钨冶金过程氨尾气的治理与循环利用工艺研究

1、钨冶金过程氨尾气的治理与循环利用工艺研究第23卷第6期2008年12月中圈钨毋ChinaTungstenIndus衄文章编号:10090622(2008)06004304钨冶金过程氨尾气的治理与循环利用工艺研究杜雯(赣州有色冶金研究所,江西赣州341000)摘要:对钨冶炼厂产生的APT结晶氨尾气进行强制冷却,而对焙烧炉产生的高氨尾气则先进行热交换,再并入晶产品,治理后氨的排放量达到国家恶臭污染物排放标准(GB1455493)的要求.关键词:钨冶金;氨尾气;治理;循环利用中图分类号:X701文献标识码:A0引言钨冶金过程中产生的含氨废气主要为离子交换解吸的钨酸铵蒸发结晶的氨尾气和仲钨酸铵煅烧产(

2、APT)时产生的氨量超过190kg/t.废氨直接排放,息死亡和植物枯死.空气中的氨遇水进入地表水,造成水体富营养化,使藻类加速繁殖,氨在水体氧化分解导致水中氧的缺乏,影响水生生物生存.文献1】明确规定,经局部排气装置排出的有害物质必须通过净化设备处理后才能排入大气,保证进入大气的有害物质浓度不超过国家排放标准规定的限值.恶臭污染物排放标准)(GB1455493)tl对氨的排放要求指出,排气筒高度15m时,氨排放量4.9kg/ll;排气筒高度20m时,氨排放量8.7kg/h;排业氨尾气治理十分必要.目前对含氨废气的处理有许多文献介绍t3-5,但处含氨废气的性质特征,对其进行治理,回收,工艺简单易

3、行,成本较低,并使绝大部分氨回收循环利用.1氨尾气治理的基本原理APT结晶过程含氨尾气(蒸气)强制冷凝分段取样分析,结晶前期氨含量高.后期氨浓度越来越稀,而氯及硫离子含量升高.样品中氯,硫分别由解吸剂氯化铵和除钼过剩硫化剂引起.综合样含氨54.4g/L,氯离子不影响回收液的循环利用,而硫离子易吸附离子(如铅,铜)形成溶度积极小的硫化铅,硫化铜难子.其转化过程为:S2_+H202=S+2OHS+2H2O2+2OH一=SO32-+3H2OSO32-+H2O2=SO42-+H2O总化学反应为:S2-+4H2O2=SO2-+4H2O氨,当炉温高时,炉内部分氨分解:2NH3=N2+3H2和氨组成,氮微量

4、.出口炉气经热交换冷却,由硫酸吸收:2NH3+H2SO4=(NH4)2SO42氨尾气回收的工艺流程和主要设备工艺流程中使用的主要设备见图1,图2.收稿Et期:20081030作者简介:杜雯(1957一),女,湖南涟源人,高级工程师,主要从事环境保护和安全检测工作.中圈钨毋第23卷钢管.热氨气自上而下流经冷却管,冷却水在管外自下而上达到冷却目的.度达到600以上,管道阻力大,采用负压真空包引导热气走向.热量,蒸发浓缩硫酸铵,高温热气通过交换器隔层,进入真空包.入高压包.由高压包传送至逆流吸收塔.量和中和pH值,补加了浓硫酸的硫酸铵溶液在纵向备有筛板的管中从上端控制流入,含氨尾气自下而上,经多次循

5、环吸收后的硫酸铵溶液进入三级不锈钢热交换器.圈硫酸铵溶液一T硫酸铵结晶图1氨尾气回收的工艺流程负压机结晶硫酸铵一不圭钢热交换输送泵l氨水图2氨尾气回收设备连接图3回收过程的主要影响因素结晶期逸出的尾气其成分比例相差较大,随着结晶时间的增加,尾气中氨含量越来越低,而水蒸气含量越来越高.氨水易溶于水,但随着温度升高,氨的溶解度减小,30时氨的溶解度达403,而50时只有229g,L,即使在未饱和的情况下,溶液中的氨也同样会挥发.因此,冷却水温度对尾气残留氨的影响较大.工艺研究中通过控制冷却水流量,检测结晶前期和结晶晚期尾气在不同冷却温度(冷却水出121温度)下残氨含量(均在结晶锅出口处取样).结果

6、见表1.表l冷却水温度对尾气残氨含量的影响结晶前期取样时结晶前期蒸发氨结晶晚期取样时结晶晚期蒸发氨出口水温度,浓度/(g?L-)出口水温度/浓度/(g?L)数据显示,结晶前期冷却后尾气残氨浓度随冷却水温度的升高而增加,而结晶晚期残氨浓度变化不大,主要是结晶后期蒸发的尾气中氨含量低,大量的水蒸气经冷却溶解氨.单锅APT结晶全过程进行冷却尾气回收氨,当冷却水出口温度3O左右,回收氨浓度综合样达回收工艺中考虑到冷却水的循环和不同季节温度变化,冷却效果难保证每次达到要求,另外,仅由此,无论结晶前期或是晚期,水冷尾气全部送往硫酸铵工序.回收氨水返回利用,硫离子易引起树脂中毒;而采用双氧水氧化硫,残留氧化

7、剂易破坏树脂,使树脂慢慢失去交换能力.以含氨57.1g,L,硫O.05g,L的理论用量的不同倍数加入双氧水,反应时间30min,常温.结果见表2.倍时.基本达到脱除硫的效率.工艺研究中,为了不影响后期回收氨的使用,在双氧水氧化完毕后,按过量的双氧水的量加入等摩尔量的亚硫酸铵,使尽可水靴第6期杜雯:钨冶金过程氨尾气的治理与循环利用工艺研究45能少的双氧水进入解吸工序.表2双氧水用量对除硫率的影响3-3串联热交换器对热利用率的影响了真空包负压牵引,热气体先进入热交换器,使大部分热消耗于硫酸铵结晶过程,再进入真空包,降低真空包的制作难度以及便于真空包中含氨尾气的高压传送.交换器热交换效率直接影响真空

8、包的操作.为防止交换层气体紊流和出现闭塞区,夹层中原有的铝散热管改由热气波形导气隔板,一方面增大热气与底板的接触面积.另一方面,中间部分面积大.热气滞留时间相对较长.工艺研究中发现,气流流速最小(控制真空包阀门,使焙烧炉尾气刚好全部进入负压管道)时,经过热交换后的热气温度仍达到200利用率不足5O%;生产中使用5台交换器串联,使进入真空包中气体温度低于80.吸收塔结构示意如图3,外桶壁直径2200mm,控制液面高度,直径2000lain吸收筒内置横筛板,防止气泡短路影响吸收效果.含氨尾气流入控制硫酸溶液流入图3吸收塔示意图板,在每分钟尾气的流速为3OL左右时,排放的尾度改为3m,内置相隔600

9、rain,孔径5mll'l的不锈钢筛板,在气流速度30L/min,硫酸浓度2mol/L,出13硫酸铵溶液的pH值在5左右的情况下检测筛板的使用效果.结果见表3.表3吸收塔中筛板数对吸收效果的影响筛板数无筛板1块筛板2块筛板3块筛板尾气含氨量/(g?常大,试验现场也发现,随着筛板数的增加,排放尾气含氨量也大大下降,当装有3块筛板时,检测硫酸考察.吸收筒高度3m,筛板3块,在气流速度30L/rain,出13硫酸铵液pH值在5左右,硫酸浓度分别不同.其结果见表4.表4硫酸浓度对尾气氨的影响硫酸浓度/(tool?L-1)12345影响不大,均<0.180g/m.因此,对工艺中产生

10、的硫酸铵溶液补加浓硫酸使硫酸浓度控制在23mol/L范围内,并返回逆流吸收塔循环使用.吸收筒高度3m,筛板3块,硫酸浓度2mol/L,结果见表5.表5气体流速对脱氨的影响气体流速,(L-win)203080150结果显示,气体流速大,排放尾气氨含量有所升高,特别是当气体流速达到150L/min时,排放尾气15m,经环保部门监测,氨的排放量<4.9ks/h,达到恶臭污染物排放标准)(GB14554生产中要求焙烧炉操作规范化,产生的热气量尽可能稳定.4结论采用强制冷凝仲钨酸铵(APT)结晶氨尾气,回收氨水净化,以及负压传送APT煅烧产生的废气,三级余热蒸发硫酸铵溶液,强制冷却回收氨水

11、,废气再经硫酸吸收等技术手段,对钨冶金过程氨尾气进中闭鹆毋第23卷行治理并回收利用.试验表明,回收氨水浓度达基本实现了氨尾气闭路循环利用,具有良好的经济效益,环境效益和社会效益.参考文献:【S】B京:中国标准出版社,2002.93恶臭污染物排放标准【S】.北京:中国标准出版社,1993.3束世平,陈增寿.废氨气(水)回收及精制技术的开发与应用J.化工设计,2001,11(6):3435.属,1999,15(5):2022.实践JJ.稀有金属,2007,31(6):9092.TechnologiesofAmmoniaTailGasTreatmentandRecyclefromTungstenMe

12、tallurgicalProcessDUWen(GanzhouNonferrousMetallurgyInstitute,Ganzhou341000,Jiangxi,China)Abstract:ATPcrystalammoniatailgasfromtungstenmetallurgicalprocesscombinedwithhighcontentammoniafromcaleinatorwhichhadbeentreatedbyheatexchangefirst,werecooledcompulsivelyandthenabsorbedbygasaftertreatmentmeetsth

13、enationalstandarddemands(GB1455493).Keywords:tungstenmetallurgy;ammoniatailgas;treatment;recycle(上接第42页)一是废石就地或就近处理,用废石充填采空区,放量;二是划分专用堆放场地,采用集中堆存;三是部分废弃的废石场通过综合治理,用于工业厂房及职工住房的建设用地:四是废石资源化利用,建立废石加工生产线,对废石进行再加工利用,为铁路,公约了废石堆存用地,又增加了矿山企业效益.钨矿山的选矿尾砂含钨品位平均为0.O5%以下,目前选矿工艺较完善,选矿技术较成熟,有用金属回收率较高,欲进一步降低尾矿损失,存在

14、较大的(编辑:刘忠洪)的回收利用;二是按规程标准建设尾矿库,严格按规范要求堆存矿山产出的尾矿,建立健全尾矿库安全管理机构及相关规章制度与实施细则,配备专门的堆坝护坝人员,加强尾矿库的监测,24h巡视尾矿库,并常年配备足够的防洪抢险器材:三是对已经闭库并停止使用的尾矿库实施防洪及地质灾害治理,覆土植被等工程:四是为减少尾矿库库容的压力,对经济效益,又减少了污染源的排放.参考文献:1李新冬,黄万抚.矿产资源开发中的环境影响与防治措施【J】.中国钨业,2003,18(3):3033.OnEnergy-savingandExhaust-reductioninTungstenMineLuo'ao(TieshanlongTungstenIndustryCo.,Ltd.,Yudu342307jiangxi,China)Abstract:Thispaperputsforwardsomeeffectivemeasuresontheenergysavingtech