探析有色金属冶炼烟气汞排放控制技术

2018-01-29张文娟

世界有色金属 2018年2期

张文娟

（1.昆明冶金研究院，云南昆明 650031；2.共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术国家重点实验室，云南昆明 650031）

我国有色金属矿石大多是硫化矿，含有大量的汞，汞是一种具有生物累积性的持久性有毒污染物，我国主要人为汞排放源有有色金属冶炼烟气和燃煤烟气，其中有色金属冶炼烟气汞排放量达到84%，集中在锌、铅、铜的冶炼过程中。随着经济建设的推进和对有色金属产品需求的增加，汞污染问题日益严重。

1 冷凝法

冷凝法主要是通过特定冷凝器将烟气中的贡集中冷却，进行除贡操作，从而达到与烟气分离的目的。用该方法不但可以实现烟气贡的去除，也可以将贡进行回收。温度是汞的蒸汽压的主要影响因素，比如，汞在100℃时的饱和蒸汽压是20℃时的200多倍。有色金属在冶炼时气温较高，贡一般会以零价的形态存在，在烟气进入除尘装置时，通常要先进行降温，达到设备要求水平，可以利用贡的蒸汽压下降对烟气进行冷凝去除。

2 吸附法

有色金属冶炼烟气经过除尘、洗涤和冷却后，贡浓度大约在1mg/m3～30mg/m3，其温度降低到30℃～40℃，要利用大吸附剂对其进行回收，主要的吸附剂有活性炭、改性飞灰、钙基吸附剂、硫改性矿物类吸附剂、金属氧化物吸附剂等。有色金属冶炼烟气吸附法除汞技术有以下几种。

2.1 硒过滤器法

硒过滤器法是利用硒对汞的亲和性，将经过硒浸泡过的多孔载体作为过滤元件，在烟气进入吸附塔后通过硒过滤器，吸附饱和后再将过滤器中的汞回收为原料。硒过滤器法的优点是结构简单，除汞效率高，汞吸附量可以达到过滤器的10%～15%，缺点是容易受水汽影响，水汽在过滤器中凝结后，会降低吸附效率，并且HgSe的平衡蒸汽压会限制出口烟气汞浓度的理论值。

2.2 碳过滤器法

碳过滤器法的原理与硒过滤器法相似，不同点是将活性炭作为过滤元件。过滤器在使用前，必须先对碳进行活化处理，再让有色金属冶炼烟气通过过滤器。由于汞吸附过程中会释放大量热量，因此在采用碳过滤器法时，要严格控制烟气中的SO2浓度，防止碳过滤器的温度过高，带来安全隐患，碳过滤器在使用过程中，可以比进气温度高10℃～50℃。

2.3 多硫化钠(Na2Sx)法

多硫化钠法是将被多硫化钠溶液浸泡过的焦炭作为吸附剂，有色金属冶炼烟气经过吸附器时，烟气中的CO2和SO2等酸性气体与多硫化钠反应，生成硫化氢和活性硫，再继续与汞反应生成硫化汞。多硫化钠法去除有色金属冶炼烟气中汞的效率较高，但烟气中浓度过高，反应生成的大量单质硫会堵塞吸附器。

吸附法除汞效率较高，但是吸附剂的吸附容量一般较低，且吸附剂易中毒，一般仅适合处理含汞量低、相对湿度低的烟气，当含汞浓度较高时，处理后的烟气含汞量难以达到排放标准。

3 吸收法

吸收法是目前有色金属冶炼烟气治理的常用方法。

3.1 氯化汞吸收法（波立登-诺辛克除汞法）

氯化汞吸收法在吸收法中最具代表性。有色金属冶炼烟气经过降温、除尘、除雾等工序后再进入洗涤塔，将酸性氯化汞作为吸收液吸收烟气中的零价汞(Hg0)，生成不溶于水的氯化亚汞沉淀，氯化亚汞可以直接作为产品销售，也可以用氯气氧化后生成氯化汞络合物，实现吸收液循环利用。氯化汞吸收法的除汞效率可达到99%，排放气体中汞浓度可控制在0.15mg/m3～0.2mg/m3，应用较广，但存在以下问题：吸收液中所用氯化汞同样是剧毒品，使用量较大，存在较大的环境风险。

3.2 碘络合吸收法

碘络合吸收法的原理是利用碘化钾溶液与烟气中汞蒸气发生络合反应吸收去除单质汞，脱除吸收液中的SO2后再进行电解。这种方法的流程简单，生成的单质汞能够回收，碘可以再生和循环利用，但存在除汞效率不稳定、容易受SO2影响和能耗高等缺点。

3.3 高锰酸钾吸收法

高锰酸钾吸收法的原理是利用高锰酸钾的强氧化还原电位，与将烟气中的汞反应生成氧化汞，同时生成二氧化锰，二氧化锰与汞发生络合反应，生成不溶于水的汞锰络合物，氧化汞和汞锰络合物采用絮凝沉淀方式进行沉降分离，含汞废渣可燃烧处理。

3.4 硫酸软锰矿吸收法

采用该方法时，有色金属冶炼烟气先与硫酸软锰矿溶液接触，烟气中的Hg0被溶液中的二氧化锰吸附，然后与溶液中的硫酸反应生成硫酸汞，再生成硫酸亚汞，最后，二氧化锰与硫酸亚汞反应生成硫酸汞。硫酸汞不仅是能够除去烟气中汞的反应物，也是反应的最终产物，随着反应进行，硫酸汞的浓度不断上升，除汞效果也不断加强，除汞效率可达到96%左右。