湘鋼燒結(jié)機煙氣脫硫石膏品質(zhì)控制關(guān)鍵及綜合利用前景

姚超良 王芳（永清環(huán)保股份有限公司，湖南 長沙410005）

一、引言

《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》明確提出了“十一五”期間，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%等約束性指標(biāo)。2009年全國重點統(tǒng)計的鋼鐵企業(yè)SO2排放量為110萬噸，占全國SO2排放總量的4.74%，其中燒結(jié)工段SO2排放量約占鋼鐵企業(yè)SO2排放量的60%以上。而且目前國內(nèi)燒結(jié)煙氣基本都沒有經(jīng)過凈化裝置直接外排，因此控制燒結(jié)煙氣SO2外排量是目前鋼鐵企業(yè)污染控制的重點，也是國家環(huán)境保護的重點之一。

燒結(jié)機煙氣其煙氣量，煙氣溫度，SO2含量以及其它煙氣成分與燃煤火電廠鍋爐煙氣基本一致，目前應(yīng)用在燒結(jié)機煙氣脫硫工程上的工藝技術(shù)基本都是從燃煤火電廠煙氣脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對燒結(jié)機煙氣特性改進而成的。經(jīng)眾多工程實例證明，在燃煤火電廠煙氣脫硫工程中廣泛采用的石灰石/石膏濕法煙氣脫硫工藝技術(shù)在燒結(jié)機煙氣脫硫工程中同樣適用。在經(jīng)過對多種脫硫工藝廣泛比選的基礎(chǔ)上，湘鋼360m2燒結(jié)機煙氣脫硫工程最終采用了石灰石/石膏濕法（空塔噴淋）煙氣脫硫工藝。此種工藝副產(chǎn)物為脫硫石膏（CaSO4·2H2O），因湘鋼地處城市中央，沒有足夠場地填埋或堆放，必需對脫硫石膏進行綜合利用。

二、影響燒結(jié)機煙氣脫硫石膏品質(zhì)的因素

湘鋼燒結(jié)機煙氣脫硫石膏是脫硫劑石灰石與煙氣中的SO2反應(yīng)，然后被強制氧化而生成的石膏晶體。它的主要成分為二水硫酸鈣，主要反應(yīng)式如下：

在吸收塔漿池部分的過飽和石膏漿液經(jīng)石膏排出泵輸送至旋流器進行一級固液分離后，進入真空皮帶脫水機，最終得到含水量＜10%的副產(chǎn)物石膏。

在湘鋼360m2燒結(jié)機煙氣脫硫工程調(diào)試運行過程中發(fā)現(xiàn)，副產(chǎn)品脫硫石膏的品質(zhì)主要決定于以下幾個因素：

1）脫硫吸收劑石灰石品質(zhì)

實驗研究表明，在煙氣脫硫系統(tǒng)中，石灰石活性主要有2個方面的控制因素：

1）石灰石顆粒的質(zhì)量比表面積。質(zhì)量比表面積就越大，其反應(yīng)速率也就越大，質(zhì)量比表面積由粒徑?jīng)Q定，一般要求石灰石粒徑大于50μm；

2）石灰石中有效成分CaO含量。一般要求石灰石中CaO含量大于50%。

湘鋼脫硫吸收劑石灰石主要來自于永州東安礦，所供石灰石價廉質(zhì)優(yōu)，CaO含量＞53%，折CaCO3含量＞91.38%。采用此種石灰石作為燒結(jié)機煙氣脫硫劑，其Ca：S比可以控制在1.025以下。

2）漿池結(jié)晶生成物控制方法

湘鋼360m2燒結(jié)機煙氣脫硫項目采用的湖南永清環(huán)保股份有限公司的專利技術(shù)-一種漿池結(jié)晶生成物控制方法 （專利號：ZL2009 2 0064042.6），嚴(yán)格控制漿池反應(yīng)pH值、反應(yīng)時間、氧化空氣量、溫度等參數(shù)。該控制方法下所形成的石膏晶體粒徑合適，石膏純度高，既有利于石膏脫水，又能保證石膏品質(zhì)。

燒結(jié)煙氣中雖然粉塵含量較少，但是其粉塵中含F(xiàn)e2+，Al3+，Zn2+等成分較高，在吸收塔漿池中，這些離子將會形成氟化絡(luò)合物，吸附在石灰石顆粒表面，阻止石灰石進一步反應(yīng)，實驗及計算模型表明，控制漿池pH值在5.5以上能有效避免氟化絡(luò)合物對石灰石活性的干擾。同時為了防止塔內(nèi)結(jié)垢的產(chǎn)生，影響石膏晶體的生長，pH值應(yīng)控制在6.2以下。漿液pH值的控制主要通過控制石灰石漿液加入量來實現(xiàn)。

因燒結(jié)煙氣中O2含量高，一般達到10%以上，在SO2被吸收的生成CaSO3過程中，30%以上的CaSO3被燒結(jié)煙氣中的O2氧化，燒結(jié)煙氣脫硫石膏的氧化效果優(yōu)于電廠煙氣脫硫石膏。

3）石膏漿液在吸收塔內(nèi)停留時間

實驗表明，石膏漿液在吸收塔漿池停留時間應(yīng)控制在4min左右，太長時間會過飽和形成結(jié)垢，漿液的密度應(yīng)控制在1050～1200kg/m3。

4）氧化效果的控制

亞硫酸鈣需被氧化為硫酸鈣才不會再吸收塔漿池部分形成混合結(jié)垢，氧化效果的好壞直接影響到脫硫效率與石膏脫水效果。一般采用氧化空氣噴槍的形式，打散氧化空氣與漿液充分接觸。如采用氧化空氣布管的方式，則所供氧化空氣量應(yīng)增加30%。

5）Cl-和金屬離子平衡

燒結(jié)脫硫系統(tǒng)通過外排廢水來維持整個系統(tǒng)的Cl-和金屬離子平衡。Cl-超標(biāo)對吸收塔內(nèi)金屬件腐蝕嚴(yán)重，重金屬超標(biāo)會影響石膏結(jié)晶，影響脫水效果和脫硫效率。

6）真空皮帶脫水機的運行控制

真空皮帶脫水機運行控制首先要保證一定的真空度，其次要對濾餅充分沖洗，確保濾餅Cl-含量低于100ppm。

表1石膏漿液品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參考表

表2湘鋼360m2燒結(jié)機煙氣脫硫石膏與天然石膏關(guān)鍵成分比較

三、燒結(jié)煙氣脫硫石膏品質(zhì)及綜合利用前景

1、燒結(jié)煙氣脫硫石膏品質(zhì)

因石膏脫水系統(tǒng)在工藝流程和設(shè)備選型方面均十分成熟，所以石膏品質(zhì)控制關(guān)鍵在于進入脫水系統(tǒng)的石膏漿液質(zhì)量的控制。石膏漿液的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參考見表1。

從上表可以看出，燒結(jié)廠脫硫石膏漿液品質(zhì)更優(yōu)于電廠脫硫石膏漿液品質(zhì)，這也意味著燒結(jié)廠脫硫石膏其綜合利用價值較電廠脫硫石膏更高。上述表明,燒結(jié)脫硫石膏的品質(zhì)相對較高,在綜合利用上受標(biāo)準(zhǔn)限制小,利用的空間更大

湘鋼脫硫石膏與天然石膏關(guān)鍵成分比較見表2。

由上表可知，燒結(jié)煙氣脫硫石膏品質(zhì)優(yōu)于商品天然石膏。且由于脫硫石膏粒徑大部分集中在30～50μm，無需再破碎研磨，綜合利用價值更高。

2、燒結(jié)煙氣脫硫石膏綜合利用

燒結(jié)煙氣脫硫石膏能用于制作水泥緩凝劑、石膏板、建筑石膏磚、石膏模具、土壤改良劑等。

湘鋼360m2燒結(jié)機煙氣脫硫石膏主要銷售給湘潭泰山石膏板廠用于制作紙面石膏板。

四、結(jié)語

試驗結(jié)果及工程案例表明：大部分天然石膏都能用燒結(jié)煙氣脫硫石膏代替使用，且燒結(jié)脫硫石膏具有純度高、不需破碎、價格低廉的特點。相信在政府部分的支持下，脫硫石膏將得到更大、更廣的應(yīng)用。