常規(guī)濕法煉鋅煙氣脫硫的選擇及應(yīng)用

李 江

（湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司，湖南衡陽 421513）

·環(huán) 保·

常規(guī)濕法煉鋅煙氣脫硫的選擇及應(yīng)用

李 江

（湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司，湖南衡陽 421513）

目前煙氣脫硫基本上是采用濕法脫硫工藝，主要的方法有石灰石－石膏法、氨法、氧化鎂法、雙堿法、鈉堿法、氧化鋅法等，脫硫效率都可以達(dá)到90%以上。氧化鋅法是后期發(fā)展起來的用于鉛鋅冶煉企業(yè)的脫硫工藝，國內(nèi)應(yīng)用較少，一直處于摸索試驗(yàn)中。根據(jù)某公司的實(shí)際生產(chǎn)情況，從以上6種脫硫工藝中選擇了氧化鋅法脫硫工藝，在細(xì)節(jié)處調(diào)整和改進(jìn)，使得生產(chǎn)順暢，煙氣能夠達(dá)標(biāo)排放。

SO2；煙氣脫硫；氧化鋅

當(dāng)前，我國環(huán)境問題日益突出，國家加大環(huán)保整治力度，明確了“保障民生安全、控制工業(yè)污染源、治理歷史遺留污染”三大主要任務(wù)，對于環(huán)保不達(dá)標(biāo)企業(yè)按照“關(guān)停淘汰一批、集中整合一批、提升改造一批、限期治理一批”的原則進(jìn)行治理。對于企業(yè)而言，就必須增加環(huán)保措施，換取企業(yè)生存的空間。

1 揮發(fā)窯及多膛爐煙氣現(xiàn)狀

湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司第四冶煉廠是采用常規(guī)濕法煉鋅工藝，設(shè)有揮發(fā)窯1臺及多膛爐2臺，煙氣具體參數(shù)及成分見表1、表2、表3。根據(jù)《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB25466－2010）》：現(xiàn)有污染源除制酸尾氣之外的其它爐窯煙氣SO2排放限值定為1 000 mg／m3，新建污染源除制酸尾氣之外的其它爐窯煙氣SO2排放限值定為600mg／m3，因此必須采取脫硫措施，全面削減SO2排放量，做到達(dá)標(biāo)排放。

表1 揮發(fā)窯及多膛爐煙氣參數(shù)

表2 煙氣成分 %

表3 煙塵成分 %

2 脫硫工藝的選擇

2.1 石灰石－石膏法

石灰石－石膏濕法脫硫工藝采用石灰石作為脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌制成吸收劑漿，也可以將石灰石直接濕磨成石灰石漿液制成吸收劑漿液。在吸收塔內(nèi)，吸收劑與煙氣接觸混合，煙氣中的SO2與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的細(xì)小液滴，經(jīng)加熱器加熱升溫后排入煙囪。

主要反應(yīng)過程：

石灰石－石膏濕法脫硫工藝適用于任何含硫量的煙氣脫硫，脫硫效率可達(dá)到90%～95%，且吸收劑漿液可進(jìn)行循環(huán)利用，鈣的利用率可達(dá)90%。一般應(yīng)用于燃煤發(fā)電廠等大型企業(yè)進(jìn)行煙氣脫硫。

石灰石－石膏濕法脫硫工藝的缺點(diǎn)：

1.反應(yīng)過程中pH值比較難以控制，易結(jié)晶堵塞管道和設(shè)備。

2.副產(chǎn)品很難達(dá)標(biāo)，從而造成大量的渣料堆存。

2.2 氨法

氨法脫硫工藝?yán)冒币何諢煔庵械腟O2生成亞硫酸銨溶液，并在富氧條件下將亞硫酸氨氧化成硫酸銨，再經(jīng)加熱蒸發(fā)結(jié)晶析出硫酸銨，過濾干燥后得化肥產(chǎn)品。主要包括吸收過程、氧化過程和結(jié)晶過程。

主要反應(yīng)過程：

氨法脫硫工藝脫硫效率可達(dá)到95%～99%。整套脫硫系統(tǒng)簡單，設(shè)備體積小，能耗低，不易產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。氨法脫硫技術(shù)在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用普遍，特別是對于自身副產(chǎn)液氨或有廢氨水的企業(yè)來說，可以利用液氨或廢氨水作為脫硫吸收劑，達(dá)到用廢水治理廢氣的目的，副產(chǎn)品的銷售收入還可以給脫硫裝置帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。

氨法脫硫工藝的缺點(diǎn)：

1.吸收劑昂貴，運(yùn)行成本較高。

2.若用于鉛鋅冶煉企業(yè)，所產(chǎn)副產(chǎn)品中含有重金屬離子，不能用于農(nóng)業(yè)用化肥。

2.3 氧化鎂法

氧化鎂法脫硫工藝是以氧化鎂為脫硫吸收劑，氧化鎂經(jīng)熟化反應(yīng)制成一定濃度的氫氧化鎂漿液，氫氧化鎂漿液經(jīng)由泵打入塔內(nèi)的霧化裝置，在吸收塔內(nèi)，被霧化成細(xì)小液滴的吸收劑與煙氣混合接觸，與煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)最終生成MgSO3，將煙氣中的SO2脫除。生成的MgSO3根據(jù)不同的情況，可以采用兩種不同的處理工藝：其一是將MgSO3進(jìn)一步氧化為硫酸鎂，直接隨脫硫廢水外排或濃縮制七水硫酸鎂外售；另一種方式是將MgSO3送至焚燒爐得到SO2和氧化鎂，SO2進(jìn)一步制取硫酸，氧化鎂循環(huán)利用。

主要反應(yīng)過程：

氧化鎂法脫硫工藝脫硫效率可達(dá)到95%～98%。適用范圍廣，對高硫煤和重油等燃料產(chǎn)生的煙氣均能適用，且不會產(chǎn)生二次污染。

氧化鎂法脫硫工藝的缺點(diǎn)：

1.如直接外排硫酸鎂，則流程簡單，但運(yùn)行成本高。

2.如進(jìn)一步制取七水硫酸鎂或焚燒制取氧化鎂及SO2，則投資大，流程長。

2.4 雙堿法

雙堿法一般指的是鈉－鈣雙堿法，雙堿法煙氣脫硫工藝是先利用鈉堿作為脫硫劑吸收SO2，然后用石灰或石灰石將吸收了SO2的溶液進(jìn)行再生，再生液打回脫硫塔內(nèi)循環(huán)使用，而SO2以亞硫酸鈣和石膏的形式析出。脫硫工藝主要包括5個部分：（1）吸收劑制備與補(bǔ)充；（2）吸收劑漿液噴淋；（3）塔內(nèi)霧滴與煙氣接觸混合；（4）再生池漿液還原鈉基堿；（5）石膏脫水處理。

主要反應(yīng)過程：

雙堿法脫硫工藝脫硫效率可達(dá)到95%左右。較好地解決了管道和設(shè)備腐蝕和堵塞的問題，適合中小型鍋爐煙氣脫硫。

雙堿法脫硫工藝的缺點(diǎn)：

1.工藝比較復(fù)雜。

2.副產(chǎn)品指標(biāo)不好，易造成大量渣堆存。

2.5 鈉堿法

鈉堿法脫硫工藝是以氫氧化鈉為吸收劑，吸收SO2經(jīng)反應(yīng)后生成NaHSO3，NaHSO3與NaOH反應(yīng)生成Na2SO3并析出結(jié)晶，再經(jīng)濃縮、脫水、干燥、包裝生產(chǎn)出無水亞硫酸鈉產(chǎn)品。

主要反應(yīng)過程：

鈉堿法脫硫工藝脫硫效率可達(dá)到95%～98%。湖南永清環(huán)保股份有限公司對鈉堿法脫硫工藝進(jìn)行了改進(jìn)，利用亞硫酸鈉與亞硫酸氫鈉的溶解度差異以及氫氧化鈉與亞硫酸氫鈉反應(yīng)熱，使結(jié)晶過程在不消耗蒸汽的條件下完成，節(jié)省了蒸汽消耗，并在株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司成功應(yīng)用。

鈉堿法脫硫工藝的缺點(diǎn)：

1.吸收劑價(jià)格高，運(yùn)行成本大。

2.副產(chǎn)品無水亞硫酸鈉難以達(dá)標(biāo)，對銷售存在影響。

2.6 氧化鋅法

氧化鋅法脫硫工藝是采用氧化鋅漿液吸收煙氣中的SO2，首先生成亞硫酸鋅（ZnSO3·5／2H2O），然后與煙氣中氧氣及鼓入空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成硫酸鋅溶液。

主要反應(yīng)過程：

氧化鋅法脫硫工藝脫硫效率可達(dá)到95%以上。工藝采用氧化鋅粉為吸收劑，在鉛鋅冶煉企業(yè)具有獨(dú)有優(yōu)勢，可大幅降低運(yùn)行成本。

氧化鋅法脫硫工藝的缺點(diǎn)：

1.氧化鋅漿液粘度較大，存在管路堵塞問題。

2.生成的硫酸鋅溶液進(jìn)入浸出系統(tǒng)處理，亞硫酸鋅的氧化率不達(dá)標(biāo)就會引起SO2二次污染，其反應(yīng)方程式為：

2.7 工藝選擇

經(jīng)以上六種脫硫工藝的對比，結(jié)合水口山有色金屬集團(tuán)有限公司的實(shí)際生產(chǎn)情況，選擇了氧化鋅法脫硫工藝。在20世紀(jì)80年代初，該公司與中南礦冶學(xué)院等單位合作進(jìn)行研究，提出“氧化鋅煙灰脫硫及脫硫副產(chǎn)物綜合利用”課題，并建立了8 000 m3／h煙氣量的工業(yè)性試驗(yàn)裝置，但因若干關(guān)鍵技術(shù)問題未解決而未能工業(yè)應(yīng)用?，F(xiàn)氧化鋅法脫硫工藝已經(jīng)日漸成熟，并在國內(nèi)多家有色金屬冶煉企業(yè)得到運(yùn)用。雖然還存在一些問題，但經(jīng)過工藝調(diào)整和改進(jìn)，可以做到生產(chǎn)順暢，煙氣達(dá)標(biāo)排放。

氧化鋅法脫硫工藝在該公司運(yùn)用的優(yōu)勢：

1.脫硫劑不需外購，可利用多膛爐脫氟氯的氧化鋅以及鉛系統(tǒng)的氧化鋅，大幅降低運(yùn)行成本。

2.脫硫后的漿液為氧化鋅和硫酸鋅混合液，含少量亞硫酸鋅，可送往浸出系統(tǒng)進(jìn)行處理，不產(chǎn)生廢渣。

3.不需要建設(shè)脫硫副產(chǎn)物處理設(shè)施，可節(jié)省建設(shè)投資，同時也降低運(yùn)行成本。

4.產(chǎn)生的廢水少，可并入原有廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

3 氧化鋅法脫硫工藝調(diào)整與改進(jìn)

根據(jù)煙氣條件以及實(shí)際生產(chǎn)情況，公司氧化鋅法脫硫工藝主要包括4個部分：（1）煙氣輸送系統(tǒng)；（2）水洗脫氟氯系統(tǒng)；（3）制漿系統(tǒng)；（4）煙氣脫硫及氧化系統(tǒng)。工藝流程如圖1所示

圖1 氧化鋅脫硫工藝流程圖

3.1 煙氣輸送系統(tǒng)

需要處理的煙氣為1臺揮發(fā)窯和2臺多膛爐產(chǎn)生的尾氣，需要將三股煙氣匯總后送至脫硫系統(tǒng)，統(tǒng)籌考慮整個系統(tǒng)的壓力，合理布設(shè)風(fēng)機(jī)。

3.2 水洗脫氟氯系統(tǒng)

揮發(fā)窯和多膛爐尾氣煙塵中含氟、氯較高，在溶液中氟、氯的脫除困難，為了避免氟、氯進(jìn)入硫酸鋅溶液給鋅電解造成不良影響，在脫硫前將煙氣水洗脫氟氯。

為了減小系統(tǒng)阻力，降低系統(tǒng)能耗，采用空塔進(jìn)行脫除氟氯。洗滌液進(jìn)入沉降槽，沉降底流定期壓濾，壓濾清液和沉降上清液送集液槽，濾渣回焙燒系統(tǒng)。集液槽中廢水可循環(huán)使用，當(dāng)氟、氯等雜質(zhì)離子富集到一定程度，排放至廢水處理系統(tǒng)。

3.3 制漿系統(tǒng)

采用濕式球磨制漿系統(tǒng)，將漿液送至脫硫區(qū)域的漿液中間槽，再由漿液中間槽將制好的漿液根據(jù)系統(tǒng)需要送至脫硫塔內(nèi)。

3.4 煙氣脫硫及氧化系統(tǒng)

脫硫及氧化系統(tǒng)采用兩級吸收塔：一級采用氧化鋅動力波吸收，二級采用空塔堿液吸收。當(dāng)動力波吸收塔未滿足脫硫效率使煙氣中SO2超標(biāo)時，可將二級塔開啟，平時停開。一級脫硫塔為塔槽一體結(jié)構(gòu)，循環(huán)槽內(nèi)設(shè)置攪拌裝置，氧化空氣通入循環(huán)槽內(nèi)，經(jīng)反應(yīng)生成硫酸鋅溶液送往浸出中浸槽。脫硫后煙氣設(shè)置在二級脫硫塔頂部的排煙管排空。

4 運(yùn)行情況及注意問題

氧化鋅煙氣脫硫工程于2013年8月底完工，9月2日運(yùn)行，至2014年1月已運(yùn)行4個多月，整個系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好。由于浸出每天處理氧化鋅可達(dá)100 t／d，因此氧化鋅漿液（含固量20%左右）可以不循環(huán)使用，吸收劑量遠(yuǎn)大于脫硫需要量，使脫硫效率達(dá)到最高且不會產(chǎn)生管路堵塞現(xiàn)象。經(jīng)儀器檢測，SO2排放濃度為400 mg／m3以下，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。氧化鋅浸出槽面未發(fā)現(xiàn)有刺鼻氣味，可判斷亞硫酸鋅的氧化率達(dá)標(biāo)，未產(chǎn)生SO2二次污染。

為了使氧化鋅煙氣脫硫系統(tǒng)更好地運(yùn)行，需注意以下幾點(diǎn)：

1.定期對管路進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保管路暢通。

2.空塔預(yù)洗系統(tǒng)可適當(dāng)添加水玻璃，可達(dá)到更好的固氟效果。

3.煙氣中含氟氯，有較強(qiáng)腐蝕性，需做好設(shè)備防腐。

4.有害雜質(zhì)元素要及時開路，避免對鋅電解系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

5.煙氣中含大量飽和水蒸汽，在排放口形成白霧，建議進(jìn)一步整改。

5 結(jié) 論

由于是全國第一家將氧化鋅法脫硫運(yùn)用于揮發(fā)窯尾氣脫硫，還存在著很多問題需要不斷改進(jìn)。但在常規(guī)濕法煉鋅企業(yè)中，對比其它脫硫工藝，在保證SO2達(dá)標(biāo)排放的前提下，氧化鋅法煙氣脫硫工藝的運(yùn)行成本最低，且不產(chǎn)生廢渣，是最適合于常規(guī)濕法煉鋅煙氣脫硫的工藝。

［1］ 李勁夫.石灰石－石膏濕法脫硫工藝特點(diǎn)介紹［J］.工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2004，（8）：14－16.

［2］ 蔣文舉.煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［3］ 山樂勝.應(yīng)用氧化鎂法煙氣脫硫工藝的可行性分析［J］.山東電力技術(shù)，2003，（6）：14－16.

［4］ 吳忠標(biāo)，劉越，譚天恩.雙堿法煙氣脫硫工藝的研究［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21（5）：534－537.

Selection and Application of the Process of Flue Gas Desulfurization in Conventional Zinc Hydrometallurgy Process

LI Jiang
（Hunan Shuikoushan NonferrousMetals Group Co.，Ltd，Hengyang 421513，China）

The currentwet desulphurization technology on flue gas desulfurization is basically，themain methods include limestone－gypsum method，ammoniamethod，magnesium oxide，double alkaline，alkaline sodium，zinc oxide，etc.，and the desulfurization efficiency can reach above 90%.Zinc oxidemethod is developed in the late desulfurization process for lead and zinc smelting enterprises，domestic application is less，and it has been in a grope for trial. According to our company＇s actual production conditions，it chooses from the above six kinds of desulfurization technology zinc oxide desulphurization technology，and makes the adjustment and improvement in detail place，which makes the production smoothly and flue gas discharging standard.

SO2；flue gas desulfurization；zinc oxide

X701

：A

：1003－5540（2014）01－0053－04

2014－01－20

李 江（1982－），男，工程師，主要從事冶金技術(shù)管理工作。