我國有色金屬冶煉煙氣脫硫技術(shù)綜述

中國瑞林工程技術(shù)有限公司 徐才仁

我國有色金屬冶煉煙氣脫硫技術(shù)綜述

中國瑞林工程技術(shù)有限公司 徐才仁

有色金屬多與硫伴生成硫化礦，我國的有色金屬冶煉礦物原料多以硫化物形態(tài)存在。在有色冶煉工業(yè)中一般有火法和濕法兩種冶煉工藝，現(xiàn)在絕大部分采用火法處理硫化礦。硫化金屬礦經(jīng)過高溫焙燒使硫和金屬分離，硫轉(zhuǎn)化成SO2隨冶煉煙氣排出。因而在我國主要金屬如銅、鉛、鋅、鎳、鈷及貴金屬黃金等的火法冶煉過程中都會釋放出大量含SO2的煙氣，是造成我國大氣污染的污染源之一。根據(jù)我國有色金屬工業(yè)發(fā)展趨勢，在今后一段時間內(nèi)，我國的有色金屬冶煉仍將以火法冶煉為主，由此造成的大氣污染仍以顆粒物和SO2特別突出，且中小型有色金屬冶煉鍋爐（窯）在未來一段時間內(nèi)仍無法被取締，也無法被濕法冶煉所代替。因此，中小型有色金屬冶煉鍋爐（窯）煙氣的治理，尤其是煙氣中低濃度SO2的治理仍將是我國所面臨的突出問題。而隨著我國加入WTO組織和國家對大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的重新制定，國家對于SO2的污染越來越重視，在煙氣中脫硫仍是相當(dāng)長的一段時間內(nèi)最現(xiàn)實、最有效、最經(jīng)濟(jì)的處理方法。因此，研究和推廣簡單、經(jīng)濟(jì)、可行、實用且無二次污染的煙氣脫硫技術(shù)，對我國環(huán)境保護(hù)和全球氣候的好轉(zhuǎn)有著重大的意義。

一、有色冶煉煙氣脫硫的處理現(xiàn)狀

我國的有色金屬冶煉煙氣治理分兩部分，冶煉煙氣中高濃度的SO2用于冶煉煙氣制酸，而煙氣中的低濃度SO2則采用脫硫治理。目前，世界上已研究開發(fā)的煙氣脫硫技術(shù)達(dá)200多種，我國在有色冶煉煙氣脫硫的治理工作也已經(jīng)開展多年，取得了一定的成效。國內(nèi)使用比較普遍的脫硫技術(shù)，可分為濕法和干法兩種類型。

1.濕法處理技術(shù)。濕法處理技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，應(yīng)用較為廣泛的濕法煙氣脫硫技術(shù)包括麻石水膜除塵脫硫工藝、石灰石-石膏法、氧化鋅-酸解法、亞納循環(huán)吸收法、廢堿液吸收法、鈉堿法和氨酸法等。

（1）麻石水膜法。該法除塵有著巨大的市場，一般采用耐腐濁的麻石砌筑反應(yīng)池，利用水吸收煙氣中的SO2，但該方法只適合于處理含硫量較低的煙氣，而高含硫量的煙氣用此法很難達(dá)標(biāo)。

（2）石灰石-石膏法。該法以堿性的石灰石或石灰漿液與煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這也是目前世界上應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)之一。其核心處理裝置為吸收塔，該塔運行可靠。脫硫效率高達(dá)95%以上。但其反應(yīng)后產(chǎn)物容易造成二次污染。

（3）氧化鋅-酸解法。該法以含氧化鋅溶液作為吸收劑對煙氣中所含的SO2進(jìn)行吸收，完成吸收過程而產(chǎn)生的富含SO2的亞硫酸鋅溶液，通過酸解將亞硫酸鋅溶液中所含的SO2酸解出來，產(chǎn)生出純凈的SO2氣體，用于生產(chǎn)硫酸或液體SO2。其核心處理裝置為吸收塔，運行可靠，脫硫效率高達(dá)95%以上。這也是在我國鋅冶煉廠運用較為廣泛的脫硫技術(shù)，其循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益較好，無二次污染。尤其對于鋅冶煉企業(yè)的尾氣脫硫更為適用，吸收SO2后的產(chǎn)物（亞硫酸鋅溶液）可用做后續(xù)精煉的原料。目前在國內(nèi)已經(jīng)有幾套建成投產(chǎn)或在建，如：馳宏鋅鍺股份有限公司會澤冶煉廠煙化爐和多膛爐的尾氣氧化鋅-酸解法脫硫工藝（氣量140 000 Nm3/h）、中金嶺南丹霞冶煉廠回轉(zhuǎn)窯的尾氣氧化鋅-酸解法脫硫工藝（氣量70 410 Nm3/h）。

（4）海水脫硫法。該法在沿海地區(qū)有利用條件的冶煉廠等有著應(yīng)用空間，該法主要利用海水的弱堿性來脫硫，并且成本較低，有著較好的利用前景。

（5）亞納循環(huán)吸收法。該法主要利用Na2SO3吸收煙氣中SO2的生成NaHSO3，吸收液加熱分解除高濃度的SO2（進(jìn)一步加工成產(chǎn)品）和NaHSO3（用于循環(huán)使用）。

（6）氨-亞硫酸銨法。該法是以貧氨液吸收煙氣中的SO2而生成硫酸銨（化肥），其核心處理裝置為吸收塔，該裝置運行可靠，脫硫效率高達(dá)95%以上。這也是在我國有色冶煉廠運用較為廣泛的脫硫技術(shù)之一。

（7）鈉堿液吸收法。該法主要是利堿液和煙中SO2的反應(yīng)，或生成化肥，或中和后將廢水進(jìn)一步處理排放，在我國一些冶煉廠應(yīng)用該法較多。

（8）再生胺吸收解吸法。該法是先用特定的吸附劑對煙氣中所含SO2進(jìn)行吸附，將SO2吸附在溶液中，完成吸附過程而產(chǎn)生的富含SO2的吸附劑通過蒸汽進(jìn)行解吸SO2。產(chǎn)生出純凈的SO2氣體，用于生產(chǎn)硫酸或液體SO2；再生后的吸附劑重新回用于前段SO2吸附過程。這也是在我國冶煉廠中運用較為廣泛的脫硫技術(shù)，其循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益好，且無二次污染。目前在國內(nèi)已經(jīng)有幾套建成投產(chǎn)或在建，如：山東陽谷祥光銅業(yè)有限公司一期冶煉煙氣脫硫工程、貴鋁氧化鋁改擴(kuò)建鍋爐煙氣綜合治理工程（氣量920 000 Nm3/h），銅陵球團(tuán)脫硫工程（氣量260 000 Nm3/h）、云南錫業(yè)股份有限公司冶煉分公司冶煉煙氣綜合治理工程。

濕法脫硫由于整個煙氣脫硫過程為氣液反應(yīng)過程，反應(yīng)速度和反應(yīng)過程較快，吸收效果較好，因此目前國內(nèi)市場上80%以上的除塵脫硫裝置為濕法，但其缺陷為設(shè)備易堵塞和腐蝕情況較為嚴(yán)重，又有一部分脫硫工藝增加了反應(yīng)廢棄物，易產(chǎn)生二次污染，必須進(jìn)行妥善的后續(xù)處理，因此需要的運行費用較高。另外濕法脫硫工藝適用于水資源相對豐富的地區(qū)，對于水資源缺乏的地區(qū)，濕法脫硫技術(shù)的應(yīng)用將受到一定的限制。

2.干法脫硫技術(shù)。干法脫硫目前主要有活性焦脫硫、荷電干粉噴射脫硫、電化學(xué)方法脫硫等。

（1）活性焦煙氣脫硫法。該法主要是利用活性焦的吸附特性和催化特性使煙氣中SO2與煙氣中的水蒸氣和氧反應(yīng)生中H2SO4吸附在活性焦的表面，吸附SO2的活性焦加熱后再生，釋放出高濃度SO2氣體，解吸SO2的活性焦循環(huán)使用，高濃度SO2氣體可加工成硫酸、單質(zhì)硫等多種化工產(chǎn)品。

（2）荷電干粉噴射脫硫法。該法主要為石灰干粉高速通過高壓靜電電暈充電區(qū)，干荷粉電后波噴射到煙氣中，由于荷電干粉同性相斥，因此在煙氣中呈懸浮狀態(tài)，增加了與SO2反應(yīng)的機會，提高了脫硫效率，該技術(shù)為美國專利，我國目前尚未有實驗應(yīng)用。

（3）電化學(xué)方法脫硫法。該法主要利用氧化反應(yīng)，將煙氣中的SO2等分子波激活或電離，生成自由基，在與其他物質(zhì)反應(yīng)（如注入氨，生成化肥等），這種方法在我國部分地區(qū)已有案例。

干法脫硫設(shè)備相對簡單，而且反應(yīng)過程是在氣相中完成的，反應(yīng)產(chǎn)物為干態(tài)，因此不存在腐蝕等問題。脫硫過程中不消耗水，不存在廢水、廢渣等二次污染問題，但實際運用上由于技術(shù)和脫硫效果的原因，尚未得到大面積推廣應(yīng)用，有些尚停留在實驗室研究階段。

二、有色金屬火法冶煉煙氣脫硫的預(yù)測

目前，國內(nèi)外可采用防治冶煉尾氣SO2污染的途徑很多，但從技術(shù)、成本等方面綜合考慮，在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，在我國濕法脫硫仍是有色金屬火法冶煉尾氣脫硫的主要技術(shù)手段。但由于煙氣脫硫裝置投資大，因此對脫硫技術(shù)的選用要適合我國國情。要立足國情，盡可能因地制宜，利用本地資源，選用經(jīng)濟(jì)上合理，工藝流程簡單且可靠的脫硫技術(shù)。開發(fā)適合中小型企業(yè)的煙氣脫硫技術(shù)和成套設(shè)備具有重大的意義，尤其是在濕法脫硫的基礎(chǔ)上增加技術(shù)含量，提高脫硫效率，降低脫硫成本，都將是今后的工作方向，本文，筆者認(rèn)為應(yīng)從以下幾方面著手。

1.在企業(yè)繼續(xù)開展節(jié)能降耗研究，加大企業(yè)以轉(zhuǎn)型力度，從管理著手，提高冶煉技術(shù)水平，減少產(chǎn)品的冶煉初加工，增加產(chǎn)品的精加工，從而在管理環(huán)節(jié)減少二氧化硫的產(chǎn)生。

2.減少或關(guān)閉能耗大的且對環(huán)境污染大的小冶煉廠，相應(yīng)地減少小冶煉廠的數(shù)量和分散治理的難度。

3.增大對硫化礦的前期脫硫技術(shù)的研究，如對硫化礦實行前期化學(xué)脫硫、微生物脫硫，減少硫化礦的含硫量。

4.加大對有色金屬火法冶煉低濃度SO2尾氣脫硫技術(shù)的研究開發(fā)，對循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益高的脫硫技術(shù)加大推廣應(yīng)用力度。

5.加大對有色金屬濕法冶煉技術(shù)的研究與開發(fā)，從而相應(yīng)地減少尾氣的排放。

6.加大對現(xiàn)有的濕法煙氣脫硫技術(shù)研究，減少處理成本，實現(xiàn)廢物資源化利用。

7.在濕法煙氣脫硫技術(shù)上改善氣液接觸條件，增加傳質(zhì)接觸面積。

8.在現(xiàn)有的濕法煙氣脫硫技術(shù)上研究采用高效的液相脫硫反應(yīng)催化劑，進(jìn)一步強化傳質(zhì)，提高脫硫效率。

9.研究新型的防腐材料、防結(jié)垢材料及其在濕法煙氣脫硫裝置中的內(nèi)襯技術(shù)。

綜上，我國的有色金屬冶煉方式短期內(nèi)不會有太大的變化，仍將以火法冶煉為主，因此開發(fā)具有脫硫效果好，運行費用低，易于推廣利用的煙氣脫硫技術(shù)仍將是環(huán)保工作者的目標(biāo)和追求?？梢韵嘈牛S著高新技術(shù)和材料技術(shù)的不斷發(fā)展，在不斷改進(jìn)現(xiàn)有的脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上，必使氧化鋅-酸解法、再生胺吸收解吸法和氨-亞硫酸銨法等濕法脫硫技術(shù)在脫硫效果好，運行費用低，無二次污染方面有著長足發(fā)展，而且必將帶來煙氣脫硫技術(shù)的一次更新。

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