本發明涉及一種利用銅冶煉廠尾礦渣漿液脫硫脫砷汞的方法，屬于煙氣凈化技術領域。
背景技術：
銅尾礦渣是銅冶煉過程中轉爐吹煉渣經浮選后最終產生的工業固體廢渣，我國每年產生約1000萬噸銅尾礦渣。銅尾礦渣是一種含有價金屬化合物的復合礦冶金渣，具有數量大、粒度細、類型繁多、成分復雜等特點。渣中含有Fe、Cu、Zn、Pb、Co、Ni、Mg、Al、Mn等多種有價金屬和Au、Ag等貴金屬。銅尾礦渣中氧化物的含量超過95%，主要礦物成分是鐵橄欖石（2FeO·SiO2）、磁鐵礦（Fe3O4）及一些脈石組成的無定形玻璃體。冶煉后尾礦渣中的銅主要以金屬銅、氧化銅形式存在，銅含量一般在0.5%以下，鐵主要以硅酸鹽和磁性氧化鐵的形式存在，渣中鐵的品位一般在40%左右，遠大于鐵礦石29.1%的平均工業品位。大量的銅尾礦渣由于難以有效利用而堆存在渣場，既占用土地又污染環境，同時也是巨大的資源浪費。隨著環境保護要求的提高和礦產資源的日益枯竭，如何回收利用這些寶貴的資源具有十分重要意義。
銅冶煉煙氣中含有二氧化硫、有機硫（甲硫醇，羰基硫，二硫化碳）、砷、汞等有毒有害的物質。二氧化硫和有機硫排到大氣中，嚴重危害人類的健康和生態環境；砷主要以三氧化二砷的形式存在，三氧化二砷別名砒霜，高毒性物質，為銅精煉過程產生的副產品，在煙氣中較難被脫除干凈，進入大氣會造成持續性的危害；汞有三種形態，氧化態汞(Hg2+)、顆粒態汞(Hgp)和元素態汞(Hg0)。氧化態和顆粒態的汞可以通過除塵、濕法洗滌或者干吸附劑注射的方法去除，而元素態汞由于其低熔點(-38.9℃)高平衡蒸汽壓(25℃時0.25Pa)以及低水溶性(25℃時60mg/m3)且在大氣中平均停留時間長達半年至2年，極易在大氣中通過長距離大氣輸送形成廣泛的汞污染等特點是煙氣汞中最難控制的一種形態。銅冶煉煙氣經過處理后尾氣中仍含有硫、汞和砷。因此煙氣脫硫脫砷汞是亟待解決的環境保護問題，具有重要的研究價值。
申請號為201410681329.9的專利“一種銅冶煉渣中回收銅、鐵和硅的方法”提出采用浮選和磁選回收赤鐵礦，通過活化浮選浸出回收含銅產品，過濾后得到含硅尾渣，該法的分離回收效率較低。申請號為201510484964.2的專利“處理銅渣的方法”提出銅渣經預處理后得到銅渣球團，銅渣球團在高溫下被還原，得到含有鐵銅合金粒的固體還原產物，再通過破碎和磁選處理得到鐵銅合金粒和尾渣，該方法具有較好的回收率，但對處理銅渣來說，設備要求高，能耗高，成本高，企業難以承受。上述的專利都只考慮到渣中物質的回收處理，其實尾礦渣本身就具有較高的利用價值，制成漿液可用于企業含汞、砷、有機硫和低濃度二氧化硫等物質尾氣的處理，吸收終點的沉淀底物集中，出售給水泥廠作為水泥的生產原料，上層吸收液中含有較高濃度鐵和鋅，通過化學法處理后分別得到含鐵物質和鋅。本發明結合地域性，企業情況和銅尾礦渣的組成成分提出一種利用銅冶煉廠尾礦渣脫硫脫砷汞的方法，充分地考慮了廢物資源利用的環保需求，符合實際情況，是一種環境保護和資源利用的新理念。
技術實現要素：
本發明目的在于提供一種利用銅冶煉廠尾礦渣漿液脫硫脫砷汞的方法，尾礦渣中的鐵，鋅，錳，銅等有價金屬具有催化氧化能力，在液相吸收反應過程中可催化氧化廢氣中的低濃度二氧化硫，有機硫，砷和汞等以脫除污染物，有機硫被氧化成含硫物質留在漿液中；二氧化硫被氧化為硫酸，硫酸可以進一步浸出尾礦渣中的鐵和鋅；三氧化砷被氧化為砷酸鐵沉淀；零價汞被氧化為二價汞離子留在溶液中；隨著反應的進行，固相中的鐵鋅元素被浸出，溶液中鐵離子和鋅離子的濃度不斷增加，隨之溶液的酸性增強，催化氧化能力逐漸提高；反應完成后，溶液靜置分層，底物回收集中送往水泥廠作為水泥生產原料，上層清液經處理后分別獲得含鐵物質和金屬鋅；本發明的技術方案如下：
（1）將銅冶煉廠尾礦渣和水混合配制漿液，煙氣與銅礦漿逆流接觸，吸收過程中煙氣與銅礦漿逆流接觸，隨著反應的進行銅礦漿pH值不斷下降，在pH值降低到1~4之間時，在銅礦漿中加入雙氧水進行反應；
（2）反應完成后將得到的混合物進行過濾，濾渣集中后送往水泥廠作為水泥的生產原料；在濾液中加入氯化鈉和銅冶煉廠尾礦渣調節濾液的pH到1.5~2.5之間，然后再加入雙氧水；并將溶液加熱至80~95℃之間，濾液中的鐵被沉淀下來，沉淀物集中后可送往煉鐵廠作為生產鐵的原料，去除沉淀物的溶液送去電解鋅，最終得到金屬鋅。
優選的，本發明所述煙氣溫度低于45℃，煙氣中氧氣濃度為5%~12%。
優選的，本發明所述銅冶煉廠尾礦渣的粒度為200目~300目，尾礦渣和水固液質量比為1:3~1:10。
優選的，本發明所述步驟（1）中雙氧水的質量百分比濃度為3%~30%，雙氧水的添加量為漿液體積的0.1%~10%。
優選的，本發明所述步驟（2）中雙氧水的質量百分比濃度為3%~30%，雙氧水的添加量為濾液體積的0.01%~10%。
優選的，本發明所述步驟（2）中氯化鈉的加入量為0.1~30g/L。
本發明的原理：
（1）脫硫原理如下：
SO2+H2O=H2SO3
H2SO3+O2=H2SO4
2Fe2++SO2+O2=2Fe3++SO42-
2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+
2Mn2++SO2+O2=2Mn3++SO42-
2Mn3++SO2+2H2O=2Mn2++SO42-+4H+
2Cu++SO2+O2=2Cu2++SO42-
2Cu2++SO2+2H2O=2Cu++SO42-+4H+
2FeO·SiO2+2H2SO4=2FeSO4+2H2O+SiO2
（2）脫砷脫汞原理：
2Fe3++Hg0?Hg2++2Fe2+
Fe3++Hg0?Hg++Fe2+
Hg2++SO42-→HgSO4↓(酸性)
Hg++SO42-→Hg2SO4↓(酸性)
2HgSO4+SO2+2H2O→Hg2SO4+4H+
3Fe3++H3AsO3+H2O→FeAsO4↓+2Fe2++5H+
（3）在pH值降低到1~4之間時，在銅礦漿中加入雙氧水進行反應，此時溶液中已經浸出了一些Fe2+和Fe3+，加入雙氧水后，部分二價鐵被氧化為三價鐵，明顯增強了溶液催化氧化脫硫脫砷汞的能力。
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
（4）反應終點除了難溶物磁性氧化鐵中的鐵外，固相中的鐵和鋅已經基本浸出；過濾后渣中主要含有氧化硅，硅酸鹽，磁性氧化鐵和其他雜質，濾渣集中后送往水泥廠作為水泥的生產原料。
（5）酸浸液中主要含有鋅，鐵兩種物質，加入氯化鈉，和尾礦渣調節溶液pH到1.5~2.5之間，氯化鈉的摩爾量為溶液中鐵離子摩爾量的10%~30%，加入適量3%~30%濃度雙氧水把溶液中二價鐵氧化為三價鐵，并將溶液加熱至80~95℃之間，酸浸液中鐵形成黃鈉鐵礬被沉淀下來，沉淀物集中后可送往煉鐵廠作為生產鐵的原料，沉淀后溶液送去電解鋅，最終得到金屬鋅。
黃鈉鐵礬法成礬原理：
3Fe2(SO4)3+6H2O=6Fe(OH)SO4+3H2SO4
4Fe(OH)SO4+4H2O=2Fe2(OH)4SO4+2H2SO4
2Fe(OH)SO4+2Fe2(OH)4SO4+Na2SO4+2H2O=Na2[Fe6(SO4)4(OH)12]+H2SO4
總反應式：
3Fe2(SO4)3+Na2SO4+12H2O=Na2[Fe6(SO4)4(OH)12]+6H2SO4
本發明的有益效果：
（1）銅尾礦渣是一種固體廢物，傳統的資源化利用方法成本太高，直接處理又會污染環境。本發明利用銅尾礦渣脫硫脫砷汞達到了以廢治廢的目的且脫除效率高。
（2）本發明在銅尾礦渣脫硫脫砷汞之后，可回收尾礦渣中的鐵和鋅資源且回收成本低。
（3）本發明在解決了廢渣廢氣處理問題的同時，又實現了廢渣資源化利用的目的，是一種污染控制的新理念。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發明做進一步描述，在以發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
本實施例中待處理煙氣的煙氣量為10000m3/h，煙氣中含SO2：1000mg/m3，有機硫：150mg/m3，汞：1.5mg/m3，砷：1.8mg/m3，O2：5%；冶煉煙氣經預處理后，煙氣溫度冷卻至40℃。
（1）將粒度為200目的銅冶煉廠尾礦渣和水按固液質量比為1:5的比例混合配制漿液，煙氣與銅礦漿逆流接觸，吸收過程中煙氣與銅礦漿逆流接觸，低濃度二氧化硫、有機硫、砷和汞被洗脫下來，隨著反應的進行銅礦漿pH值不斷下降，在pH值降低到1.5時，在銅礦漿中加入質量百分比濃度為20%的雙氧水進行反應，雙氧水的添加量為漿液體積0.5%；當達到反應終點；除了難溶物磁性氧化鐵中的鐵，固相中的鐵和鋅已經基本浸出。
（2）反應完成后將得到的混合物進行過濾，濾渣中主要含有氧化硅，硅酸鹽，磁性氧化鐵和其他雜質，濾渣集中后送往水泥廠作為水泥的生產原料；在濾液中主要含有鋅，鐵兩種物質，加入氯化鈉和銅冶煉廠尾礦渣調節濾液的pH到1.5之間，氯化鈉的加入量為1g/L；然后再加入質量百分比濃度為25%的雙氧水，把溶液中二價鐵氧化為三價鐵，雙氧水的添加量為濾液體積的0.01%；并將溶液加熱至80℃之間，濾液中的鐵被沉淀下來，沉淀物集中后可送往煉鐵廠作為生產鐵的原料，去除沉淀物的溶液送去電解鋅，最終得到金屬鋅。
通過實施上述方法，出口煙氣中SO2≤100mg/m3；有機硫≤30mg/m3；汞≤0.1mg/m3；砷≤0.5mg/m3。
實施例2
本實施例中待處理煙氣的煙氣量為5000m3/h，煙氣中含SO2：1500mg/m3，有機硫：200mg/m3，汞：2.0mg/m3，砷：1.6mg/m3，O2：8%；冶煉煙氣經預處理后，煙氣溫度冷卻至30℃。
（1）將粒度為250目的銅冶煉廠尾礦渣和水按固液質量比為1:7的比例混合配制漿液，煙氣與銅礦漿逆流接觸，吸收過程中煙氣與銅礦漿逆流接觸，低濃度二氧化硫、有機硫、砷和汞被洗脫下來，隨著反應的進行銅礦漿pH值不斷下降，在pH值降低到2.3時，在銅礦漿中加入質量百分比濃度為30%的雙氧水進行反應，雙氧水的添加量為漿液體積5%；當達到反應終點；除了難溶物磁性氧化鐵中的鐵，固相中的鐵和鋅已經基本浸出。
（2）反應完成后將得到的混合物進行過濾，濾渣中主要含有氧化硅，硅酸鹽，磁性氧化鐵和其他雜質，濾渣集中后送往水泥廠作為水泥的生產原料；在濾液中主要含有鋅，鐵兩種物質，加入氯化鈉和銅冶煉廠尾礦渣調節濾液的pH到2.0，氯化鈉的加入量為15g/L；然后再加入質量百分比濃度為3%的雙氧水，把溶液中二價鐵氧化為三價鐵，雙氧水的添加量為濾液體積的5%；并將溶液加熱至88℃之間，濾液中的鐵被沉淀下來，沉淀物集中后可送往煉鐵廠作為生產鐵的原料，去除沉淀物的溶液送去電解鋅，最終得到金屬鋅。
通過實施上述方法，出口煙氣中SO2≤100mg/m3；有機硫≤30mg/m3；汞≤0.1mg/m3；砷≤0.5mg/m3。
實施例3
本實施例中待處理煙氣的煙氣量為8000m3/h，煙氣中含SO2：2700mg/m3，有機硫：120mg/m3，汞：1.5mg/m3，砷：1.9mg/m3，O2：11%；冶煉煙氣經預處理后，煙氣溫度冷卻至35℃。
（1）將粒度為300目的銅冶煉廠尾礦渣和水按固液質量比為1:9的比例混合配制漿液，煙氣與銅礦漿逆流接觸，吸收過程中煙氣與銅礦漿逆流接觸，低濃度二氧化硫、有機硫、砷和汞被洗脫下來，隨著反應的進行銅礦漿pH值不斷下降，在pH值降低到4時，在銅礦漿中加入質量百分比濃度為3%的雙氧水進行反應，雙氧水的添加量為漿液體積10%；當達到反應終點；除了難溶物磁性氧化鐵中的鐵，固相中的鐵和鋅已經基本浸出。
（2）反應完成后將得到的混合物進行過濾，濾渣中主要含有氧化硅，硅酸鹽，磁性氧化鐵和其他雜質，濾渣集中后送往水泥廠作為水泥的生產原料；在濾液中主要含有鋅，鐵兩種物質，加入氯化鈉和銅冶煉廠尾礦渣調節濾液的pH到2.5，氯化鈉的加入量為30g/L；然后再加入質量百分比濃度為16%的雙氧水，把溶液中二價鐵氧化為三價鐵，雙氧水的添加量為濾液體積的10%；并將溶液加熱至95℃之間，濾液中的鐵被沉淀下來，沉淀物集中后可送往煉鐵廠作為生產鐵的原料，去除沉淀物的溶液送去電解鋅，最終得到金屬鋅。
通過實施上述方法，出口煙氣中SO2≤100mg/m3；有機硫≤30mg/m3；汞≤0.1mg/m3；砷≤0.5mg/m3。