一種從含二氧化硫煙氣中去除并回收元素汞的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)煙氣污染物控制領(lǐng)域，具體涉及一種從含二氧化硫煙氣中去除并回收元素汞的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，汞是具有持久性、累積性、易迀移性和高度生物富集的有毒重金屬，被聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署列為除溫室氣體外的一種對(duì)全球產(chǎn)生影響的污染物。上世紀(jì)五六十年代日本的水俁灣附近暴發(fā)了有機(jī)汞中毒事件，“水俁病”事件是一次嚴(yán)重的汞污染災(zāi)難，也是最早出現(xiàn)的由于環(huán)境污染造成的公害病之一。
[0003]隨著全球?qū)Νh(huán)境汞污染的認(rèn)識(shí)和研究，汞污染的防治逐漸上升到國(guó)際層面。2013年10月，包括中國(guó)在內(nèi)的87個(gè)國(guó)家在日本熊本市共同簽署了一項(xiàng)具有法律約束力的《水俁公約》，旨在全球范圍內(nèi)控制和減少汞排放，這標(biāo)志著各國(guó)政府對(duì)全球范圍內(nèi)汞污染的關(guān)注達(dá)到了前所未有的高度。我國(guó)被多數(shù)國(guó)家及研究者認(rèn)為是世界上最大的汞排放國(guó)，貢獻(xiàn)量占30%以上，我國(guó)政府面臨著巨大的履約壓力。國(guó)家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃明確要求加強(qiáng)冶煉業(yè)等典型行業(yè)的重金屬污染防治，“十三五”規(guī)劃意見征集中也對(duì)冶煉煙氣汞排放控制進(jìn)行了多次討論。從行業(yè)來源看，我國(guó)汞的排放主要來自煤燃燒和金屬冶煉。有研究表明，我國(guó)金屬冶煉煙氣汞排放占大氣汞排放的40%以上。然而，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外大部分的研究關(guān)注于燃煤煙氣的汞排放，在一定程度上忽視了對(duì)金屬冶煉行業(yè)汞排放特征和控制技術(shù)的研究。
[0004]與燃煤煙氣相比，金屬冶煉煙氣汞濃度高和二氧化硫濃度高出成千上萬倍，且生產(chǎn)周期波動(dòng)大。所以適用于燃煤煙氣的除汞技術(shù)在有色金屬冶煉煙氣的汞排放控制中未必有效。目前有色金屬冶煉煙氣的汞去除技術(shù)主要以吸收法為主。吸收法是以氯化汞、硫酸汞、硫酸軟錳礦、漂白粉、碘化鉀或高錳酸鉀等溶液作為吸收劑對(duì)煙氣中的1^°進(jìn)行吸收捕集，吸收法的除汞效率可以達(dá)到50%_90%。同時(shí)，汞雖然是污染物，同時(shí)也是一種稀有資源，在儀器制造、冶煉、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)和原子能工業(yè)等都有廣泛的應(yīng)用。因此，針對(duì)冶煉煙氣中汞濃度較高的特點(diǎn)，宜采用以回收為主的除汞技術(shù)實(shí)現(xiàn)煙氣汞的資源化利用。然而硫酸軟錳礦、漂白粉、碘化鉀或高錳酸鉀等吸收方法只能去除汞而不能回收汞。專利CN1142817C公開了一種氯化汞吸收工藝，以氯化汞溶液為吸收液對(duì)煙氣!^°進(jìn)行去除，具有流程簡(jiǎn)單、除汞效率高、吸收劑可再生和汞資源回收等特點(diǎn)。但是在我國(guó)冶煉煙氣中存在高濃度的S02，302能將吸收液中的Hg 2+還原成Hg °并重新釋放到煙氣中，從而降低Hg °的去除效率。專利CN103341310B公開了一種以硫酸汞、硫酸鐵和硫酸作為主要組分配制成復(fù)合吸收液去除煙氣汞的方法，該方法能減少SOW Hg2+的還原作用，但對(duì)于高濃度302煙氣的保證率不高。因此，針對(duì)冶煉行業(yè)煙氣中1^°濃度和S0 2濃度較高的特點(diǎn)，開發(fā)一種在同一凈化設(shè)施內(nèi)的新型高效穩(wěn)定的協(xié)同除汞脫硫吸收技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)含高二氧化硫冶煉煙氣中汞的排放控制和資源化利用非常必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種從含二氧化硫煙氣中去除并回收元素汞的方法。
[0006]基于上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種從含二氧化硫煙氣中去除并回收元素汞的方法，包括以下步驟:
1)氣液接觸洗滌:將洗滌液經(jīng)霧化噴嘴噴入吸收塔頂部，與含高濃度二氧化硫煙氣逆向流接觸，所述洗滌液為單質(zhì)碘和碘化物的混合溶液，所述碘化物為碘化鉀或碘化氫；
2)洗滌液沉淀分離:吸收煙氣后的洗滌液進(jìn)入循環(huán)池，待循環(huán)池內(nèi)的洗滌液中碘及碘離子濃度均降低至0.1 mmol/L以下后將部分洗滌液排出，從排出的洗滌液分離出的硫酸相進(jìn)入硫酸提純罐，碘相進(jìn)入碘分離裝置，同時(shí)向循環(huán)池中補(bǔ)充相同體積的新鮮洗滌液；
3)碘相分離:使用萃取分離或膜分離將步驟2)中分離出的碘相中的氫碘酸和碘汞絡(luò)合物Hgl/分離；
4)電解碘汞絡(luò)合物Hgl42:將步驟3)得到的碘汞絡(luò)合物Hgl 42溶液電解形成單質(zhì)汞和單質(zhì)碘，提純單質(zhì)汞即可。
[0007]優(yōu)選地，所述洗滌液中單質(zhì)碘濃度為0.1-100 mmol/L,碘化物濃度不低于五倍的單質(zhì)碘濃度，洗滌液的溫度為25-35 °C。
[0008]進(jìn)一步地，配制洗滌液時(shí)，先配制碘化物溶液，再將單質(zhì)碘溶解于碘化物溶液中，由于碘在純水中的溶解度較低，將單質(zhì)碘溶解于碘化物溶液中，可以提高單質(zhì)碘的溶解度。
[0009]進(jìn)一步地，步驟1)中洗滌液的噴淋液氣比為1-12 L/m3。
[0010]進(jìn)一步地，步驟2)中排出洗滌液體積為循環(huán)池洗滌液總體積的20%_30%。
[0011]進(jìn)一步地，步驟(2)中采用重力分離裝置或膜分離裝置將排出的洗滌液沉淀分離。
[0012]進(jìn)一步地將步驟3)分離出的氫碘酸進(jìn)行分解生產(chǎn)單質(zhì)碘和氫氣，碘用于配制新鮮洗滌液，氫氣純化后用于能源回收或金屬冶煉的還原劑；或?qū)涞馑釢饪s后直接用于配制新鮮洗滌液。
[0013]以碘和碘化物混合液為洗滌液，較低濃度的碘即可對(duì)零價(jià)汞有較高的吸收效率，而且能夠同時(shí)快速吸收去除煙氣中高濃度二氧化硫，消除二氧化硫在一般除汞技術(shù)中對(duì)汞去除的干擾作用，涉及的反應(yīng)方程式有:
12 + 21 + Hg° 一 Hgl42(1)
I2 + S02 + 2H20 — H2S04 + 2HI (293 ?373K)(2)
2HI — I2 + H2(473 ?973K)(3)
Hgl42 一 Hg° +2 I2(4)
洗滌液在吸收塔內(nèi)與煙氣接觸反應(yīng)后，生成含碘汞多元混合溶液，經(jīng)過一系列的分離純化手段處理后，可實(shí)現(xiàn)碘資源的循環(huán)利用，并回收汞資源、硫資源、氫資源。
[0014]與現(xiàn)有已經(jīng)工業(yè)應(yīng)用的以氯化汞為吸收液主要成分的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
1、本發(fā)明利用碘和碘化物混合液為洗滌液吸收氣態(tài)零價(jià)汞，在較低濃度洗滌液條件下也能有較高的吸收效率。
[0015]2、本發(fā)明所使用的洗滌液在吸收汞的同時(shí)能夠快速吸收高濃度二氧化硫，避免了一般汞吸收技術(shù)中二氧化硫?qū)コ实母蓴_，除了適用于一般含硫煙氣的零價(jià)汞脫除，更加適用于含有高濃度二氧化硫的有色金屬冶煉行業(yè)煙氣中、高濃度汞的回收以及煙氣汞排放控制。
[0016]3、本發(fā)明中所涉及的方法能夠在同一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)實(shí)現(xiàn)同時(shí)除汞脫硫，既節(jié)省占地面積，又降低了工藝運(yùn)行成本，又降低了劇毒品的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；并且可實(shí)現(xiàn)碘資源的循環(huán)利用，汞資源、硫資源和氫資源的回收利用。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明采用的設(shè)備流程示意圖；
其中:1、洗滌液儲(chǔ)液池；2、栗；3、循環(huán)池；4、霧化噴嘴；5、吸收塔；6、煙氣出口 ；7、洗滌液分離裝置；8、硫酸提純罐；9、碘相分離裝置；10、氫碘酸溶液儲(chǔ)存池；11、電解裝置；12、栗；13、煙氣進(jìn)口。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]本發(fā)明主要是對(duì)含中、高濃度零價(jià)汞和較高濃度二氧化硫的金屬冶煉行業(yè)煙氣汞進(jìn)行高效吸收和回收利用，同時(shí)回收多種資源，重點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)有二氧化硫存在時(shí)煙氣汞的高效吸收為目標(biāo)。
[0020]煙氣中零價(jià)萊初始濃度為