[发明专利]一种还原二价汞以提高冶金烟气总汞回收率的方法

说明书

技术领域

本发明属环境保护领域的有色金属冶炼烟气汞排放控制及回收技术，涉及一种用于还原二价汞以提高冶金烟气总汞回收率的方法，利用亚硫酸盐(SO₃^2-)、亚硫酸氢盐(HSO₃^-)或两者的混合液将酸洗塔中二价汞还原为零价汞，以提高后续烟气零价汞回收装置(波立登吸收塔等)中总汞的回收率。

背景技术

众所周知，汞是一种有毒污染物，具有持久性、易迁移性和高度的生物富集性，毒性很强。它不仅对生态环境的危害也非常大，而且对人体健康产生直接或间接的危害。20世纪五六十年代暴发于日本的“水俣病”事件，即是一次严重的汞污染灾难。

联合国环境规划署(UNEP)已经把汞列为全球性污染物，正在推动关于制订控制汞污染的国际条约的谈判，预计将于2013年形成正式约束性文件，国际社会对全球汞污染控制的步伐正在加快。目前我国的汞排放量巨大，约占到世界年排放总量的30～40％，我国政府正为此承受着巨大的国际压力。在众多汞排放源中，有色金属冶炼烟气中汞的排放量占很大比重。清华大学研究表明：2003年中国非燃煤大气汞排放量为393t，其中有色金属冶炼排放330t，占全国总汞排放量的52％左右。汞虽然是污染物，同时也是一种稀有资源，在冶炼、仪器制造、化学工业、医药工业和原子能工业等都有广泛应用。因此，发展有色金属冶炼行业烟气汞回收循环经济技术对我国做好汞的排放和回收十分关键。

有色金属冶炼行业矿石焙烧在高温(＞1000℃)条件下进行，因此矿石中的汞绝大部分以零价汞(Hg⁰)的形态进入烟气中，这是由于各种汞的化合物在大于750℃高温下都会以热力学稳定状态Hg⁰存在。当烟气冷却后，部分Hg⁰会与烟气中的其他成分(如Cl、NO₂)或活性物质(如铁氧化物)发生化学反应生成二价汞(Hg²⁺)，且Hg²⁺极易溶于水，在酸洗涤烟气时被溶解在洗涤液中。据调查统计，铅锌冶炼烟气酸洗塔内Hg²⁺浓度为占总汞的40％。与燃煤烟气不同，针对高浓度含汞烟气的治理，国外普遍采用“波立登法”。该方法的实质是以氯化汞溶液为吸收剂，对烟气中的零价汞进行吸收而转为氯化亚汞(甘汞)，氯化亚汞经沉淀后可作为产品进行回收。目前，“波立登法”是最有效烟气汞回收工艺之一，在冶金领域占有重要地位。然而，由于常规的冶金烟气处理工艺中，烟气在进入“波立登”装置之前需要经过湿法洗涤(如动力波)处理，在处理过程中导致烟气中几乎所有的Hg²⁺进入洗涤单元，导致这部分汞无法利用“波立登”装置进行回收。而进入洗涤液中的这部分Hg²⁺与烟尘及其它重金属组分一起很难回收，既存在着潜在的二次污染源，又是对汞资源化的浪费。因此，把洗涤液中Hg²⁺还原成Hg⁰是提高后续烟气汞吸收装置(波立登吸收塔等)总汞回收率的重要途径之一，因此找到一种能将Hg²⁺快速有效地转化为Hg⁰的物质或方法，是提高总汞回收效率的关键。

当前，大多数研究者采用硫化物沉淀法或吸附法去除液体中二价汞离子的技术，这种方法可以有效地去除溶液中Hg²⁺，但是生成的硫化汞(HgS)不利于汞的回收利用，而且容易导致二次污染。中国专利CN201110213421.9号公开了一种汞离子吸附剂，该吸附剂由壳聚糖和聚乙烯醇组成，Hg²⁺饱和吸附量可达到585.90mg/g。中国专利CN201110042926.3公开了一种投加硫化剂以及复合助剂使废水中Hg²⁺转变为HgS颗粒物沉淀的方法；中国专利CN201010568234.8号公布了一种用Na₂S及絮凝剂、助凝剂使水中Hg²⁺转变为HgS沉淀得以去除的方法；中国专利CN96108886.9公布了一种以活性炭优选载有碱金属或碱土金属硫化物去除液态烃中的汞及其化合物的方法；中国专利CN01803347.4号公布了一种加入硫化物使离子汞转化为固态汞化合物以去除液态烃中汞的方法；但是现有的这些方法绝大多数是利用活性炭吸附，或S^2-与Hg²⁺反应生成HgS沉淀以去除液相中的汞。活性炭的大量使用，造成运行费用高；生成的HgS很难使汞和硫循环利用；如果处置不当，可能造成二次污染。