[发明专利]一种高温烟气的除砷方法

说明书

一种高温烟气的除砷方法，属于材料制备、冶金废气处理技术领域。该方法是采用难溶性亚硫酸镁、亚硫酸钙、亚硫酸锶、亚硫酸钡等亚硫酸盐为吸收剂，在高温下和烟气中的气态As₂O₃进行反应，生成亚砷酸盐、砷酸盐和SO₂。该方法可以在烟气中共存大量SO₂的情况下对As₂O₃进行去除，避免了湿法洗涤烟气中As和F时产生大量污酸和危废的问题，所生成的SO₂可用于制备硫酸，比较适合对铜冶炼高温含砷烟气进行处理。

技术领域

本发明涉及一种高温烟气中砷的去除方法，属于材料制备、冶金废气处理技术领域。

背景技术

有色金属(Cu、Ni、Zn、Pb等)在催化、材料、电力电缆、精细化工、军工方面具有广泛的应用，其冶炼工业成为我国支柱产业之一，其中尤其以Cu冶炼最为重要。随着Cu资源的日渐消耗，目前大多数铜矿原料都含有一定量的As元素，导致铜冶炼过程中As的污染和治理成为影响工艺稳定性和经济性的重要因素。

火法炼铜的过程中，不论使用何种工艺制备铜锍，总会发生大量As进入烟气而挥发排出的现象，虽然不同炼铜工艺中烟气和渣料中As的浓度不尽相同，但进入烟气中的As的含量都已经达到必须认真处理和去除的浓度范围，否则烟气中的As会使制酸工段的钒催化剂发生中毒。火法炼铜的烟气常常温度高于1200℃，其中含有气态As₂O₃，同时含有大量SO₂(可高达20％)，经过余热锅炉后温度降至400℃，然后进入高温电除尘器，去除其中的粉尘颗粒，然后通过动力波洗涤等一系列复杂操作去除烟气中的残余粉尘、As和F，洗涤液消耗少量烟气中的SO₂/SO₃后产生大量的污酸，而洗涤后烟气则被送去制备硫酸。所产生的污酸中含Cu、Pb、Zn、As、F等多种元素，需要经过Na₂S沉淀、FeSO₄+Ca(OH)₂絮凝沉淀等一系列处理工艺对污酸加以沉淀、中和，除了产生的Pb滤饼和As滤饼可以进一步提纯利用以外，最终还产生大量含低浓度As的危险固体废弃物，而且随着操作工况的波动，污酸处理常常不能实现达标排放，尤其是当我国加入水俣公约后，更加严苛的As排放限制将给有色冶金企业带来极大的环保压力，因此含As的烟气的洗涤和污酸治理实属铜冶炼企业的老大难问题。

As曾经作为一种铜冶炼的资源化副产品可以找到销路，主要用于木材防腐、玻璃澄清剂和农药。然而随着世界各国对As毒性的认识不断深入，As的这些工业用途均被日益禁止，各行业的工业企业也找到了相关无毒替代产品以避免使用高毒的As化物，因此As资源化的努力已经不再具有任何市场意义。仅仅在高纯砷和GaAs等极其特殊材料领域仍然存在As的需求，但其需求量微乎其微。

综上可知，由于铜冶炼高温烟气中存在大量的As，导致烟气必须通过复杂冗长的洗涤工艺进行处理，从而产生了大量的废液、废水和废渣。因此工业上急需一种能在高温条件和SO₂共存情况下直接去除气态As₂O₃的新工艺。这样可以大大减少污酸的产生量，免除后续复杂冗长的治理工序。之所以要求在高温下，是因为铜冶炼烟气酸露点很高，如果温度过低则会发生硫酸结露和As₂O₃的凝华固化，导致严重的设备腐蚀和堵塞。针对As₂O₃的吸收，人们常常通过使用碱性化合物来形成砷酸盐的方法来固定As，但是As₂O₃作为弱酸性氧化物，其酸度远远低于SO₂，因此这些技术方案完全无法对共存于高浓度SO₂中的气态As₂O₃加以固定和去除。因此目前尚无高温下SO₂共存时去除气态As₂O₃的相关报道。

发明内容