淺談SO2尾氣回收生產(chǎn)七水亞硫酸鈉工藝

陳志剛

(廈門(mén)鎢業(yè)股份有限公司，福建 廈門(mén) 361026)

0 前言

成都虹波鉬業(yè)公司3 000 t/a 鉬酸銨工程設(shè)計(jì)年產(chǎn)出5 000 t 七水亞鈉，由于采用鉬精礦回轉(zhuǎn)窯焙燒工藝技術(shù)，尾氣產(chǎn)出的煙塵氣中二氧化硫(SO2)含量一般為30%～45%［1］，少量的鉬礦物粉塵，由于SO2產(chǎn)出量小，不適宜于制造硫酸產(chǎn)品，比較適合用堿法吸收轉(zhuǎn)化為七水亞硫酸鈉產(chǎn)品，作為工業(yè)附產(chǎn)品。七水亞硫酸鈉分子式Na2SO3·7H2O，分子量為252.15，為無(wú)色單斜結(jié)晶或粉末，相對(duì)密度為1.539(15 ℃)，在空氣中風(fēng)化和容易氧化成硫酸鈉，加熱至150 ℃時(shí)失去結(jié)晶水，并分解生成硫化鈉與硫酸鈉。溶于水，粉末及溶液對(duì)皮膚有刺激作用，廣泛在紡織工業(yè)中用作織物漂白劑、漂染脫氧劑等，食品級(jí)亞硫酸鈉用作食品漂白劑、防腐劑及生產(chǎn)脫水蔬菜的還原劑、造紙工業(yè)用途木質(zhì)互脫除劑［2］。因此煙塵氣中SO2的綜合回收不僅具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且還可保護(hù)環(huán)境、減少工業(yè)污染，對(duì)于當(dāng)代建立環(huán)境友好型企業(yè)更有重要意義。

1 煙塵處理回收工藝流程及設(shè)備主要情況

1.1 煙塵處理回收工藝流程

輝鉬礦焙燒產(chǎn)生的煙塵回收工藝過(guò)程見(jiàn)圖1。

圖1 煙塵處理回收工藝流程圖

1.2 煙塵回收處理的主要設(shè)備明細(xì)表

煙塵回收處理的主要設(shè)備明細(xì)見(jiàn)表1。

表1 煙塵回收處理主要設(shè)備明細(xì)表

2 煙塵處理的基本原理

含SO2和礦物粉塵的回轉(zhuǎn)窯尾氣經(jīng)過(guò)旋風(fēng)收塵、淋洗塔水洗除去礦物微粒，經(jīng)過(guò)凈化脫色處理，煙氣與高濃度的氫氧化鈉溶液進(jìn)行逆流吸收，飽和后的Na2SO3與SO2繼續(xù)吸收，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為NaHSO3，飽和的NaHSO3溶液與堿中和后低溫結(jié)晶，析出七水亞硫酸鈉晶體，母液返回循環(huán)使用，從而獲得七水亞硫酸鈉副產(chǎn)品。

其反應(yīng)方程式如下:

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 煙塵凈化除塵

從鉬精礦焙燒后的尾氣含有30%～45%的SO2及少量的礦物粉塵，經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器將少量的礦物粉塵截留下來(lái)，礦物返回重新焙燒。初步除塵的煙氣通過(guò)動(dòng)力波系統(tǒng)水洗裝置，將99.5%的細(xì)小礦粉塵除去。當(dāng)水洗液的固體含量達(dá)到10%～15%時(shí)，將水洗液通過(guò)離心機(jī)進(jìn)行固液分離。濕的固體礦物經(jīng)干燥后返回窯內(nèi)焙燒，液體含有可溶的鉬進(jìn)入鉬回收車間，煙氣得到較徹底的除塵凈化。

3.2 堿吸收SO2

凈化后的煙氣經(jīng)風(fēng)機(jī)切向進(jìn)入吸收塔與塔內(nèi)充滿填料的氫氧化鈉吸收液液滴逆流接觸，氣液兩相進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱過(guò)程，SO2逐步被堿液吸收，生成亞硫酸鈉，煙氣經(jīng)過(guò)二級(jí)堿吸收塔吸收處理后，從而使排出的尾氣的SO2達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。一般吸收的堿液濃度為15%～18%，加入少量的抗氧化劑，吸收液體積為35 m3。隨著吸收的進(jìn)行，堿濃度不斷下降，溶液的亞硫酸鈉濃度不斷提高，當(dāng)吸收溶液的pH 為10～12，比重為(1.25 ±0.02)g/cm3，亞硫酸鈉濃度達(dá)到近飽和狀態(tài)，Na2SO3繼續(xù)與SO2反應(yīng)生成NaHSO3，至溶液的pH 達(dá)到5.5～6.5，即為吸收的終點(diǎn)。

近飽和的亞硫酸氫鈉溶液含有少量的Fe2+等離子以及少量甲苯、亞磺酸等有機(jī)物，加入少量的硫化鈉溶液與Fe2+結(jié)合為FeS 沉淀物，反應(yīng)30 min，靜置1 h，上清液過(guò)濾除去沉積物，濾液再次通過(guò)活性炭柱吸附除去有機(jī)物、脫色［3］，得到無(wú)雜質(zhì)、無(wú)雜色的NaHSO3溶液。

3.3 亞硫酸鈉低溫結(jié)晶

將合格的近飽和NaHSO3溶液打進(jìn)結(jié)晶鍋，進(jìn)料4.2 m3，加入工業(yè)片堿(NaOH)與NaHSO3反應(yīng)生成Na2SO3，控制溶液的pH 為10～12。反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱，在低溫制冷機(jī)的作用下，將釜內(nèi)的料漿溫度緩慢下降至25 ℃以下，結(jié)晶析出七水亞硫酸鈉。通過(guò)試驗(yàn)表明，七水亞硫酸鈉結(jié)晶析出量隨溫度的下降而提高，結(jié)晶體顆粒粗大。

綜合考慮亞硫酸鈉系統(tǒng)物料的平衡，選擇結(jié)晶最終溫度為15 ℃，用堿為固體氫氧化鈉優(yōu)于50%的氫氧化鈉溶液，減少體積膨脹，保持系統(tǒng)物料的平衡。七水亞硫酸鈉料漿經(jīng)過(guò)臥式自動(dòng)離心機(jī)，將結(jié)晶物與母液分離，產(chǎn)出的七水亞硫酸鈉產(chǎn)品經(jīng)分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 七水亞鈉產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果對(duì)比表

從表2 看出，經(jīng)過(guò)低溫結(jié)晶的七水亞硫酸鈉產(chǎn)品檢測(cè)后各項(xiàng)指標(biāo)滿足國(guó)家行業(yè)合格品標(biāo)準(zhǔn)(GB/T9005-1998)［2］

4 結(jié)語(yǔ)

鉬精礦焙燒產(chǎn)生的尾氣的細(xì)礦物得到有效回收，返回主流程處理。尾氣中的二氧化硫通過(guò)淋洗、氫氧化鈉吸收、硫化鈉除鐵、活性炭脫色、低溫結(jié)晶、過(guò)濾分離等一系列步驟及過(guò)程產(chǎn)出七水亞硫酸鈉結(jié)晶物，其產(chǎn)品符合國(guó)家合格品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。此工藝不僅減少了大氣的污染，變廢為寶，而且適應(yīng)當(dāng)今國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，對(duì)于建立生態(tài)、環(huán)保、環(huán)境友好型的企業(yè)有重要意義。

［1］張成立，張慶國(guó).SO2堿吸收連續(xù)化生產(chǎn)亞硫酸鈉的工藝研究［J］.渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，94-96.

［2］朱洪法.精細(xì)化工常用原材料手冊(cè)［M］.北京:金盾工業(yè)出版社，2003.

［3］齊楓南，王 偉.二氧化硫尾氣吸收液回收無(wú)水亞硫酸鈉工藝［J］.河南技術(shù)，2008，(3):31-32.