稀土冶煉尾氣凈化回收工藝研究

楊西萍　王益民

摘 要：中國是稀土資源最豐富的國家之一，但在稀土加工過程中會產生大量的含氟廢氣、廢水，后續處理相當困難。本文主要分析了稀土冶煉中的尾氣問題，提出了尾氣回收新的工藝方法、并闡述了相關原理、工藝流程和處理工藝的優點，旨在為稀土冶煉相關研究人員以及生產廠家提供參考。

關鍵詞：冶煉尾氣;凈化回收;工藝方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.044

稀土酸法焙燒的尾氣采用酸回收治理技術的研發起源于我國80年代，經過近二十年的發展特別是在2007年以后，較大的工業化應用才實現了突破，并已形成10條窯配套的8萬噸世界上最大規模的稀土礦冶煉能力的生產線，目前已達到了年回收3萬噸以上廢酸回收規模。

在工藝主導路線上采用循環吸收、混冷降溫、深度凈化等工業化技術手段（簡稱WXP），首先使冶煉尾氣中的酸性物質的吸收和富集為可回收的濃度較高的混合酸，從而避免產生大量的低濃度酸性廢水，同時尾氣中有害物質得到高度凈化和除霧消煙。所富集回收的混酸再通過特定混雜酸多級濃縮分離工藝（簡稱1.5AP），實現對廢酸中有價物質硫酸及氟元素的回收和分離;氟酸將采用干濕混合循環法技術（簡稱FSI），生產白碳黑及各種氟化鹽系列產品，包括氟化鋁，氟化銨、氟化氫銨、冰晶石，同時可延伸氟化氫、氟硅酸等其它氟化物產品，在綜合產品的出路上，70%回收硫酸直接回用于稀土企業焙燒工序，得到的優質氟鹽及副產品外銷，通過以上過程稀土冶煉尾氣實現達標無害無煙化處理，酸性廢水中有價物質全部實現回收利用，酸性廢水可實現零排放。

1 技術方法

對于窯尾出口200～350℃高溫含硫酸霧、氟、塵高腐蝕煙氣，采用WXP氣化除渣、高溫冷激、混冷換熱循環降溫方法，使尾氣及酸溫度降低，并實現尾氣中酸的濃相富集、稀相分級凈化及回收，形成含氟、稀硫酸混合酸，混酸經破飽和及濾清預處理，達到所需濃度后，作為硫酸濃縮回收的原料使用。氣體中的硫酸氟及二氧化硫通過后續的凈化脫硫除霧設備再次得到深度凈化實現無煙達標排放。在工程實施上，通過對現有尾氣工藝及設備的全部改造和更新，滿足高酸情況下對煙氣的捕集和凈化，并實現酸富集及正常噴淋及深度凈化兩種功能，并具備方便切換功能，一切以保障生產為主。如果為節能投資可考慮單系統，設備進行優化設計以減少維護。

2 工藝原理

HF+H2O====HF·H2O（通過氫鍵締合力富集）

SiF4+2HF====H2SiF6（與塵中部分結合氟鹽及膠性）

mHF+nH2SiF6+hH2O=====mHF.nH2SiF6.hH2O

SO3+H2O===H2SO4+Q（與水結合進入循環吸收液）

3 工藝流程

來自酸法焙燒窯的尾氣通過鑄鐵下料三通進入氣化分渣冷卻器，再進入混合冷卻塔除去部分煙塵和硫酸霧并移出大量顯熱與潛熱，流出的高濃混酸液進入預沉、PP-PTFE濾清、破飽系統，將大量的膠性、固體物質除去，清混酸液循環噴淋、氣化、富集，溢出酸送往70%硫酸濃縮回收系統。

一、二級降溫吸收后的氣體，然后到二、四級塔循環降溫吸收，進一步將尾氣中的大部分氟及少量硫酸吸收掉。尾氣中殘余的氟和微量硫酸霧以及部分二氧化硫由第三級脫硫器及雙級高效除霧器處理，實現尾氣無煙無害化，用風機由煙囪排出，詳細流程參見附圖。

少量新水通過水穩流系統逆向補入分級增濃，以形成40%混酸的形式回收，此時新水的補入不再向原有凈化噴淋工藝那樣作為冷卻吸收劑使用，而僅作為富集制酸劑使用，除夏季外其它季節基本不使用水，與傳統技術有著本質的不同。

在多系統的工藝設計時其基本流程原理一樣，但系統配置不同必須考慮大系統的具體優點和缺點。即要考慮單元的可調節性也要考慮大系統的集中化優勢，發揮集中焙燒的優勢。

4 結束語

隨著社會對稀土資源需求量的持續增加，稀土產量隨之遞增，其精礦冶煉中產生的尾氣所帶來的環境問題也隨之而來，并成為制約現代稀土行業發展的一個重要因素。雖然我國政府已經加強了對稀土冶煉中尾氣污染治理的研究，提出了很多回收技術，也取得了一定的成效，但國家還是有必要持續加強對稀土企業的監管，確保其相關治理措施落實到位，促進稀土工業的可持續發展。

參考文獻：

[1]包頭華美稀土高科技有限公司.稀土精礦集中冶煉清潔生產項目廢酸回收產業化技術的研究與應用[J].稀土信息，2009（03）：29-32.

[2]衣守志，方中心等.稀土精礦酸法冶煉中含氟廢氣治理技術[J].天津科技大學學報，2012，27（04）：74-78.

[3]楊西萍.稀土冶煉尾氣中氟鹽回收工藝研究[J].山東工業技術，2018（23）：24.

作者簡介：楊西萍（1966-），女，甘肅蘭州人，本科，教授，研究方向：有機化工技術。