硫酸亚铁，吸收含有h2s和重金属氧化物（hgo、pbo、cdo、as2o3等）的烟气。烟气中h2s气体与氨水反应生成硫化铵，硫化铵再与烟气中的重金属氧化物反应生成硫化物沉淀（hgs、pbs、cds、as2s3等）达到同时脱除h2s和重金属的目的。硫酸亚铁中的铁能与砷生成难溶盐，同时铁的氢氧化物具有强大的吸附和絮凝能力，可辅助去除烟气中的重金属。吸收过程中通过补加氨水控制吸收液ph值，反应结束制得硫化铵溶液产品。
一种同时脱除还原气氛烟气中硫化氢和重金属的方法，具体包括以下步骤：
（1）配制吸收液，吸收液的主要组成为氨水和少量的硫酸亚铁辅助剂，吸收液中氨水质量分数为4~12%，硫酸亚铁质量分数为0.01~0.5%；
（2）烟气经除尘、水洗后冷却到60℃以下，与吸收液接触，烟气中h2s气体与氨水反应生成硫化铵，硫化铵再与烟气中的重金属氧化物（hgo、pbo、cdo、as2o3等）反应生成硫化物沉淀（hgs、pbs、cds、as2s3等），具体反应过程如下：
h2s+2nh3·h2o=(nh4)2s+2h2o
(nh4)2s+pbo+h2o→pbs↓+2(nh4)oh
(nh4)2s+hgo+h2o→hgs↓+2(nh4)oh
(nh4)2s+cdo+h2o→cds↓+2(nh4)oh
4(nh4)2s+as2o3+3h2o→as2s3↓+3(nh4)oh+(nh4)hs；
（3）吸收液中硫酸亚铁的fe2+会水解为氢氧化亚铁，氢氧化亚铁进一步被氧化为氢氧化铁并形成胶体，吸附溶液中的重金属；fe3+还可与溶液中的砷生成砷酸盐和亚砷酸盐沉淀，反应过程如下：
fe2++2h2o→2h++fe(oh)2
fe(oh)2+o2+h2o→fe(oh)3
4fe2++o2+2h2o→4fe3++4oh-
as2o3+h2o→h3aso3
h3aso3+o2→h3aso4
h3aso3↔3h++aso33-
h3aso4↔3h++aso43-
3fe3++aso43-→feaso4↓
fe3++aso33-→feaso3↓；
（4）反应过程中溶液的ph值会逐渐降低，通过补加吸收液的方式控制ph值在6~10之间以达到最佳的吸收效果；
（5）反应结束后溶液中的重金属基本沉淀完全，通过压滤机过滤出沉淀，吸收液中主要存在物质为硫化铵，硫化铵质量分数为10~20%，此硫化铵溶液可作为产品出售。
本发明的优点：
1、通过加入氨水使硫化氢气体转化成硫化铵，再与烟气中的重金属氧化物反应生成硫化物沉淀，吸收过程只是消耗了烟气中的硫和重金属，吸收液更多的只是起到一个连接和转化作用，对吸收液的消耗量较少，最后吸收液主要形成了硫化铵溶液，硫化铵溶液的市场价格明显高于氨水的价格，作为产品出售又能够带来一定的经济效益；
2、本发明结合黄磷尾气的组成成分，用以废治废、节能减排、资源回收、最少投资、简单操作的思路进行创新，用还原气氛烟气中的硫化氢气体来脱除烟气中的重金属，通过生成金属硫化物达到同时脱除的最终目标；
3、本发明工艺简单、易操作、投资小，是环境保护、废气资源利用的新思路。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
待处理烟气的烟气量为500m3/h，烟气中含h2s：500mg/m3、hg：1.5mg/m3、pb：1.2mg/m3、cd：1.7mg/m3、as：3.8mg/m3、o2：0.5%，其中，hg、pb、cd、as分别以氧化物形式hgo、pbo、cdo、as2o3存在于烟气中。
配制氨水质量分数为4%、硫酸亚铁质量分数为0.01%的吸收液；烟气经除尘、水洗后冷却至50℃，通入喷淋塔中与吸收液逆流接触，烟气中h2s气体与氨水反应生成硫化铵，硫化铵再与烟气中的hgo、pbo、cdo、as2o3等重金属氧化物反应生成hgs、pbs、cds、as2s3等硫化物沉淀；吸收液中硫酸亚铁的fe2+水解为氢氧化亚铁，氢氧化亚铁进一步被氧化为氢氧化铁并形成胶体，吸附溶液中的重金属；fe3+还可与砷生成砷酸铁和亚砷酸铁盐沉淀；吸收过程中补加吸收液控制溶液ph值为6，反应完成后溶液中的重金属基本沉淀完全，经压滤机过滤后得到沉渣和硫化铵溶液，溶液中硫化铵质量分数为10%，最后作为产品出售。
经过处理，出口烟气中h2s≤50mg/m3、hg≤0.1mg/m3、pb≤0.1mg/m3、cd≤0.3mg/m3、砷≤0.3mg/m3。
实施例2
待处理烟气的烟气量为2000m3/h，烟气中含h2s：600mg/m3、hg：0.9mg/m3、pb：2.3mg/m3、cd：0.7mg/m3、as：2.8mg/m3、o2：0.5%，其中，hg、pb、cd、as分别以氧化物形式hgo、pbo、cdo、as2o3存在于烟气中。
配制氨水质量分数为8%、硫酸亚铁质量分数为0.08%的吸收液；烟气经除尘、水洗后冷却至60℃，通入喷淋塔中与吸收液逆流接触，烟气中h2s气体与氨水反应生成硫化铵，硫化铵再与烟气中的hgo、pbo、cdo、as2o3等重金属氧化物反应生成hgs、pbs、cds、as2s3等硫化物沉淀；吸收液中硫酸亚铁的fe2+水解为氢氧化亚铁，氢氧化亚铁进一步被氧化为氢氧化铁并形成胶体，吸附溶液中的重金属；fe3+还可与砷生成砷酸铁和亚砷酸铁盐沉淀；吸收过程中补加吸收液控制溶液ph值为8，反应完成后溶液中的重金属基本沉淀完全，经压滤机过滤后得到沉渣和硫化铵溶液，溶液中硫化铵质量分数为15%，最后作为产品出售。
经过处理，出口烟气中h2s≤50mg/m3、hg≤0.1mg/m3、pb≤0.1mg/m3、cd≤0.3mg/m3、砷≤0.3mg/m3。
实施例3
待处理烟气的烟气量为800m3/h，烟气中含h2s：400mg/m3，hg：0.5mg/m3，pb：0.8mg/m3，cd：1.1mg/m3，as：3.2mg/m3，o2：0.5%；其中，hg、pb、cd、as分别以氧化物形式hgo、pbo、cdo、as2o3存在于烟气中。
配制氨水质量分数为12%、硫酸亚铁质量分数为0.5%的吸收液；烟气经除尘、水洗后冷却至35℃，通入喷淋塔中与吸收液逆流接触，烟气中h2s气体与氨水反应生成硫化铵，硫化铵再与烟气中的hgo、pbo、cdo、as2o3等重金属氧化物反应生成hgs、pbs、cds、as2s3等硫化物沉淀；吸收液中硫酸亚铁的fe2+水解为氢氧化亚铁，氢氧化亚铁进一步被氧化为氢氧化铁并形成胶体，吸附溶液中的重金属；fe3+还可与砷生成砷酸铁和亚砷酸铁盐沉淀；吸收过程中补加吸收液控制溶液ph值为10，反应完成后溶液中的重金属基本沉淀完全，经压滤机过滤后得到沉渣和硫化铵溶液，溶液中硫化铵质量分数为20%，最后作为产品出售。
经过处理，出口烟气中h2s≤50mg/m3、hg≤0.1mg/m3、pb≤0.1mg/m3、cd≤0.3mg/m3、砷≤0.3mg/m3。