铅冶炼烟气净化污酸砷汞去除工艺应用实践

周开敏，于 跃，张云鹏

（1.云南驰宏锌锗股份有限公司，云南曲靖 654200；2.呼伦贝尔驰宏矿业有限公司，内蒙古呼伦贝尔 021008）

呼伦贝尔驰宏矿业有限公司（以下简称驰宏矿业）铅冶炼烟气制酸项目于2014年8月建成并投用。由于净化工序外排污酸中砷、汞等杂质含量高，污酸外排量大且处理成本高，对污酸处理的工艺流程进行改造迫在眉睫。

驰宏矿业于2019年对制酸系统进行改造升级，采用低温除汞+吸附除砷工艺处理污酸，减小了污酸处理的压力，污酸处理成本和固体废渣量明显减少，同时实现了外排污酸中的砷、汞分类回收。

1 工艺技术路线

1.1 低温除汞

采用“稀酸循环冷却+冷水机组+冷冻液循环泵系统+板式换热器+循环水冷却系统”模式，将烟气温度冷却至10～12 ℃，低温析出单质汞。再将单质汞由除汞塔底部放出，作为副产品进行销售。该低温除汞工艺投用后，可降低净化工序烟气中的硫酸雾含量，降低电除雾器负荷，提升净化工序的除杂能力，减小硫酸雾、矿尘、砷等杂质对后续工序设备和催化剂的影响，尤其在铅冶炼烟气波动频繁时，可基本消除净化烟气含水对干吸工序的影响。

利用除汞系统降低净化工序电除雾器出口烟气的温度和水含量，进而降低烟气中的杂质含量，在回收单质汞的同时，处理后的稀酸可用于平衡干吸工序的循环酸浓度。

除汞塔进出口烟气条件见表1。

表1 除汞塔进出口烟气条件

1.2 重金属捕收剂除砷

净化工序外排污酸的流量约10 m3/h，温度为65 ℃，其中ρ（H2SO4）为 165 g/L，ρ（As）为 4.62 g/L，ρ（Hg）为0.04 g/L。净化工序需外排的污酸经原圆锥净化池重力沉降、压滤后，与重金属捕收剂和絮凝沉降剂混合后，送至新建稀酸回用系统的净化吸附塔。

重金属捕收剂和污酸中的砷等杂质发生络合反应形成细小的荷电微粒，在絮凝剂的作用下形成矾花，在净化吸附塔内沉降进入塔底。吸附塔内沉降的污泥泵入压滤机压滤成高砷渣，依情况进行出售或者依规处理，压滤机的滤液送至外排污酸中间槽或另设一储槽外排至动力厂。吸附塔的上清液溢流至外排污酸中间槽，可经换热用作净化工序动力系统补水，也可输送至动力厂、锌厂处理或使用。

2 工艺流程

改造后的污酸处理工艺流程见图1。

图1 改造后污酸处理工艺流程

冷冻液循环泵把冷冻液（可选择乙二醇或除盐水）送至冷水机组，将冷冻液降温至6～8 ℃，由循环水把冷水机组产生的热量带走，冷冻液经板式换热器与除汞塔循环液换热，冷冻液返回至冷冻液储槽。8～10 ℃的除汞塔循环液由除汞循环泵送至除汞塔，与二级动力波洗涤器处理后的烟气逆向接触，把烟气冷却至10～12 ℃，送至电除雾器除雾，然后进入后续工序制酸。除汞塔内低温冷凝析出的单质汞由除汞塔底部放出，经汞液中间槽后装桶外销。

净化工序所产生的污酸经一级动力波循环泵外排至稀酸脱气塔，去除溶解性的SO2后，经过圆锥沉降槽沉降使固态金属杂质沉淀。沉淀后含金属杂质的浆液经板框压滤机压滤后，铅渣返回到矿仓，用于冶炼。溶解性的SO2被释放后，返回制酸系统。

含有溶解性杂质的污酸经圆锥沉降槽溢流至净化稀酸槽后，用污酸泵将净化稀酸槽的污酸送至稀酸回用吸附塔，通过药剂桶加入吸附剂，与污酸中的砷反应，形成颗粒物沉淀。再由稀酸回用泥浆泵将吸附塔内的泥浆送至板框压滤机进行压滤，压滤渣回收形成高砷渣，作为提炼砷的主要原料。滤液进入稀酸中间槽，与吸附塔溢流至稀酸中间槽的稀酸混合后，经稀酸泵和板式换热器冷却后，送至净化工序二级动力波洗涤器，代替工艺水加入；部分稀酸送至其他冶炼工序，作为焙砂、浆化渣洗水使用，多余量外排至污酸处理厂处置，形成石膏渣。

3 主要设备

改造后的污酸处理工序主要设备参数见表2。

表2 主要设备参数

4 工艺改造应用效果

2019年7月制酸系统净化工序完成技术改造，除汞、除砷系统于8月26日投入使用，制酸系统一次性投产成功，运行平稳。

4.1 污酸处理排放情况

污酸处理工序的最大处理能力为20 t/h，外排污酸中的砷和汞含量得到有效控制，污酸回用率达到70%～75%。除汞除砷后的污酸排放情况见表3。

表3 处理后的污酸排放情况

由表3可见：除汞、除砷系统投用后，制酸系统净化工序排放的污酸经处理后，其中的ρ（As）由4.62 g/L降低到约0.1 g/L，ρ（Hg）由0.04 g/L降低到约0.000 1 g/L，除汞除砷效果显著。

净化吸附塔处理后的污酸经压滤回收得到高 砷 渣， 产 生 量 为 0.5～1.9 m3/h， 其 中 w（As）为40%～50%。

除砷除汞系统投用后，每生产1 t硫酸净化污酸的处理成本增加3～4元，固体废渣量可减少15～16 kt/a（污酸回用率以70%计）。

4.2 产品硫酸质量情况

制酸系统的产品硫酸可以达到GB/T 534—2014《工业硫酸》优等品要求，合格率达到100%，各项经济指标均达设计值。产品硫酸的主要杂质含量见表4。

表4 产品硫酸的主要杂质含量

4.3 辅料消耗及副产品产量

DAYU1200型重金属捕收剂的质量浓度为0.2～0.9 g/L，添加量设计值为300 kg/d，实际添加量25 kg/d。絮凝剂的质量浓度为10 mg/L，添加量设计值为3.6 kg/d，依实际情况决定是否投加。

净化工序外排污酸含砷约4×1 000×10×24/1 000=960（kg/d），高砷渣产量设计值为0.5～1.5 t/d，实际高砷渣产生量为15～40 t/月。

5 污酸回用工艺的技术特点

5.1 烟尘中铅和汞等有价金属的回收率高

与传统工艺相同，采用“圆锥沉降槽+压滤机”的模式对铅冶炼烟尘中的金属进行回收，返回矿仓进一步吹炼。除汞系统的投用，实现了汞的回收，回收率可达89%。

5.2 砷实现富集回收

打破原有净化污酸在动力厂污酸污水车间采用铁盐石灰法的处理模式，在净化稀酸槽出口增加净化吸附塔，采用金属吸附+压滤回收的模式，将溶解在污酸内的游离砷吸附形成颗粒物，通过压滤机形成高砷渣，可作为砷提炼的主要原料，实现砷的富集回收。

5.3 稀酸得到有效利用

在除去矿尘和汞、砷、铅等杂质后，稀酸的杂质含量大幅降低。在增加板式换热器对稀酸降温后，稀酸的回用范围得到扩大，不仅可用于净化工序作生产补水、电除雾器冲洗水或高位槽事故应急水，减少净化水的消耗，还可用作其他工艺的酸性洗水，如作为锌冶炼焙砂和浆化渣的洗水，实现锌冶炼废电解液的功能。

6 结语

与传统的污酸处理工艺比较，驰宏矿业采用的“低温除汞+吸附除砷”处理污酸的工艺更好地解决了铅、锌、铜冶炼的高汞、高砷矿对硫酸生产系统的影响：一方面成品硫酸中的汞、砷等元素含量大幅降低，满足工业硫酸的质量要求；另一方面，除去杂质后的稀酸，可作为生产补水、洗水等代替净化水使用，进一步降低烟气洗涤补充水的消耗。同时，汞、砷和铅的分类回收，增加了单质汞和高砷渣等可作为产品出售的副产品，可增加经济效益。该污酸处理工艺大大减少了污酸量，为减少后续工序中和石膏渣的产生量提供了有力保障，满足国家日趋严格的的环保要求，具有较好工业应用前景。