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稀土精礦酸法冶煉中含氟廢氣的處理方法探析論文

實用文 時間:2021-08-31 手機版

  我國擁有豐富的稀土資源,其稀土儲量占到全球的 36. 5% 左右。隨著我國社會經濟的發展,對稀土的需求越來越多,稀土的年產量逐年增加。再加上相關科學、技術的進步,稀土工業逐漸變強,得到了進一步的發展。隨著稀土的開采與冶煉,其所產生的污染問題也越來越嚴重,尤其是稀土精礦酸法冶煉中的含氟廢氣,不僅影響到了我國稀土工業的可持續發展,還對環境造成很大的破壞。雖然現在很多廠家已經開始重視對污染的治理問題,并采取了一些措施,但由于其處理成本過高等原因,使其推行力度還遠遠不夠,不能真正解決稀土冶煉中的氟污染問題。

  1 稀土精礦酸法冶煉氟污染的分析。

  不同稀土原礦所含的氟量是不同的,其含氟量呈現出明顯的地區差異。其中,包頭的混合稀土精礦含氟量為 9% - 13%,四川牦牛坪的氟碳鈰礦含氟量為 7% -11%,山東的氟碳鈰礦含氟量為 8% - 10%.

  而在我國的稀土精礦冶煉中,有60%以上都來自包頭的稀土精礦,這種稀土精礦現在主要采用“三代”酸法工藝,在其焙燒的過程中會產生大量含氟、硫的酸性污染物。因此,稀土精礦在焙燒工序中的尾氣是造成氟污染的主要來源。據白銀市環境監測站的檢測數據顯示,甘肅稀土焙燒系統在處理包頭稀土精礦中的排氣量為每小時 60000m3,其中 SO2含有量為 12434mg/m3,HF 為 615mg/m3,酸性霧為 1517mg/m3,嚴重違背了我國先行的《稀土工業污染物排放標準》。如果這些尾氣不加以處理就直接排放到大氣中,就會對環境造成嚴重的污染。而同時,這些含氟尾氣又具有一定的經濟價值,如果對其進行科學合理的處理,有效回收其中的有用元素,不僅可以達到減少污染、保護環境的目的,還可以實現資源的再利用,緩解我國的能源壓力[1].

  2 稀土精礦酸法冶煉中含氟廢氣治理技術。

  2. 1 干法除氟工藝。

  干法除氟通常采用堿性氧化物來作主要吸附劑,通過物理效應或化學效應,對廢氣中的 SiF4、HF 等含氟污染物進行吸附,使其到達固體的表面層,從而有效除去尾氣中的氟成分。按照所采用吸附劑物質的不同,干法除氟大致主要有 Al2O3法、CaCO3法以及 CaO 法等。當采用CaO 作為主要吸附劑時,結合砂濾器的使用可對煙氣中的 SO2、HF 等物質以及粉塵達到較好的清除效果,有效凈化冶煉中的尾氣。其化學原理主要用到了下面兩個反應:

稀土精礦酸法冶煉中含氟廢氣的處理方法探析論文

  這種凈化方法的除氟率很高,在操作中無差錯的情況下可達99%,而且,對其它物質也有較好的去除效果,可除去超過 92% 的 SO2,超過99% 的粉塵,使冶煉所產生的尾氣達到國家規定排放標準。此凈化方法的工藝流程很簡單,便于操作,而且用到的凈化設備很少,相對成本及相應的生產費也很低,最重要的是,凈化率還很高,因此,被廣泛應用于稀土精礦酸法冶煉中的氟氣治理。而其它的吸附劑凈化法相對凈化率就較低,應用也不及 CaO 廣。

  2. 2 酸法除氟工藝。

  酸法除氟工藝主要用到了三級噴淋塔,通過水的噴淋將冶煉尾氣中的 CaF4、HF 以及酸性霧等吸附出來,使其生成硫酸與氫氟酸的混合液,當所吸收的混合液中的氫氟酸和硫酸到達一定的濃度時,加入恰當的堿性物質進行中和,直至尾氣達到排放標準再進行排放。此外,也可將該混合液用作調漿液,進行焙燒渣的調漿,并通過泵將其送到防滲的、專門的尾液庫中進行儲存,從而達到物質的再利用。這種除氟方法的投資成本很低,效率很高,廢液中的最終含氟量也較低,但是其操作過程中對設備的腐蝕較嚴重,中和反應中產生的渣滓量很大,而且還會造成二次污染。所以,應結合具體情況謹慎使用[2].

  2. 3 堿法除氟工藝。

  堿法除氟工藝是指通過堿性物質來對冶煉尾氣中的含氟、含硫等酸性物質進行吸收的方法,目前經常使用的堿性物質主要有 NaOH、氨水等。因為堿性物質對酸性物質有較高的吸收率,因此可有效除去尾氣中的氟、硫元素,對氟的去除率更是超過了 99%.因此,對堿法除氟工藝的重視與研究都在逐日增加,在現代技術的支持下不斷改進、完善,現在已趨于成熟,其去除效率也得到了有效的提高。但是,在具體的操作過程中,設備很容易出現問題,如結垢、管道堵塞等,給作業帶來很大的不便,而且對其處理起來也要耗費較高的成本,所以在實際的應用中并不是很廣泛[3].

  2. 4 回收利用法。

  根據稀土精礦酸法冶煉中產生的尾氣的具體組成與特點,甘肅稀土在冶煉中采用了分布凈化、三效濃縮,分離、回收氟、硫的方法,可使其焙燒過程中的尾氣達標,且能回收約70%質量分數的氟化鹽和硫酸。

  由于焙燒尾氣的自身性質,其中的三氧化硫在受到冷卻后會生成硫酸,具有低溫下較好的吸收效果。因此,先由水吸收塔對冶煉尾氣進行冷卻降溫,再由水噴淋塔對其進行逆流式的噴淋吸收,將尾氣中硫酸霧、SO3以及 HF 等去除。經過這一處理之后,尾氣中所需去除的就只剩下SO2,可用堿液噴淋塔對其進性進一步的處理,使尾氣最終達到排放標準。噴淋產生的廢水為一種混合酸,其中含有硫酸和氫氟酸等,也需要對其進行處理。首先,要對混合酸進行分離,實踐證明,利用三效蒸發器可以達到理想的效果。將溫度調控在 180℃左右,在三效蒸發器的作用下能在濃縮硫酸的同時將氟化物分離出來。此時,硫酸的濃度大約為70%,而分離的氣體可由流化床吸收塔進行初步處理,并經與碳酸稀土的反應,最終生成氟化稀土[4].

  3 結束語。

  隨著社會對稀土資源需求的增加,稀土的產量也在逐年遞增,其精礦冶煉中產生的含氟尾氣對環境造成了很大的污染,逐漸成為現代稀土行業發展的一個制約因素。雖然現在我國政府已經加強了對稀土冶煉中氟污染治理的研究,提出了干法除氟工藝、酸法除氟工藝、堿法除氟工藝等不同的除氟技術,在稀土冶煉企業中得到了一定的應用,也取得了一定的成效,但國家還應加強對稀土企業的監管,加大投資力度,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,并推動我國的環保建設。

  參考文獻

  [1]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.

  [2]姜楠,李勇等。 稀土冶煉中氟的影響及解決辦法[J]. 遼寧化工,2013,42( 06) : 637 - 640.

  [3]杜長順,李梅。 包頭稀土精礦處理現狀及建議[J]. 濕法冶煉,2010,29( 01) : 1 - 4.

  [4]李明浩。 氟氣污染控制及其綜合利用[J]. 山東工業技術,2014( 11) : 29 -30.


本文來源http://www.nvnqwx.com/shiyongwen/1541297.htm
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