一种微波硫酸协同阻滞脱除铜冶炼烟灰中二噁英类POPs的方法与流程

一种微波硫酸协同阻滞脱除铜冶炼烟灰中二噁英类pops的方法
技术领域
1.本发明属于化工技术领域，具体涉及一种微波硫酸协同阻滞脱除铜冶炼烟灰中二噁英类pops的方法。


背景技术：

2.随着现代工农业的快速发展，人们在追求经济价值的基础上，越来越重视安全高效、清洁环保的发展模式，非故意产生的持久性有机污染物（pops）尤其是二噁英等污染问题受到人们的广泛关注。pops是自然界存在的最难降解的有机污染物，最常见的有多氯代二苯并-对-二噁英（pcdds）、多氯代二苯并呋喃（pcdfs）、多氯联苯（pcbs）等，二噁英作为pops最重要的部分之一，具有极强的毒性，高毒性、持久性、生物积累性和远距离迁移性的特点，并且具有亲脂性，融入人体几乎不能自然排出体外，对人体具有致癌、致畸变和致突变的危害。其中的2,3,7,8-四氯代二苯并二噁英（2,3,7,8-tcdd）被公认为目前毒性最强的化合物。
3.二噁英种类繁多，无论是在化工生产行业还是在生活垃圾焚烧、医疗废物处理等方面都有排放。尤其在二次有色资源冶炼行业，再生铜生产作为中国二噁英排放量最多的行业之一，鼓风炉工艺产生的铜灰中含有大量的二噁英等污染物。针对固体废物中二噁英类污染物的脱除，国内外进行了大量的研究。经过多年的发展形成了焚烧法、热解法、超临界水氧化法、电化学脱氯技术、生物降解技术等方法。这些方法或多或少存在着一些缺点，如焚烧法和热解法虽然处理效果较好但是过程中伴随着二次污染并且高温环境对焚烧炉耐高温要求高；超临界水氧化法存在能耗高、装置易被腐蚀、反应机理不明确等问题，电化学脱氯技术电量消耗极大，生物降解技术处理程度低、过程缓慢的难点需要进一步克服。
4.专利公开号为cn 101293173 b的中国专利申请《一种处理飞灰中二噁英的方法》公开了一种经济、高效且不产生二次污染的降解垃圾焚烧炉飞灰中二噁英的方法，该方法用表面活性剂水溶液抽提飞灰中的二噁英，将脱水、过滤后含二噁英的抽提液加酸化剂进行酸化，然后在空气或富氧化空气下加热至30-100℃，借助于抽提液中金属离子催化作用促使二噁英降解，处理后二噁英等物质降解率达到70-99%。
5.中国专利cn 109437573 a公开了一种垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方将法，该发明将垃圾焚烧飞灰与废玻璃粉、酸洗污泥和白云石粉混合、压形，经高温熔融制备泡沫微晶玻璃，将飞灰中的二噁英高温裂解并将氯原子与碱土金属氧化物反应固化在泡沫微晶玻璃中，产生的烟气通过急冷装置迅速降至200℃以下，避免了残余氯化物再次合成二噁英。
6.本发明旨在提供一种适用性广泛的低温高效降解铜冶炼烟灰中二噁英类pops化合物的方法。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种微波硫酸协同阻滞脱除铜冶炼烟灰中二噁英类pops
的方法。
8.本发明的目的是这样实现的，一种微波硫酸协同阻滞脱除铜冶炼烟灰中二噁英类pops的方法，该方法具体如下：将铜冶炼烟灰经水润湿后，加入浓硫酸以及碳质粉料进行充分搅拌混合，静置6~12小时，得到混合料，在空气氛围下，将混合料置于微波管式加热炉内焙烧得到烧结渣和尾气，产生的尾气经吸收液收集处理后排出。
9.本发明的原理为:在空气氛围下，微波加热过程中，体系内浓硫酸分解产生三氧化硫，三氧化硫和碳质粉料在高温下发生反应产生so2，二氧化硫气体能够有效阻滞二噁英前驱物五氯酚（pcp）与氯结合形成二噁英的过程，以此实现烟灰中二噁英类upops高效脱除的目的。
10.本发明的有益效果为：本发明方法于微波管式炉中在低温条件下脱除铜冶炼烟灰中二噁英pops，铜冶炼烟灰中二噁英降解率高达99.95%。微波管式炉内套有石英玻璃管，能有效防止加热装置被腐蚀；通入空气对烟灰硫酸混合料进行焙烧，可将焙烧气体产物带出微波管式炉并且防止吸收液倒吸，有效保护加热装置。另外，焙烧产生的废气如so2、co2、cl2等依次经收集排出后依次通过氢氧化钠溶液以及水吸收处理后即可排入大气，不会造成环境污染。本发明方法过程简单易控制，产物清洁、污染小，能耗低，降解率高，适于在工业上广泛推广应用。
附图说明
11.图1是本发明微波硫酸协同阻滞脱除铜冶炼烟灰中pops的方法流程图。
具体实施方式
12.下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
13.本发明一种微波硫酸协同阻滞脱除铜冶炼烟灰中二噁英类pops的方法，如图1所示，往铜冶炼烟灰上喷洒一定量的水后，加入浓硫酸以及碳质粉料进行充分混合得到混合料，静置6~12小时后于微波管式加热炉内，通入空气或氧气进行焙烧，产生的so2、co2、cl2等尾气经吸收液收集处理后排出，焙烧产生的烧结渣铅、锌含量较高，可以用作铅锌冶炼原料进行二次利用。
14.喷洒的水量为烟灰质量的5-10%，浓硫酸添加的量为烟灰质量的0.5~1.0倍，碳质粉料添加的量为烟灰质量的3%~5%。
15.所述浓硫酸浓度为98%。
16.所述微波管式加热炉的微波功率为200~1000w，微波加热的频率为2450mhz。
17.所述微波管式加热炉的进气口与气源连接，出气口与气体收集装置连接。
18.焙烧方式为：在微波管式加热炉通入流量为20-50l/h的空气，加热至200-400℃，再保温1-3h。
19.混合料在50-120s内升温至200-400℃。
20.烟灰焙烧产生的尾气经收集后依次通过碱性溶液以及水吸收处理。
21.所述碱性溶液为15%~30%的氢氧化钠溶液。
22.所述碳质粉料为褐煤、烟煤或无烟煤中的一种或几种。
23.实施例1在铜冶炼烟灰中喷洒烟灰质量10%的水，润湿后，将烟灰、98%浓硫酸和褐煤按照100:50:3的质量比混合，充分搅拌成混合料，静置12小时。
24.取混合料1kg放入微波加热频率为2450mhz的管式微波加热装置，控制空气流量为25l/h，微波功率500w，加热至300℃并保温1小时得到烧结物和废气，废气中二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳和氯气等酸性气体使用20%氢氧化钠溶液进行吸收，为防止吸收不完全在氢氧化钠溶液后用水进行二次吸收。
25.对烧结物进行检测，烟灰中二噁英的降解率达到98.4%。
26.实施例2在铜冶炼烟灰中喷洒烟灰质量6%的水，润湿后，将烟灰、98%浓硫酸和褐煤按照100:60:3的质量比混合，充分搅拌成混合料，静置11小时。
27.取混合料1kg放入微波加热频率为2450mhz的管式微波加热装置，控制空气流量为30l/h，微波功率400w，加热至200℃并保温1小时得到烧结物和废气，废气中二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳和氯气等酸性气体使用20%氢氧化钠溶液进行吸收，为防止吸收不完全在氢氧化钠溶液后用水进行二次吸收。
28.对烧结物进行检测，烟灰中二噁英的降解率达到98.8%。
29.实施例3在铜冶炼烟灰中喷洒烟灰质量7%的水，润湿后，将烟灰、98%浓硫酸和褐煤按照30:20:1的质量比混合，充分搅拌成混合料，静置6小时。
30.取混合料1kg放入微波加热频率为2450mhz的管式微波加热装置，控制空气流量为35l/h，微波功率700w，加热至250℃并保温2小时得到烧结物和废气，废气中二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳和氯气等酸性气体使用15%氢氧化钠溶液进行吸收，为防止吸收不完全在氢氧化钠溶液后用水进行二次吸收。
31.对烧结物进行检测，烟灰中二噁英的降解率达到99.2%。
32.实施例4在铜冶炼烟灰中喷洒烟灰质量8%的水，润湿后，将烟灰、98%浓硫酸和褐煤按照30:25:1的质量比混合，充分搅拌成混合料，静置7小时。
33.取混合料1kg放入微波加热频率为2450mhz的管式微波加热装置，控制空气流量为40l/h，微波功率600w，加热至300℃并保温3小时得到烧结物和废气，废气中二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳和氯气等酸性气体使用15%氢氧化钠溶液进行吸收，为防止吸收不完全在氢氧化钠溶液后用水进行二次吸收。
34.对烧结物进行检测，烟灰中二噁英的降解率达到99.4%。
35.实施例5在铜冶炼烟灰中喷洒烟灰质量9%的水，润湿后，将烟灰、98%浓硫酸和褐煤按照100:60:4的质量比混合，充分搅拌成混合料，静置10小时。
36.取混合料1kg放入微波加热频率为2450mhz的管式微波加热装置，控制空气流量为20l/h，微波功率300w，加热至350℃并保温2.5小时得到烧结物和废气，废气中二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳和氯气等酸性气体使用15%氢氧化钠溶液进行吸收，为防止吸收不完全在氢氧化钠溶液后用水进行二次吸收。
37.对烧结物进行检测，烟灰中二噁英的降解率达到99.8%。
38.实施例6在铜冶炼烟灰用烟灰质量10%的水润湿后，将烟灰、98%浓硫酸和褐煤按照100:80:5的质量比混合，充分搅拌成混合料，静置9小时。
39.取混合料1kg放入微波加热频率为2450mhz的管式微波加热装置，控制空气流量为50l/h，微波功率800w，加热至400℃并保温2.5小时得到烧结物和废气，废气中二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳和氯气等酸性气体使用25%氢氧化钠溶液进行吸收，为防止吸收不完全在氢氧化钠溶液后用水进行二次吸收。
40.对烧结物进行检测，烟灰中二噁英的降解率达到99.95%。
41.实施例7在铜冶炼烟灰中加入烟灰质量8%的水，将烟灰、98%浓硫酸和烟煤按照100:70:4的质量比混合，充分搅拌成混合料，静置8小时。
42.取混合料1kg放入微波加热频率为2450mhz的管式微波加热装置，控制空气流量为35l/h，微波功率1000w，加热至400℃并保温1小时得到烧结物和废气，废气中二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳和氯气等酸性气体使用30%氢氧化钠溶液进行吸收，为防止吸收不完全在氢氧化钠溶液后用水进行二次吸收。
43.对烧结物进行检测，烟灰中二噁英的降解率达到99.71%。
44.实施例8在铜冶炼烟灰中加入烟灰质量6%的水，将烟灰、98%浓硫酸和无烟煤按照100:50:3的质量比混合，充分搅拌成混合料，静置12小时。
45.取混合料1kg放入微波加热频率为2450mhz的管式微波加热装置，控制空气流量为20l/h，微波功率900w，加热至200℃并保温2.5小时得到烧结物和废气，废气中二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳和氯气等酸性气体使用15%氢氧化钠溶液进行吸收，为防止吸收不完全在氢氧化钠溶液后用水进行二次吸收。
46.对烧结物进行检测，烟灰中二噁英的降解率达到99.58%。
47.实施例9在铜冶炼烟灰中加入烟灰质量6%的水，将烟灰、98%浓硫酸、无烟煤、褐煤按照100:63:1:2的质量比混合，充分搅拌成混合料，静置8小时。
48.取混合料1kg放入微波加热频率为2450mhz的管式微波加热装置，控制空气流量为35l/h，微波功率850w，加热至120℃并保温1.5小时得到烧结物和废气，废气中二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳和氯气等酸性气体使用15%氢氧化钠溶液进行吸收，为防止吸收不完全在氢氧化钠溶液后用水进行二次吸收。
49.对烧结物进行检测，烟灰中二噁英的降解率达到99.77%。
50.实施例10在铜冶炼烟灰中加入烟灰质量6%的水，将烟灰、98%浓硫酸和无烟煤按照100:68:3的质量比混合，充分搅拌成混合料，静置10小时。
51.取混合料1kg放入微波加热频率为2450mhz的管式微波加热装置，控制空气流量为40l/h，微波功率850w，加热至130℃并保温1.2小时得到烧结物和废气，废气中二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳和氯气等酸性气体使用25%氢氧化钠溶液进行吸收，为防止吸收不完全在
氢氧化钠溶液后用水进行二次吸收。
52.对烧结物进行检测，烟灰中二噁英的降解率达到99.49%。