稀土冶炼尾气净化回收工艺研究
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摘 要：中国是稀土资源最丰富的国家之一，但在稀土加工过程中会产生大量的含氟废气、废水，后续处理相当困难。本文主要分析了稀土冶炼中的尾气问题，提出了尾气回收新的工艺方法、并阐述了相关原理、工艺流程和处理工艺的优点，旨在为稀土冶炼相关研究人员以及生产厂家提供参考。
关键词：冶炼尾气;净化回收;工艺方法
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.044
稀土酸法焙烧的尾气采用酸回收治理技术的研发起源于我国80年代，经过近二十年的发展特别是在2007年以后，较大的工业化应用才实现了突破，并已形成10条窑配套的8万吨世界上最大规模的稀土矿冶炼能力的生产线，目前已达到了年回收3万吨以上废酸回收规模。
在工艺主导路线上采用循环吸收、混冷降溫、深度净化等工业化技术手段（简称WXP），首先使冶炼尾气中的酸性物质的吸收和富集为可回收的浓度较高的混合酸，从而避免产生大量的低浓度酸性废水，同时尾气中有害物质得到高度净化和除雾消烟。所富集回收的混酸再通过特定混杂酸多级浓缩分离工艺（简称1.5AP），实现对废酸中有价物质硫酸及氟元素的回收和分离;氟酸将采用干湿混合循环法技术（简称FSI），生产白碳黑及各种氟化盐系列产品，包括氟化铝，氟化铵、氟化氢铵、冰晶石，同时可延伸氟化氢、氟硅酸等其它氟化物产品，在综合产品的出路上，70%回收硫酸直接回用于稀土企业焙烧工序，得到的优质氟盐及副产品外销，通过以上过程稀土冶炼尾气实现达标无害无烟化处理，酸性废水中有价物质全部实现回收利用，酸性废水可实现零排放。
1 技术方法
对于窑尾出口200～350℃高温含硫酸雾、氟、尘高腐蚀烟气，采用WXP气化除渣、高温冷激、混冷换热循环降温方法，使尾气及酸温度降低，并实现尾气中酸的浓相富集、稀相分级净化及回收，形成含氟、稀硫酸混合酸，混酸经破饱和及滤清预处理，达到所需浓度后，作为硫酸浓缩回收的原料使用。气体中的硫酸氟及二氧化硫通过后续的净化脱硫除雾设备再次得到深度净化实现无烟达标排放。在工程实施上，通过对现有尾气工艺及设备的全部改造和更新，满足高酸情况下对烟气的捕集和净化，并实现酸富集及正常喷淋及深度净化两种功能，并具备方便切换功能，一切以保障生产为主。如果为节能投资可考虑单系统，设备进行优化设计以减少维护。
2 工艺原理
HF+H2O====HF·H2O（通过氢键缔合力富集）
SiF4+2HF====H2SiF6（与尘中部分结合氟盐及胶性）
mHF+nH2SiF6+hH2O=====mHF.nH2SiF6.hH2O
SO3+H2O===H2SO4+Q（与水结合进入循环吸收液）
3 工艺流程
来自酸法焙烧窑的尾气通过铸铁下料三通进入气化分渣冷却器，再进入混合冷却塔除去部分烟尘和硫酸雾并移出大量显热与潜热，流出的高浓混酸液进入预沉、PP-PTFE滤清、破饱系统，将大量的胶性、固体物质除去，清混酸液循环喷淋、气化、富集，溢出酸送往70%硫酸浓缩回收系统。
一、二级降温吸收后的气体，然后到二、四级塔循环降温吸收，进一步将尾气中的大部分氟及少量硫酸吸收掉。尾气中残余的氟和微量硫酸雾以及部分二氧化硫由第三级脱硫器及双级高效除雾器处理，实现尾气无烟无害化，用风机由烟囱排出，详细流程参见附图。
少量新水通过水稳流系统逆向补入分级增浓，以形成40%混酸的形式回收，此时新水的补入不再向原有净化喷淋工艺那样作为冷却吸收剂使用，而仅作为富集制酸剂使用，除夏季外其它季节基本不使用水，与传统技术有着本质的不同。
在多系统的工艺设计时其基本流程原理一样，但系统配置不同必须考虑大系统的具体优点和缺点。即要考虑单元的可调节性也要考虑大系统的集中化优势，发挥集中焙烧的优势。
4 结束语
随着社会对稀土资源需求量的持续增加，稀土产量随之递增，其精矿冶炼中产生的尾气所带来的环境问题也随之而来，并成为制约现代稀土行业发展的一个重要因素。虽然我国政府已经加强了对稀土冶炼中尾气污染治理的研究，提出了很多回收技术，也取得了一定的成效，但国家还是有必要持续加强对稀土企业的监管，确保其相关治理措施落实到位，促进稀土工业的可持续发展。
参考文献：
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[3]杨西萍.稀土冶炼尾气中氟盐回收工艺研究[J].山东工业技术，2018（23）：24.
作者简介：杨西萍（1966-），女，甘肃兰州人，本科，教授，研究方向：有机化工技术。
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