銅冶煉煙氣制酸過程中產(chǎn)生的污酸是一種高酸性、高毒性的工業(yè)廢水，其典型特征包括：

強(qiáng)酸性：硫酸濃度通常為5-15%，pH值普遍低于1.0；

復(fù)合污染：含砷（200-500mg/L）、氟（100-300mg/L）、氯（500-2000mg/L）及銅、鉛、鋅等重金屬；

處理難點：傳統(tǒng)石灰中和法每處理1噸污酸產(chǎn)生0.8-1.2噸危險廢渣，且無法回收有價值組分。

隨著《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放準(zhǔn)》（GB 16171-2012）的實施，要求出水砷濃度≤0.5mg/L、硫酸回收率≥80%，促使低壓蒸餾技術(shù)成為實現(xiàn)污酸資源化的關(guān)鍵路徑。

低壓蒸餾技術(shù)原理與工藝創(chuàng)新

核心技術(shù)機(jī)理

低壓蒸餾通過真空系統(tǒng)將操作壓力降至20-50kPa，使水的沸點降低至60-80℃，形成低溫蒸發(fā)環(huán)境：

分餾效應(yīng)：利用硫酸-水體系共沸點差異（1atm下338℃），在低壓條件下實現(xiàn)硫酸與水的分離；

梯度濃縮：污酸經(jīng)多效蒸發(fā)后，硫酸濃度可從5%提濃至40-60%，回收率高達(dá)85-90%。

關(guān)鍵工藝單元

預(yù)處理系統(tǒng)

旋流除雜：去除>10μm的懸浮顆粒，防止蒸發(fā)器結(jié)垢；

硫化脫砷：投加Na?S使污酸中As3?轉(zhuǎn)化為As?S?沉淀，砷去除率>95%。

多效蒸餾裝置

效數(shù)設(shè)計：采用3-5效串聯(lián)，末效真空度維持25-30kPa；

材料選擇：石墨或PTFE襯里蒸發(fā)器，耐受pH<1、cl?>1000mg/L的腐蝕環(huán)境。

冷凝回收系統(tǒng)

分級冷凝：一級冷凝回收60-70℃餾分（純水），二級冷凝收集含氟氯化物廢水；

酸霧控制：玻璃纖維除霧器捕集粒徑>3μm的酸霧，排放濃度<20mg/m3。

工程應(yīng)用與效能分析

典型項目參數(shù)

云南某銅冶煉企業(yè)采用"硫化預(yù)處理-四效蒸餾"工藝處理200m3/d污酸：

運行指標(biāo)：進(jìn)料硫酸濃度8%、砷濃度280mg/L；產(chǎn)出濃硫酸濃度52%、砷含量<1mg/L；

經(jīng)濟(jì)性：噸酸處理成本約180元，較傳統(tǒng)石灰法降低40%，硫酸回用價值達(dá)320元/噸。

技術(shù)優(yōu)勢對比

減量化：廢渣產(chǎn)量減少90%，危險廢物處置費用下降75%；

資源化：回收硫酸純度>98%，可直接回用于制酸系統(tǒng)；

低碳性：相比常壓蒸發(fā)，能耗降低50-60%（蒸汽消耗<0.5t/t廢水）。

技術(shù)瓶頸與發(fā)展趨勢

現(xiàn)存挑戰(zhàn)

膜污染控制：氟氯離子在蒸發(fā)過程中形成CaF?、PbCl?等結(jié)晶體，導(dǎo)致傳熱效率下降30-40%；

砷深度脫除：蒸餾殘液中殘留的有機(jī)砷（如DMA）需結(jié)合臭氧氧化處理。

創(chuàng)新方向

耦合工藝開發(fā)

"低壓蒸餾+電滲析"組合：利用離子交換膜選擇性分離Cl?/SO?2?，提升硫酸品質(zhì)；

"預(yù)硫化-蒸餾-結(jié)晶"三聯(lián)工藝：同步回收硫化銅渣（Cu>50%）和硫酸鈉晶體。

智能化升級

基于數(shù)字孿生的蒸發(fā)參數(shù)動態(tài)優(yōu)化，使蒸汽利用率提高15-20%；

采用量子點傳感器在線監(jiān)測砷形態(tài)變化，實現(xiàn)精準(zhǔn)加藥控制。

結(jié)論

低壓蒸餾技術(shù)通過低溫蒸發(fā)與組分分離的協(xié)同作用，為銅冶煉污酸處理提供了減量化-資源化-無害化的綜合解決方案。未來需重點突破抗結(jié)垢蒸發(fā)材料與智能控制系統(tǒng)的融合應(yīng)用，推動該技術(shù)向"近零排放"目標(biāo)發(fā)展，助力冶金行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型。