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富氧側(cè)吹鉛鋅浸出渣冶煉再生工藝淺述鋅冶煉工藝主要分為火法和濕法兩種工藝,其中濕法煉鋅產(chǎn)能占全球范圍內(nèi)總鋅冶煉產(chǎn)能的80%以上。 濕法煉鋅工藝產(chǎn)出的浸出渣均含有鉛、砷、鎘等重金屬,國(guó)內(nèi)已將鋅浸出渣定性為危險(xiǎn)廢物。2020年,工信部發(fā)布的《鉛鋅行業(yè)規(guī)范條件》規(guī)定,鋅濕法冶煉工藝須配套浸出渣無(wú)害化處理系統(tǒng)及硫渣處理設(shè)施。 因此,新建的鋅冶煉企業(yè)需配套鋅浸出渣無(wú)害化處置設(shè)施;現(xiàn)有采用危廢渣場(chǎng)堆存浸出渣的鋅冶煉企業(yè),受限于環(huán)保壓力,也將建設(shè)鋅浸出渣無(wú)害化處理設(shè)施。 鋅浸出渣的無(wú)害化處置技術(shù)路線(xiàn)的選擇,成為鋅冶煉企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重中之重。 鋅浸出渣的處理通常采取火法高溫?fù)]發(fā)工藝該工藝既可實(shí)現(xiàn)渣的無(wú)害化,又能實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬的回收。 目前主流的火法工藝包括回轉(zhuǎn)窯、煙化爐、頂吹爐以及側(cè)吹爐等。 富氧側(cè)吹處理鋅浸出渣目前在國(guó)內(nèi)已經(jīng)在多家企業(yè)得到應(yīng)用,其優(yōu)勢(shì)是采用高富氧濃度熔煉,床能力高,余熱回收效率高,煤耗低,并且側(cè)吹爐產(chǎn)生的煙氣的二氧化硫濃度高,可直接用于制酸,低成本實(shí)現(xiàn)硫的資源化。 實(shí)踐證明,側(cè)吹工藝相比現(xiàn)有其他工藝具有較大優(yōu)勢(shì),具有操作簡(jiǎn)單、能耗低、有價(jià)金屬回收率高、環(huán)保效果好等特點(diǎn)。 1、鋅浸出渣熔池熔煉的機(jī)理(富氧側(cè)吹) 鋅浸出渣中的Zn主要是以 ZnO·Fe2O3、ZnO、ZnS、ZnSO4、ZnO·SiO2的形態(tài)存在,其中ZnO·Fe2O3、ZnO含量占渣中鋅總量的90%,Pb主要是以 PbSO4為主。 鉛、鋅的化合物主要是氧化物和硫酸鹽,均為不發(fā)熱物料。 鋅金屬的沸點(diǎn)為907℃,鉛金屬及其化合物在高溫下容易揮發(fā)。 側(cè)吹熔煉技術(shù)正是利用鉛、鋅金屬高溫下易揮發(fā)的特點(diǎn),通過(guò)熔池熔煉實(shí)現(xiàn)鉛、鋅的還原揮發(fā),鉛、鋅金屬蒸汽在氣相區(qū)和氧氣接觸,被重新氧化生成氧化鋅和氧化鉛小顆粒,并隨煙氣進(jìn)入后續(xù)收塵設(shè)施,收集在氧化鋅煙塵當(dāng)中。 鋅浸出渣的火法熔煉主要分為化料和揮發(fā)兩個(gè)階段。 由于化料階段處理的是鋅浸出渣冷料,各種物質(zhì)的熔化分解吸熱量大,其熱量消耗大。 而揮發(fā)階段處理的是熱熔渣,鉛和鋅的還原揮發(fā)需要消耗一部分熱量,其熱量消耗相對(duì)較低。 因此,化料階段采用高富氧空氣助燃的側(cè)吹爐,實(shí)現(xiàn)節(jié)省能耗的目的;揮發(fā)階段采用煙化爐,通過(guò)提供強(qiáng)烈攪拌并控制強(qiáng)還原性氣氛,實(shí)現(xiàn)鉛和鋅的揮發(fā)。 經(jīng)過(guò)側(cè)吹爐熔化 + 煙化爐還原揮發(fā)工藝,鋅浸出渣中的鋅、鉛、銀、銦、鍺、金等元素在高溫下?lián)]發(fā)進(jìn)入氣相區(qū),通過(guò)后續(xù)鍋爐及收塵器進(jìn)行收集,煙塵送鉛鋅冶煉系統(tǒng);煙氣送制酸、脫硫系統(tǒng),生產(chǎn)硫酸; 爐渣為一般固廢,堆存或外賣(mài)。 該工藝富氧濃度高,燃燒產(chǎn)生的煙氣量少,大大減少了煙氣帶走的熱量,有效降低燃料使用率。 側(cè)吹爐熔池溫度控制在 1200 ~1400℃,鋅浸出渣中的硫酸鹽分解產(chǎn)生二氧化硫煙氣,部分鋅、鉛揮發(fā)進(jìn)入煙塵;爐渣通過(guò)流槽流入煙化爐中;煙氣經(jīng)余熱鍋爐降溫、收塵器凈化,得到氧化鋅煙塵。
2、氧化鋅法礦化吸收再生鋅冶煉煙氣中SO2 再生鉛鋅冶煉行業(yè)普遍采用濕法脫硫技術(shù),包括:石灰/石灰石-石膏法、鈉堿法、氧化鋅法、氨法、離子液法等。其中,石灰/石灰石-石膏法存在產(chǎn)物石膏難以綜合利用的難題,且每處理1 t SO2將產(chǎn)生2.69 t 脫硫石膏;氨法存在生產(chǎn)成本高、易腐蝕、凈化后尾氣中含有氣溶膠等問(wèn)題;離子液法運(yùn)行過(guò)程吸收劑損耗量較大,增加了運(yùn)行成本。 隨著國(guó)家環(huán)保政策對(duì)于煙氣中SO2的排放限制越來(lái)越嚴(yán)格,為了滿(mǎn)足生態(tài)環(huán)境及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求,再生鉛鋅冶煉行業(yè)中中低濃度SO2的高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、穩(wěn)定脫除成為煙氣治理的重點(diǎn)。 氧化鋅脫硫法,主要用于富氧側(cè)吹煉鋅煙氣治理。同時(shí),氧化鋅法脫硫可與鋅冶煉生產(chǎn)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,解決脫硫產(chǎn)物的去處問(wèn)題,所用吸收劑為自產(chǎn)的氧化鋅塵或氧化鋅焙砂,可大大節(jié)約脫硫劑成本,從而大幅降低脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行成本。 相對(duì)其他工藝,氧化鋅吸收工藝可作為鉛鋅冶煉企業(yè)脫硫的首選方法。 在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中, 氧化鋅首先制成料漿進(jìn)行SO2吸收,生成亞硫酸鋅產(chǎn)物后,在脫硫塔底部繼續(xù)氧化生成硫酸鋅,當(dāng)硫酸鋅繼續(xù)循環(huán)到一定濃度后返回電解車(chē)間。SO2吸收是氧化鋅脫硫工藝的核心部分,由于脫硫過(guò)程中亞硫酸鋅氧化速率較低, 導(dǎo)致漿液中亞硫酸鋅含量累積,漿液中固含量增加,容易在脫硫塔內(nèi)壁、進(jìn)料筒、噴嘴、除霧器等部位結(jié)垢。 針對(duì)上述問(wèn)題,浙江朗泰環(huán)境工程有限公司對(duì)氣動(dòng)乳化脫硫除塵工藝經(jīng)過(guò)多年研發(fā)及深入研究,結(jié)合氧化鋅脫硫法獲得了一定的工程成果及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)(擁有氣動(dòng)乳化脫硫自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)明專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)ZL202410550823.5)以及氣動(dòng)乳化脫硫塔實(shí)用專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)ZL202323038032.4))。 氣動(dòng)乳化脫硫塔憑借高脫硫效率(可達(dá)99.99%)、耐腐蝕性強(qiáng)、運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì),結(jié)合氧化鋅脫硫,特別適合再生鉛鋅冶煉行業(yè)中高硫煙氣處理場(chǎng)景。符合當(dāng)前及以后的環(huán)保政策與法規(guī)形式,實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展,保障公共健康等。 氧化鋅脫硫機(jī)理:
同時(shí)吸收后的亞硫酸鋅漿料在噴吹攪拌反應(yīng)器中對(duì)低濃度 SO2吸收過(guò)程的規(guī)律,通過(guò)增加曝氣設(shè)置,實(shí)現(xiàn)亞硫酸鋅的高氧化率。 氧化鋅脫硫漿液的pH值變化可分為3個(gè)階段:緩慢下降階段,迅速下降階段以及基本不變階段(pH值由5~6下降至 3~4)。 隨著ZnO濃度的增加,漿液的pH值下降緩慢,而隨著SO2濃度、通氣流量及硫酸鋅濃度的增加,漿液的pH值下降速度加快。
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