烟气净化处理知识

烟气经过回收净化处理，达到排放标准。有色金属冶炼过程中排放的大量烟气往往含有二氧化硫、氟化物、氯、汞等气体污染物，污染大气，破坏生态平衡。这些气体污染物必须固定，并转化为有益产品，以消除污染损害。
高浓度二氧化硫烟气处理   烟气可分为高浓度二氧化硫烟气和低浓度二氧化硫烟气。二氧化硫含量通常大于3.5%的烟气被称为高浓度二氧化硫烟气。

铜、铅、锌、镍、钴等有色金属火法冶金过程中产生的二氧化硫是污染大气的主要物质。

烟气浓度波动较大，低于1%，高达lO%以上。利用高浓度二氧化硫烟气制备硫酸是从含硫冶炼烟气中回收硫酸的常用经济有效方法。据1987年统计，我国有色金属冶炼烟气占全国制酸能力的16%；1988年，全球冶炼烟气硫酸产量占全球硫酸总产量的20%；芬兰冶炼烟气制酸占硫酸总产量的82%，是二氧化硫烟气制酸比例最大的国家。

近年来，高浓度二氧化硫烟气制酸技术的进步主要从加强冶炼工艺、加强密闭排气、提高二氧化硫浓度和改进制酸工艺两个方面入手。例如，前苏联使用工业氧自热熔炼来解决回收冶炼烟气中的二氧化硫问题；富氧空气闪速熔炼工艺将烟气中的二氧化硫浓度提高到10%以上，可与二氧化硫浓度较低的冶炼烟气混合，有效回收硫；连续炼铜炉烟气与低浓度二氧化硫烟气混合制酸，制酸后的废气用苛性钠冲洗，使二氧化硫回收率达到99%。

我国大多采用接触法从二氧化硫烟气中产生硫酸，其生产工艺包括烟气净化、二氧化硫转化和三氧化硫吸收。

除二氧化硫和氧气外，二氧化硫烟气还含有三氧化硫、三氧化二砷、氟化氢、汞等气体污染物和烟尘。为了使二氧化硫烟气满足制酸要求，必须首先进行烟气净化和干燥。烟气净化可采用干净净化、洗涤、稀酸洗涤和热浓酸洗涤。干燥通常以浓酸为干燥剂，在干燥塔中去除烟气中的水蒸气。净化干燥后的二氧化硫烟气通过换热器加热至673~773K，然后进入转化器与钒触媒接触，二氧化硫被氧化成三氧化硫。三氧化硫气体被98%的硫酸吸收产生硫酸。

我国大部分有色金属冶金厂的二氧化硫烟气制酸主要采用一转一吸的单接触法。

冶炼厂、锌厂等少数厂采用先进的双接触法，而国际上大部分厂采用双接触法制酸，制酸废气经进一步处理后排放。为了提高硫的利用率，贵溪冶炼厂通过强化工艺使烟气中的二氧化硫浓度高达10%以上，硫的利用率高达95%.5％。

二氧化硫烟气不仅可以用于制酸，还可以用硫。

其主要工艺包括烟气净化、二氧化硫催化还原、克劳斯反应(SO2+2H2S=S2+2H2O)第三部分。这种方法可以从含有二氧化硫5%~10%的烟气中生产元素硫，已经在美国、前苏联等国家得到应用。但由于生产元素硫的成本高，硫酸的销量好，生产元素硫的厂家远低于生产硫酸。

低浓度二氧化硫烟气处理   二氧化硫浓度低于3.5%不能满足接触法自热生产硫酸的二氧化硫烟气称为低浓度二氧化硫烟气。

有色金属冶金原料和工艺复杂，设备种类繁多，导致烟气量和二氧化硫浓度波动较大。

铜、镍厂反射炉、电炉、铅厂吸气烧结产生的二氧化硫浓度较低(含)SO2 0.15％～1.8%)这种低浓度二氧化硫烟气不适合直接产生硫酸。为了解决低浓度二氧化硫烟气产生硫酸的困难，这种烟气通常可以与高浓度二氧化硫烟气混合，如与富氧或纯氧自热熔炼炉气或焚烧硫磺或焙烧硫铁矿混合，然后送去硫酸产生。

针对硫酸转化过程中低浓度二氧化硫烟气的热平衡，前苏联发明了二氧化硫非稳态转化过程。非稳态转化过程是在固定床反应器中定期改变低温反应气体进入催化剂固定层的方向，使催化剂成为蓄热器，在催化剂床中间形成高温反应区，上下两端发挥热交换作用。因此，该反应器可以处理二氧化硫浓度范围广的烟气，同时保持自热平衡。非稳态转化过程不仅在前苏联得到了广泛的应用。此外，波兰的一些工厂还成功地将非稳态转化技术安装在一转一吸装置上，并将其转化为两转两吸制酸系统，二氧化硫总转化率达到99.7％。

早在1940年，人们就开始研究低浓度二氧化硫烟气脱硫技术。目前，表中列出了有色金属冶金厂低浓度二氧化硫烟气的主要脱硫方法。

为了使废气排放达到国家排放标准，高浓度二氧化硫烟气制酸后的废气（特别是单一接触法定硫酸工艺）也需要进一步处理。烟气脱硫和回收产品的选择应考虑脱硫率、副产品销售等因素。虽然上述低浓度二氧化硫烟气处理方法已广泛应用于有色金属冶金厂，但随着工业的发展，环境保护要求将更加严格。因此，仍需进一步完善高浓度二氧化硫烟气的硫酸生产技术和低浓度二氧化硫烟气的处理研究。

烟气处理脱氟 

铝工业是氟污染源之一。电解铝采用氟化盐和熔剂，在高温熔盐电解条件下分解氟化物，散发出大量含氟烟气。铝工业在工业发达国家的氟污染基本得到控制，可达到1k氟／t铝以下水平。加强铝电解槽密封集气，防止烟气排入车间，降低天窗气体净化比例的原则已被各国公认。但由于各种槽型结构的不同，密封程度不同，集气效率也不同。中央预焙槽集气效率最高，达90%以上。

工业氟烟气净化有干法净化和湿法净化法。

干法净化氟烟气是以氧化铝为吸附剂吸附净化铝电解烟气中的氟化氢，在氧化铝表面产生表面化合物氟化铝，氟化铝可直接用于电解生产。干法净化有两种A–以398为代表的流化床干净化系统(FBDS)，另一种是喷射氧化铝净化系统(IADS)，两者都能达到很高的净化效率，出口烟气含氟(总氟)为0.4mg／m3。属IADS法式文氏管反应器系统和加拿大铝业公司(Alcan)烟气管道反应器系统。新建的8万t电解铝厂采用了烟气管道反应器系统。Alcan烟气管道反应器系统，吸附反应床为输送床。吸附剂为氧化铝。

湿法净化系统利用碱液吸收含氟烟气。

该方法仍广泛用于净化自烤槽烟气。但由于国际上正在淘汰旁杆自烤槽，湿法净化存在一系列缺点，因此湿法净化有被淘汰的趋势。但由于我国老厂铝电解槽大多采用旁杆自烤槽，仍需继续研究提高湿法净化脱氟效果。

烟气处理脱汞 

汞污染也是有色金属火法冶金空气污染的主要问题之一。在火法汞冶炼生产过程中，冷凝烟气含汞约38mg／m3、通风气体含汞约5mg／m3、以每吨矿计，排入大气的汞量为0.01kg。

汞通常以硫化物的形式存在于矿物中，并与一些有色金属共生。因此，除汞冶炼外，一些有色金属冶炼厂的烟气中也可能含有汞，其浓度为（40~80）×10–4%，这种含汞烟气或排入大气或污染硫酸，都会造成危害。

从含汞气体中净化除汞的原理是将低压汞雾和汞化合物以硫化物、硒化物、卤化物或硫酸盐的形式沉淀分离，从而达到净化的目的。汞蒸气的常用净化方法有很多，可分为冷凝法、吸附法和吸收法。工业上经常使用多级净化。例如，以硫酸一软锰矿或多硫化钠为吸收剂的高浓度汞烟气、一次净化填料塔、二次净化固定床吸附器，净化后废气汞浓度达到排放标准。

世界上一些铅锌冶炼厂的焙烧烟气中含有汞。

例如，芬兰奥托昆普自1970年以来一直采用汞分离法，防止汞进入硫酸。奥托昆普法通过余热锅炉将含汞的锌流态焙烧炉烟气冷却至673K，除尘后，用85%~93%的浓硫酸清洗。此时，烟气中的汞蒸气与硫酸发生作用，产生硫酸汞。在硫酸循环利用过程中，硫酸汞浓度不断增加，达到饱和沉淀。沉淀物通过硫酸塔沉淀池沉淀，用水冲洗，过滤分离，蒸发回收汞。酸洗后的气体将进一步用水清洗和回收残留汞。这种方法可以防止汞在硫酸生产过程中进入硫酸，除汞后产生的硫酸平均含汞量为5×10–5%，最低5%×10–6%。中国韶关冶炼厂采用彩图插页第15页所示的装置去除制酸烟气中的汞。

烟气处理脱氯   

氯具有很强的刺激性和有毒性，其最大不可嗅浓度为0.7～1mg／m3，浓度为1～6mg／m3时对人有明显刺激，浓度达12mg／m3点是难以忍受的。因此，必须处理氯化冶金氯化作业产生的低浓度含氯烟气。比如海绵钛生产中的氯化炉烟气含氯量多为微量，少量氯含量高达1%~4%。

常见的低浓度氯烟气处理方法是碱吸收法。

低浓度氯烟气被碳酸钠溶液吸收，产生次氯酸钠。处理过程是低浓度氯烟气先被水吸收，去除烟气中的盐酸雾、粉尘颗粒，然后用碳酸钠溶液吸收波纹塔，排出废气。该方法对游离氯的吸收率为99.99%，净化液可得副产品次氯酸钠。