有色金属冶炼烟气汞定向形态调控回收技术原理研究

Non-ferrous metal smelting flue gas is one of the primary anthropogenic sources of mercury emission. The mercury and sulfur dioxide concentration is very high in smelting flue gas. Therefore, it has important significance for the removal and reclaiming of mercury from smelting flue gas. However, there is a lack of reports on the mechanism and main factors affecting the mercury speciation transform in the cleaning process of smelting flue gas, which limited the development of mercury removal technology. This work will investigate the mechanism of mercury directional speciation regulation of mercury in smelting flue gas, explore the directional regulation methods to enhance the mercury removal and reclaiming from the smelting flue gas. Meanwhile, this study will reveal the main mechanism of elemental mercury absorption and the relative affect factors based on the deeply research on the mercury absorption characteristics and the quantum chemical calculations. Furthermore, this will explore a new technology for the simultaneously removal of sulfur dioxide and mercury. The results of this research will provide theoretical basis and scientific guidance for development and application of mercury removal and reclaiming technology from non-ferrous metal smelting flue gas.

有色金属冶炼烟气是我国最主要的大气汞污染物排放源之一。由于其具有汞浓度高、二氧化硫浓度高等特点，因此展开专门针对有色金属冶炼烟气的汞去除及回收资源化技术具有重要意义。目前对于有色金属冶炼烟气在净化过程中的汞形态转化规律及相关作用机制缺乏必要的认识，制约了有色金属冶炼烟气除汞技术的发展。为此，本课题结合典型的有色金属冶炼烟气特点，研究汞在烟气净化过程中的形态变化规律，探索通过定向调控汞形态促进其去除的新方法；研究零价汞的液相吸收特征，借助量子化学计算方法计算反应物和生成物的空间结构、反应生成热、平均结合能等，揭示主要反应过程和影响因素；同时研究基于二氧化硫和零价汞同步吸收的新工艺，研发具有抗干扰能力的高效复合吸收体系，为有色金属冶炼烟气汞的去除与回收资源化探索出有效途径。本研究将为有色金属冶炼烟气汞去除与回收技术的发展和应用提供理论依据和科学指导。

有色金属冶炼烟气是我国最主要的大气汞污染物排放源之一。由于其具有汞浓度高、二氧化硫浓度高等特点，因此展开专门针对有色金属冶炼烟气的汞去除及回收资源化技术具有重要意义。目前对于有色金属冶炼烟气在净化过程中的汞形态转化规律及相关作用机制缺乏必要的认识，制约了有色金属冶炼烟气除汞技术的发展。为此，本课题从以下几个方面开展研究，探索有色金属冶炼行业的烟气汞排放控制技术：1）课题以锌冶炼企业的典型工艺为研究对象，针对锌冶炼过程中的烟气净化过程进行了现场的采样分析，探明了锌冶炼烟气汞排放特征。结果表明，锌冶炼的制酸烟气汞排放基本达到排放标准，而挥发窑烟气是主要的汞排放源，是烟气汞控制的重点；2）针对有色金属冶炼烟气零价汞难以控制的特点，利用气相氧化原理，探索了利用臭氧协同单质溴活化剂强化实际烟气条件下零价汞的价态转化方法，并阐明其协同控制技术原理。结果表明在烟气中同时添加臭氧和溴可以在有NO等污染物组分存在的前提下提高零价汞的氧化效率，为烟气汞高效吸收技术提供必要条件；3）针对零价汞的吸收需求，在波利顿吸收工艺基础上，研究了零价汞的吸收过程，揭示了利用硫酸汞吸收体系进行零价汞吸收的作用机制。结果表明，采用硫酸汞作为吸收剂比波利顿工艺的吸收剂吸收效果更好，回收效率更高；4）为了克服零价汞吸收过程中，烟气SO2对液相汞离子的还原再释放影响，本研究开发了基于硫碘循环的新吸收体系，可以实现对烟气中SO2和零价汞的同步吸收，并且显著降低了液相汞离子的还原再释放问题；5）针对实现有色金属冶炼烟气高硫前提下的零价汞捕集，研发了耐硫型的硫属汞吸附剂，探明了金属、硫形态变化对于零价汞捕集效率的影响及相关作用机制，并开发了有色冶炼矿粉原位改性制备高效汞吸附剂的新方法。6）最后针对进入到吸收系统的液相汞离子，开发了快速高容量纳米晶吸附材料，并基于多重金属回收资源化需求，开发了多重金属同步吸附及分离工艺。