有色金属冶炼烟气汞减排及回收技术研究

发布时间：2020-03-18 19:45

【摘要】：旨在控制全球汞污染的《关于汞的水俣公约》已于2017年8月正式生效。作为全球最大的汞排放国,我国面临着严峻的履约压力。在我国主要的人为汞排放源中,有色金属冶炼烟气的汞排放比重大,且具有汞浓度高、SO_2浓度高等特点,现有的烟气汞控制技术工艺无法满足日趋严格的排放标准。因此,亟待针对有色金属冶炼行业的烟气汞展开去除与回收技术的研究。本研究针对烟气中高浓度零价汞和洗涤到废水中二价汞的减排与回收技术需求,分别研究了以硫酸汞体系和碘体系的零价汞吸收技术及废水中高选择性的汞吸附回收技术。本文取得主要研究结果如下:1.针对当前Boliden-Norzink体系(氯化汞体系)对烟气零价汞去除效率不足的问题,本文研发了以硫酸汞为活性吸收组分的新吸收体系。结果表明,硫酸汞吸收体系对零价汞的吸收效率可达96.3%,明显高于氯化汞体系,其零价汞的吸收容量及利用效率均高于氯化汞体系。研究同时发现烟气中的SO_2会明显抑制硫酸汞体系对零价汞的吸收效率,其对液相汞离子的还原作用大大地降低了烟气总汞的回收率。2.针对有色烟气高浓度SO_2对吸收液中二价汞的还原问题,本文提出了基于硫碘循环的硫/汞同步吸收新工艺。I_2是碘体系吸收零价汞有效成分,添加KI和HI能促进I_2溶解从而提高I_2脱汞性能,其中I_2+HI体系和I_2+KI体系初始去除效率分别为96.2%和93.7%。提高I_2浓度能提高去除效率;提高KI浓度能提高吸收容量;高温系统、SO_3~(2-)、H~+和SO_2存在都会降低零价汞吸收,SO_4~(2-)和NO_3~-影响不大。碘体系同样对烟气中的SO_2具有很好的吸收氧化效果,可将吸收液中的SO_3~(2-)和HSO_3~-迅速转化为SO_4~(2-),从而明显减缓了由于体系吸收SO_2从而导致的汞离子还原再释放现象,并实现了烟气中硫/汞的同步吸收。3.针对洗涤降温过程中从烟气转移到污酸废水中的二价汞,本文研制了基于离子交换的ZnS纳米吸附剂,探究了其对汞的吸附特性及在多种重金属并存时的吸附选择性。结果显示,ZnS纳米吸附剂对汞离子的吸附符合Langmuir吸附模型和准一级动力学模型。在含有多种重金属离子如Hg~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cd~(2+)的废水处理中,ZnS纳米吸附剂也优先选择吸附Hg~(2+)。Hg~(2+)相对于Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cd~(2+)的分离系数分别为1329.2、45464.0和210910.9。因此,利用ZnS纳米吸附剂可以有效地去除和回收洗涤废水中的汞离子。
【图文】：

工艺流程图,火法冶炼,工艺流程,有色金属冶炼

表 1-1 锌、铅和铜冶炼厂汞排放形态分布[28]Table 1-1 The Hg distribution of zinc, lead and copper smeltersHg0Hg2+Hg2.95 t 4.71 t 0.402.82 t 2.76 t 0.290.39 t 0.63 t 0.05我国有色金属冶炼的汞排放现状，选择以某典型锌有色金属冶在冶炼工艺流程分析基础上，分析冶炼工艺和大气污染控制措，进而总结有色金属冶炼汞排放特征和有色金属冶炼烟气的特-9 显示的火法锌冶炼工艺流程图，冶炼原料多为硫化矿物，伴炼阶段，系统温度能达到 850℃[33]，，Hg-O 和 Hg-S 被破坏[34]，在这个阶段进入冶炼烟气中；然后冶炼烟气进入余热锅炉，通如静电除尘 ESP）。在此之后，含有高浓度 SO2的烟气[33]进入制如果 SO2浓度过高时，会另安装脱硫系统（FGD）进行脱硫处

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上海交通大学硕士学位论文（2）碘吸收体系脱汞性能研究通过吸收零价汞有效成分筛选和吸收液、环境和烟气等三方面影响因素研究，完善碘吸收体系对有色金属冶炼烟气中零价汞的去除性能评价，为进行硫酸汞-碘混合体系吸收硫汞混合烟气性能研究提供基础。（3） ZnS 纳米材料选择性吸附回收汞离子研究通过 XRD、TEM 和 BET 等方法对 ZnS 纳米材料进行表征，分析 ZnS 纳米材料的吸附潜力，深入考察 ZnS 纳米材料对有色金属冶炼污酸中重金属（单一组分）的去除效果和吸附机理。在此基础上，针对富集到含有多种重金属有色金属冶炼污酸中的汞离子，利用累积吸附实验和离子交换实验进行 ZnS 纳米材料在多种重金属溶液中选择性吸附回收汞离子研究。1.4.3 技术路线本课题的研究技术路线如图 1-11 所示：
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X758

【参考文献】