[发明专利]利用含砷工业碱渣水浸碱液吸收SO2烟气、脱砷净化生产亚硫酸钠产品的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色冶炼行业，特别涉及烟气脱硫及无机化工技术，具体涉及一种利用含砷工业碱渣水浸碱液，吸收冶炼烟气中SO₂脱砷净化，生产亚硫酸钠产品的方法。

背景技术

在有色冶炼行业，常有大量的烟气尘产生，被布袋收尘回收，因其含铅、锑等较高，同时含一定量的砷，一般用反射炉还原冶炼回收有价金属，为顺利造渣，加入较大量的纯碱，造高碱稀渣，烟尘中的砷大部分进入高碱稀渣中，放出炉外，铸模冷却后，俗称含砷工业碱渣。据不完全统计，目前全国含砷工业碱渣每年的产出量约有1～2万吨，因其含有1～8%的砷，是被环保部门严控的有毒固废物，但同时也是有价值的二次资源。

在有色冶炼行业，鼓风炉、烟化炉等冶炼炉产出大量含SO₂浓度在500～15000mg/m³的冶炼烟气。因含SO₂浓度较低，用其直接制酸困难。一般用喷淋脱硫塔脱硫。常用的方法是用石灰石粉作吸收介质，产出亚硫酸钙，用空气进一步氧化成硫酸钙，压滤液固分离后，得到大量石膏渣，因品位不高，没有消费市场，只好建渣场堆存，容易造成二次污染。

中国公开专利申请CN101899574A提出了一种火法炼锑中综合回收砷碱渣和二氧化硫烟气的方法。提出了利用砷碱渣吸收烟气SO₂，并产出亚硫酸钠的思路。为以废治废的环保产业展现了良好的前景，但其方法有许多明显的技术缺陷。若按其说明书中的方法，根本无法产出质量稳定的亚硫酸钠产品，而工业化产出质量稳定的亚硫酸钠产品是衡量这一专利技术是否成熟、有无实用价值的关键所在。

具体地看，CN101899574A中，于砷碱渣的浸出步骤，用2倍质量的水，90～100℃搅拌浸出30～60分钟，复浸一次，过滤，在实验室条件下是可行的，但工业规模生产时，砷碱渣常有大块的料块会卡阻搅拌机，有时会造成机械事故；又因砷碱渣通常含有20～30%的可溶性Na₂O，同时含有0.5～1%的硫酸盐，若按液固比2：1来水溶砷碱渣，高温下是可行的，但在工业生产条件下，特别是在冬天生产时，环境温度低于10℃后，高浓度碱液中的少量Na₂SO₄会析出水合物结晶，严重堵塞管道及阀门，这样的液固比参数选择是不妥当的；于二氧化硫中和步骤，在浸出液中通入二氧化硫废气，20～50℃中和反应10～20小时，还原高价锑和高价砷，当溶液的pH值达到3～6时，停止通气，这样的终点pH选择存在严重问题。由实践知道，碱液吸收SO₂，产出Na₂SO₃，当体系pH值愈低时，则亚硫酸钠愈容易被氧化成Na₂SO₄，使产品中Na₂SO₃含量降低；于硫化脱砷步骤，在温度20～40℃滴加质量1.0～2.0倍的硫化剂水溶液，反应1～2小时，用硫酸调节pH6.0～7.0，静止2～6小时，过滤分离硫化砷渣和低砷亚硫酸钠溶液，产生的硫化氢气体用废砷碱水吸收后返回脱砷，这一步骤的缺点是引入较大量的硫酸调pH，使亚硫酸液中混入了硫酸钠，再次降低了亚硫酸钠产品的含量，同时硫化氢有毒气体的产生，有安全隐患；于深度除砷步骤，在低砷亚硫酸钠溶液中慢慢加入溶液中As含量摩尔比的硫酸铁，反应1小时，至pH6～9，静止4小时，过滤出含砷铁渣，再重复一次。此步骤沉砷终点pH选择有问题。因为由实践知道，硫酸铁沉砷的正确pH应大于10.5，这样溶于液体的硫酸铁才会水解，生成Fe(OH)₃，而水解生成的三价氢氧化铁才会与溶液中的Na₂AsO₄进行化学反应而生成砷酸铁沉淀，达到深度脱砷的目的。综前所述，CN101899574A提出以废治废的思路，在实验室条件下提出了技术工艺条件参数，但未从工业规模生产方面深入，特别是怎样稳定产出高含量的亚硫酸钠产品的研究，工作做得不够，无实用价值。

发明内容

本发明的目的是，针对上述技术问题的不足，特别是CN101899574A的技术缺点，提出一种利用含砷工业碱渣水浸碱液吸收SO₂烟气脱砷净化生产亚硫酸钠的工艺方法。

为达上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种利用含砷工业碱渣水浸碱液吸收SO₂烟气、脱砷净化生产亚硫酸钠的工艺方法，该方法步骤如下：