探析有色金屬冶煉煙氣汞排放控制技術(shù)

張文娟

（1.昆明冶金研究院，云南 昆明 650031；2.共伴生有色金屬資源加壓濕法冶金技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650031）

我國(guó)有色金屬礦石大多是硫化礦，含有大量的汞，汞是一種具有生物累積性的持久性有毒污染物，我國(guó)主要人為汞排放源有有色金屬冶煉煙氣和燃煤煙氣，其中有色金屬冶煉煙氣汞排放量達(dá)到84%，集中在鋅、鉛、銅的冶煉過(guò)程中。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的推進(jìn)和對(duì)有色金屬產(chǎn)品需求的增加，汞污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。

1 冷凝法

冷凝法主要是通過(guò)特定冷凝器將煙氣中的貢集中冷卻，進(jìn)行除貢操作，從而達(dá)到與煙氣分離的目的。用該方法不但可以實(shí)現(xiàn)煙氣貢的去除，也可以將貢進(jìn)行回收。溫度是汞的蒸汽壓的主要影響因素，比如，汞在100℃時(shí)的飽和蒸汽壓是20℃時(shí)的200多倍。有色金屬在冶煉時(shí)氣溫較高，貢一般會(huì)以零價(jià)的形態(tài)存在，在煙氣進(jìn)入除塵裝置時(shí)，通常要先進(jìn)行降溫，達(dá)到設(shè)備要求水平，可以利用貢的蒸汽壓下降對(duì)煙氣進(jìn)行冷凝去除。

2 吸附法

有色金屬冶煉煙氣經(jīng)過(guò)除塵、洗滌和冷卻后，貢濃度大約在1mg/m3～30mg/m3，其溫度降低到30℃～40℃，要利用大吸附劑對(duì)其進(jìn)行回收，主要的吸附劑有活性炭、改性飛灰、鈣基吸附劑、硫改性礦物類(lèi)吸附劑、金屬氧化物吸附劑等。有色金屬冶煉煙氣吸附法除汞技術(shù)有以下幾種。

2.1 硒過(guò)濾器法

硒過(guò)濾器法是利用硒對(duì)汞的親和性，將經(jīng)過(guò)硒浸泡過(guò)的多孔載體作為過(guò)濾元件，在煙氣進(jìn)入吸附塔后通過(guò)硒過(guò)濾器，吸附飽和后再將過(guò)濾器中的汞回收為原料。硒過(guò)濾器法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，除汞效率高，汞吸附量可以達(dá)到過(guò)濾器的10%～15%，缺點(diǎn)是容易受水汽影響，水汽在過(guò)濾器中凝結(jié)后，會(huì)降低吸附效率，并且HgSe的平衡蒸汽壓會(huì)限制出口煙氣汞濃度的理論值。

2.2 碳過(guò)濾器法

碳過(guò)濾器法的原理與硒過(guò)濾器法相似，不同點(diǎn)是將活性炭作為過(guò)濾元件。過(guò)濾器在使用前，必須先對(duì)碳進(jìn)行活化處理，再讓有色金屬冶煉煙氣通過(guò)過(guò)濾器。由于汞吸附過(guò)程中會(huì)釋放大量熱量，因此在采用碳過(guò)濾器法時(shí)，要嚴(yán)格控制煙氣中的SO2濃度，防止碳過(guò)濾器的溫度過(guò)高，帶來(lái)安全隱患，碳過(guò)濾器在使用過(guò)程中，可以比進(jìn)氣溫度高10℃～50℃。

2.3 多硫化鈉(Na2Sx)法

多硫化鈉法是將被多硫化鈉溶液浸泡過(guò)的焦炭作為吸附劑，有色金屬冶煉煙氣經(jīng)過(guò)吸附器時(shí)，煙氣中的CO2和SO2等酸性氣體與多硫化鈉反應(yīng)，生成硫化氫和活性硫，再繼續(xù)與汞反應(yīng)生成硫化汞。多硫化鈉法去除有色金屬冶煉煙氣中汞的效率較高，但煙氣中濃度過(guò)高，反應(yīng)生成的大量單質(zhì)硫會(huì)堵塞吸附器。

吸附法除汞效率較高，但是吸附劑的吸附容量一般較低，且吸附劑易中毒，一般僅適合處理含汞量低、相對(duì)濕度低的煙氣，當(dāng)含汞濃度較高時(shí)，處理后的煙氣含汞量難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 吸收法

吸收法是目前有色金屬冶煉煙氣治理的常用方法。

3.1 氯化汞吸收法（波立登-諾辛克除汞法）

氯化汞吸收法在吸收法中最具代表性。有色金屬冶煉煙氣經(jīng)過(guò)降溫、除塵、除霧等工序后再進(jìn)入洗滌塔，將酸性氯化汞作為吸收液吸收煙氣中的零價(jià)汞(Hg0)，生成不溶于水的氯化亞汞沉淀，氯化亞汞可以直接作為產(chǎn)品銷(xiāo)售，也可以用氯氣氧化后生成氯化汞絡(luò)合物，實(shí)現(xiàn)吸收液循環(huán)利用。氯化汞吸收法的除汞效率可達(dá)到99%，排放氣體中汞濃度可控制在0.15mg/m3～0.2mg/m3，應(yīng)用較廣，但存在以下問(wèn)題：吸收液中所用氯化汞同樣是劇毒品，使用量較大，存在較大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 碘絡(luò)合吸收法

碘絡(luò)合吸收法的原理是利用碘化鉀溶液與煙氣中汞蒸氣發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)吸收去除單質(zhì)汞，脫除吸收液中的SO2后再進(jìn)行電解。這種方法的流程簡(jiǎn)單，生成的單質(zhì)汞能夠回收，碘可以再生和循環(huán)利用，但存在除汞效率不穩(wěn)定、容易受SO2影響和能耗高等缺點(diǎn)。

3.3 高錳酸鉀吸收法

高錳酸鉀吸收法的原理是利用高錳酸鉀的強(qiáng)氧化還原電位，與將煙氣中的汞反應(yīng)生成氧化汞，同時(shí)生成二氧化錳，二氧化錳與汞發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成不溶于水的汞錳絡(luò)合物，氧化汞和汞錳絡(luò)合物采用絮凝沉淀方式進(jìn)行沉降分離，含汞廢渣可燃燒處理。

3.4 硫酸軟錳礦吸收法

采用該方法時(shí)，有色金屬冶煉煙氣先與硫酸軟錳礦溶液接觸，煙氣中的Hg0被溶液中的二氧化錳吸附，然后與溶液中的硫酸反應(yīng)生成硫酸汞，再生成硫酸亞汞，最后，二氧化錳與硫酸亞汞反應(yīng)生成硫酸汞。硫酸汞不僅是能夠除去煙氣中汞的反應(yīng)物，也是反應(yīng)的最終產(chǎn)物，隨著反應(yīng)進(jìn)行，硫酸汞的濃度不斷上升，除汞效果也不斷加強(qiáng)，除汞效率可達(dá)到96%左右。

3.5 漂白粉吸收法

漂白粉中的主要成分次氯酸鈣是一種強(qiáng)氧化劑，能夠氧化和吸收Hg0，其除汞工藝與硫酸軟錳礦吸收法相同，溶液中的次氯酸鈣先與Hg0反應(yīng)生成Hg2+或HgCl2，Hg2+或HgCl2再與Hg0反應(yīng)生成不溶于水的Hg2Cl2。這種方法的成本較低，設(shè)備簡(jiǎn)單，但也容易受影響，一般在無(wú)硫含汞廢氣和實(shí)驗(yàn)室中使用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著環(huán)保工作的進(jìn)行，有色金屬冶煉煙氣汞排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。煙氣中的汞既是污染物，也是一種稀有資源，回收后可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

現(xiàn)有的汞排放控制技術(shù)大多是20世紀(jì)開(kāi)發(fā)，各有利弊，急需改進(jìn)和開(kāi)發(fā)新技術(shù)，優(yōu)化整體工藝，開(kāi)發(fā)更高效的吸收劑，實(shí)現(xiàn)汞的資源化利用。

[1]馬永鵬，杜京京，張新明，李亞松.有色金屬冶煉煙氣汞排放控制技術(shù)研究進(jìn)展[J].廣州化工,2016(16):9-12.

[2]馮欽忠，劉俐媛，陳揚(yáng)，張正潔，王俊峰，李路遠(yuǎn).有色金屬冶煉行業(yè)汞污染控制新技術(shù)研究進(jìn)展[J].世界有色金屬.2015(06):18-22.