高浓度氮氧化物烟气处理技术研究及应用

王 兴， 崔家友， 侯绍彬， 杨晓宇， 贾 辉， 林 浩， 高玉峰

(山东恒邦冶炼股份有限公司， 山东 烟台 264109)



高浓度氮氧化物烟气处理技术研究及应用

王 兴， 崔家友， 侯绍彬， 杨晓宇， 贾 辉， 林 浩， 高玉峰

(山东恒邦冶炼股份有限公司， 山东 烟台 264109)

叙述了我国现阶段常用的氮氧化物废气治理方法的原理、特点及存在的问题，介绍了新型氮氧化物烟气处理装置的优点和使用效果。采用新型装置处理金银湿法冶炼过程中产生的高浓度氮氧化物烟气，设备运行稳定、处理成本低、免维护，无二次污染，处理后的尾气氮氧化物含量远低于国家标准，具有较好的经济效益和社会效益。

高浓度； 氮氧化物； 烟气； 处理装置； 吸收率

0 前言

随着社会的不断发展进步，化工及冶炼行业生产过程中产生的氮氧化物烟气量越来越大。氮氧化物是大气主要污染物之一，也是目前大气污染治理的一大难题。氮氧化物烟气的处理方法主要有吸附法、吸收法、选择性催化还原法和非选择性催化还原法、炽热碳还原法等几大类[1]，这些处理方法存在着处理成本高、处理效果差或不稳定、维护费用高等问题，导致应用受到限制。恒邦股份公司对氮氧化物烟气处理方法进行了探索、研究，采用新型装置处理金银湿法冶炼过程中产生的高浓度氮氧化物烟气，实践中取得了较好的效果。

1 氮氧化物烟气处理方法

1.1 吸附法

吸附法是利用吸附剂对NOx进行吸附，通过周期性地改变操作温度或压力，控制NOx的吸附和解吸，使NOx从气源中分离出来，属于干法脱硝技术。根据再生方式的不同，吸附法可分为变温吸附法和变压吸附法[1]。

吸附法的优点是：净化效率较高，不消耗化学物质，设备简单。缺点是：吸附剂的吸附容量小，吸附剂耗量大，需要再生处理；设备较大，过程间歇操作，投资费用高、能耗大，尤其是后续回收利用工艺复杂。因此，该方法在实际应用中受到限制。

1.2 吸收法

液体吸收NOx的方法较多，应用较广。NOx可以采用水、碱液、浓硫酸、尿素等吸收。由于NO极难溶于水或碱溶液，可采用氧化吸收、吸收还原或综合吸收的方法提高NO的净化效果。与吸附法相比，湿法具有工艺及设备简单，处理量较大等优点。缺点是：为提高吸收效果需要多级吸收，设备占地面积大、运行成本高、维护费用高；冬季吸收液凝固、结晶堵塞管道，清理困难，烟气处理指标不稳定、不达标；对NO2/NO的比例有一定限制，吸收后尾气氮氧化物浓度仍很高，难以达到排放标准要求。

1.3 催化法

催化还原法分为选择性催化还原法和非选择性催化还原法两类[2]。在氧气存在条件下，还原剂优先与废气中NO反应的催化过程为选择性催化还原，通常以氨作为还原剂，由于氨气或氨腐蚀性很强水，管路、设备要求高，造价昂贵，并且催化剂加入量不易控制会导致过量或不足，容易造成二次污染且废气处理指标不稳定。非选择性置换法通常是将损耗性金属作为还原剂，还需设置热回收装置，投资大，逐渐被淘汰。

1.4 炽热碳还原法

炽热碳还原法主要原理为，以NO、NO2为代表的气相氮氧化物在高温条件下可以被碳还原生成N2和CO2，从而将废气中的氮氧化物除去[2]。其主要反应方程式为：

2C+2NO2=2CO2+N2

(1)

C+2NO=CO2+N2(580～800 ℃)

(2)

反应初期还原率较低，原因是所用烟煤中含氮高达1%，氮化物分解，与氧气结合成氮氧化物。烟煤继续反应变为焦炭后，氮化物分解完，还原率较高[3]。

该工艺优点为：运行费用低、工艺简单易操作，没有二次污染。缺点为：适合处理小风量高浓度单一氮氧化物气体，适合密闭、连续生产，若煤炭在燃烧过程中不能及时适量补加，则废气处理指标不稳定，易造成环境污染。

2 新型氮氧化物烟气处理装置

2.1 工艺简介

恒邦股份公司为实现烟气处理节能降耗及达标排放，与相关厂家合作，研发出新型氮氧化物烟气处理装置。其工艺过程为：烟气先经水喷淋装置回收其中的有价金属，之后采用pH值1～1.5的吸收液，配入适量尿素，控制尿素浓度8%～12%，在新型催化剂作用下，通过五级湍冲喷淋装置对金银湿法冶炼过程中产生的高浓度氮氧化物烟气进行处理。

2.2 工艺原理

以尿素为还原剂，同时加入其他添加剂，在酸性条件下其与NOx发生氧化还原反应，生成氮气、二氧化碳和水，废气中的氮氧化物被去除。反应机理如下：

NO+NO2+CO(NH2)2=2H2O+CO2+2N2

(3)

SO2+CO(NH2)2+1/2O2+2H2O=(NH4)2SO4+CO2

(4)

2.3 工艺流程

氮氧化物烟气经管道进入吸收装置，同时进行增氧，调节控制NO/O2至最佳比例，烟气在吸收塔中与吸收液充分接触，烟气中的NOx被吸收液高效吸收。

2.4 实际运行

该装置一年来的运行实践表明，吸收率高达99.99%，处理后的尾气氮氧化物含量小于100 mg/m3，远低于国家大气污染物综合排放标准。与普通湿法吸收工艺相比，该工艺具有占地少、吸收率高、运行成本低，能够有效回收烟气中有价金属等优点；由于反应过程只生成N2、CO2和H2O，不产生二次污染。采用的湍冲吸收装置，占地面积小，吸收液总量在20 m3左右，一年仅需更换一次，无二次污染，吸收辅料利用率高，运行成本低(1 kg氮氧化物烟气处理成本约0.56元)。

采用新型氮氧化物烟气处理装置处理后的氮氧化物废气排放监测数据见表1。

表1 含氮氧化物废气排放监测数据 mg/m3

水喷淋吸收液、吸收处理后液成分见表2。

表2 水喷淋吸收液、吸收处理后液成分 mg/L

采用新型氮氧化物烟气处理装置年可回收金银达500 g以上，经济效益达10万元以上。

3 结论

当今飞速发展的时代，创建生态和谐社会尤其重要，环保压力是每一个企业都要面临的问题，实现烟气处理节能增效达标排放是企业追求的目标。山东恒邦冶炼股份有限公司将研发的新型装置用于处理湿法冶金过程中产生的氮氧化物烟气。与传统处理工艺相比，该装置具有占地面积小、设备运行稳定、处理成本低、免维护、没有二次污染、处理后的烟气远优于国家排放标准等优点，具有好的经济效益及社会效益。

[1] 孙德荣，吴星五.我国氮氧化物烟气治理技术现状及发展趋势[J].云南环境科学，2003，22(3)：47-50.

[2] 钱斌.燃煤锅炉氮氧化物的污染及控制技术综述[J].有色冶金设计与研究，2000，(2):41-46.

[3] 易红宏，宁平，陈亚雄.氮氧化物废气的治理[J].环境科学动态，1998，(4)：17-20.

[4] 范剑锋,等.火电厂选择性催化还原脱硝技术的可行性研究[J].天津大学学报，2005,39(8)：780-785.

[5] 李晓东，杨卓如.国外氮氧化物气体治理的研究进展[J].环境工程，1996,14(2)：34-39.

[6] 廖元杭.含氮氧化物废气处理技术应用[J].中国有色冶金，2013，(6)：44-47.

含砷固废治理与清洁利用关键技术为重金属污染防治提供重要支持

有色冶炼含砷固废污染防治和安全处置，一直是我国有色金属和环境保护行业的重大难题。含砷固废形态多样，成分各异，常伴有金、银、锑、铋、碲等有价元素，传统的治理与利用工艺片面追求有价金属回收，忽视砷污染防控，不仅资源利用率低，而且全过程砷流向失控、二次污染严重，迫切需要技术创新。

《有色冶炼含砷固废治理与清洁利用关键技术》立足国家重金属污染防治重大战略需求，以铜、铅、锑等有色冶炼中砷污染物防治与利用为目标，围绕含砷固废高效治理、有价金属清洁回收等关键技术，开发了一系列新工艺和成套装备，在我国大型铜、铅、锑有色冶炼企业大规模推广应用。近3年，累计清洁利用含砷固废约16万t，安全处置砷约1.2万t，有价金属回收实现新增产值约46.76亿元，利税3.49亿元。其主要创新点如下。

构建了砷在有色冶炼过程中分配行为的数学模型，研发了冶炼主要工序砷污染物分布的数值仿真技术，开发了冶炼有害元素(砷)污染动态评价系统，为有色冶炼砷污染防治提供科学依据。

针对多金属含砷固废分离利用难题，揭示了砷与相似元素选择性分离机理，发明了砷与有价金属高效分离新工艺，开发了高压富氧强化脱砷装置，含砷固废中砷选择性脱除率达97.42%，为含砷固废清洁利用提供技术保障。

针对含砷危废处置难题，开发了机械力化学解毒-胶凝固砷新工艺，研发了含砷固废热压熔融固化新技术，发明了高砷废液沉砷稳砷处置新方法，形成了满足各种需求的高密度固砷新技术；处置后固砷体浸出毒性指标优于国家相关标准(GB 18598—2001)，含砷量可达27%，实现了高密集中安全固砷。

针对脱砷物料有价金属高效回收与利用难题，发明了脱砷后有价物料梯级回收锑、铋多金属新工艺，发明了砷碱渣深度分离与锑碱回收新工艺，实现铋的回收率由原有工艺的40%提高到96%，年回收铋量达到全球总量的10%，锑利用率由传统工艺的不到40%提高到95%以上。

目前，该技术成果已列入《国家先进污染防治示范技术名录》，并先后在郴州市金贵银业股份有限公司、锡矿山闪星锑业有限责任公司、铜陵有色金属集团控股有限公司等10余家铅、锑、铜有色冶炼企业推广应用，为我国有色行业砷固废污染控制与清洁利用起到了重要引领作用，社会经济效益重大，具有广阔的应用前景。

Treatment technology of high concentrations nitrogen oxides flue gas and its application

WANG Xing, CUI Jia-you, HOU Shao-bin, YANG Xiao-yu, JIA Hui, LIN Hao， GAO Yu-feng

This research introduces the principle, characteristics and existing problems of common waste gas treatment method of nitrogen oxides in our country, and advantages and application effect of new type treatment device of nitrogen oxides flue gas. This new type device was adopted to treat the nitrogen oxides flue gas produced in the process of gold hydrometallurgy, it is proved that this new type device has many advantages, such as stable operation, low processing cost, free maintenance, no secondary pollution and so on. As well, the nitrogen oxides content of treated fule gas is far lower than the national standard. So the device has high economic and social benefits.

high concentration; nitrogen oxides; flue gas; treatment device; absorptivity

王 兴，男，本科，高级工程师，从事稀贵金属冶金技术和管理工作。

2014-- 06-- 12

TF805.3

B

1672-- 6103(2015)03-- 0054-- 03