金川有色冶煉低濃度二氧化硫煙氣脫硫?qū)嵺`

馬旻銳

(金川集團(tuán)股份有限公司化工廠，甘肅金昌 737100)

金川有色冶煉低濃度二氧化硫煙氣脫硫?qū)嵺`

馬旻銳

(金川集團(tuán)股份有限公司化工廠，甘肅金昌 737100)

介紹了國內(nèi)低濃度二氧化硫冶煉煙氣處理工藝，結(jié)合金川低濃度冶煉煙氣主要來源及特點(diǎn)，分別應(yīng)對制酸尾氣、冶煉一期非正常外排煙氣、熔鑄系統(tǒng)反射爐等的煙氣條件，提出了經(jīng)濟(jì)合理的治理方案和工藝路線，并總結(jié)了各工藝的特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)。實(shí)踐證明，低濃度冶煉煙氣綜合治理系統(tǒng)建成后，硫資源綜合利用得到提高，取得了良好的環(huán)境效益。

煙氣 低濃度 二氧化硫 脫硫 硫酸生產(chǎn)

二氧化硫是有色金屬冶煉過程中產(chǎn)生的主要污染物[1]。隨著近十年，我國有色冶煉行業(yè)較大的發(fā)展，有色金屬產(chǎn)量不斷增加的同時(shí)，冶煉煙氣二氧化硫達(dá)標(biāo)排放已成為環(huán)保要求的重中之重。SO2是金川集團(tuán)股份有限公司(以下簡稱金川公司)冶煉生產(chǎn)中產(chǎn)生的主要污染物，尤其是低濃度SO2。其具有氣量大、雜散、不均衡等特點(diǎn)，多年來一直影響著生產(chǎn)區(qū)域的環(huán)境[2]。如何處理低濃度二氧化硫煙氣，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 低濃度冶煉煙氣脫硫工藝

低濃度二氧化硫冶煉煙氣處理工藝繁多，其優(yōu)缺點(diǎn)各異，主要分為吸收法、吸附法、催化還原法[3-4]。吸收法根據(jù)不同吸收劑，又分為石灰石法、生石灰法、氨法、鈉堿法、鋁法、金屬氧化物法、檸檬酸鈉法、離子液法等[5-7]；吸附法主要分為分子篩法、活性炭法，通過吸附、脫吸工藝實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生，二氧化硫的提濃；催化還原法利用H2、H2S、CO、水煤氣、焦炭等還原物質(zhì)將低濃度二氧化硫還原為單質(zhì)硫。

2 金川公司低濃度冶煉煙氣治理方案

金川公司低濃度冶煉煙氣主要來源包括制酸尾氣、冶煉一期非正常外排煙氣、熔鑄系統(tǒng)反射爐、環(huán)集煙氣等。根據(jù)各片區(qū)氣濃、氣量、含塵的特點(diǎn)，金川公司以效率效益優(yōu)先為原則，借鑒國內(nèi)先進(jìn)的脫硫工藝，自主創(chuàng)新對各片區(qū)低濃度二氧化硫采用不同工藝分而治之，其主要措施為：

1)對于一期冶煉片區(qū)非正常外排煙氣,因其部分時(shí)段濃度較高、煙氣總硫量大，采用檸檬酸鈉吸收解吸工藝，并設(shè)置后段堿吸裝置，一方面確保尾氣達(dá)標(biāo)排放，另一方面吸收液解吸后可產(chǎn)生高濃度二氧化硫，送制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸，實(shí)現(xiàn)了硫資源綜合利用。建設(shè)1套檸檬酸鈉吸收解吸裝置，處理煙氣量為2.0×105m3/h，主要包括凈化工序、檸檬酸鈉吸收及尾氣吸收工序、SO2解吸工序、尾氣排空、鼓風(fēng)機(jī)、低壓配電室及電氣儀表系統(tǒng)等。

2)對于硫酸系統(tǒng)尾氣，因其氣量大、氣濃低、煙氣不含塵等特點(diǎn)，采用鈉堿法工藝處理。該工藝具有脫硫率高，一方面確保尾氣達(dá)標(biāo)排放，另一方面吸收液可作為生產(chǎn)亞硫酸鈉原料。根據(jù)各系統(tǒng)的分布情況建設(shè)3套尾氣吸收裝置，其中530 kt/a硫酸系統(tǒng)建設(shè)1套處理氣量1.72×105m3/h裝置；Ⅰ、Ⅱ硫酸系統(tǒng)及300 kt/a硫酸系統(tǒng)建設(shè)1套處理氣量2.636×105m3/h 裝置；700 kt/a硫酸系統(tǒng)建設(shè)1套處理氣量3.57×105m3/h裝置。每套裝置主要包括配堿系統(tǒng)、尾氣吸收系統(tǒng)、硫酸吸收塔及干燥塔應(yīng)急裝置的配套改造、尾氣吸收配電室、應(yīng)急電源配電室改造、自動(dòng)控制系統(tǒng)。

3)對于熔鑄反射爐產(chǎn)生的低濃度煙氣，因其煙氣總硫量大、含塵高、周圍位置緊張等特點(diǎn)，建設(shè)1套活性焦脫硫裝置進(jìn)行處理。一方面確保尾氣達(dá)標(biāo)排放，另一方面吸附解吸后可產(chǎn)生高濃度二氧化硫，送制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸，實(shí)現(xiàn)了硫資源綜合利用。主要包括SO2吸附脫硫系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、活性焦再生系統(tǒng)、物料循環(huán)輸送系統(tǒng)、收塵系統(tǒng)、工藝水及壓縮氣系統(tǒng)和檢修起吊設(shè)施。

3 工藝特點(diǎn)

3.1 硫酸尾氣吸收工藝技術(shù)特點(diǎn)

1)副產(chǎn)亞硫酸鈉產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)效益顯著。采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的NaOH溶液吸收制酸中潔凈二氧化硫，吸收反應(yīng)生成的亞硫酸氫鈉進(jìn)一步用氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和反應(yīng)，生成穩(wěn)定的亞硫酸鈉。生產(chǎn)無水亞硫酸鈉時(shí)，再經(jīng)蒸發(fā)—離心分離—干燥工序獲得產(chǎn)品；生產(chǎn)七水亞硫酸鈉時(shí)，中和液直接進(jìn)行冷卻結(jié)晶，離心分離后獲得產(chǎn)品[8]。

2)脫硫效率高，操作靈活。鈉堿法具有吸收劑不揮發(fā)、溶解度大、活性高等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)煙氣濃度范圍比較寬，且能夠在故障狀態(tài)下處理SO2濃度較高的尾氣，不會(huì)對裝置造成損害。

3)進(jìn)行設(shè)備創(chuàng)新。針對尾氣中二氧化硫含量不高，對制酸系統(tǒng)的應(yīng)急功能，開發(fā)了新型尾氣吸收塔，其結(jié)構(gòu)見圖1。使用新型尾氣吸收塔后，系統(tǒng)阻力增加不多，對現(xiàn)有制酸風(fēng)機(jī)的處理氣量影響不大。

圖1 尾氣吸收塔結(jié)構(gòu)示意

3.2 煙氣吸收解吸系統(tǒng)工藝技術(shù)特點(diǎn)

1)回收低濃度SO2，增加系統(tǒng)適用性。檸檬酸鈉吸收工藝一般適用于煙氣中SO2體積分?jǐn)?shù)在8%左右，解吸后得到的高濃度SO2用于制取液體SO2。該工藝用于處理低濃度SO2煙氣，解決了吸收低濃度SO2時(shí)吸收推動(dòng)力小、吸收率低的問題。通過工藝參數(shù)的系統(tǒng)設(shè)定，保證了較高的吸收率，保證了尾氣的達(dá)標(biāo)排放。

2)增強(qiáng)煙氣適用性。國內(nèi)外利用檸檬酸鈉緩沖溶液吸收SO2的工藝，原料煙氣一般為硫磺燃燒所產(chǎn)的純凈煙氣，不含粉塵、金屬塵粒等雜質(zhì)，吸收液質(zhì)量穩(wěn)定，不易變質(zhì)。該項(xiàng)目將檸檬酸鈉吸收解吸工藝應(yīng)用于有色冶煉煙氣，有色冶煉煙氣的特點(diǎn)是高溫、含塵、SO2濃度波動(dòng)大。盡管有除塵系統(tǒng)，但吸收液長期循環(huán)中，仍然后少量金屬離子進(jìn)入液相，會(huì)催化氧化SO2生產(chǎn)硫酸根，進(jìn)而影響吸收效率。該工藝采用創(chuàng)新技術(shù)，克服金屬離子在液相中對SO2催化氧化作用，降低氧化率，延長吸收液的使用壽命。

3)設(shè)備及生產(chǎn)規(guī)模大型化。國內(nèi)最大的檸檬酸鈉吸收解吸裝置SO2生產(chǎn)能力為2 kt/a，該項(xiàng)目投產(chǎn)后，SO2生產(chǎn)能力為68 kt/a。

4)新型高溫耐檸檬酸鈉腐蝕材質(zhì)的開發(fā)與應(yīng)用。檸檬酸鈉對許多材料具有較強(qiáng)的腐蝕性，特別是在高溫狀態(tài)下，其腐蝕特性研究資料非常缺乏。該項(xiàng)目與研究機(jī)構(gòu)合作，研制出了改性UHMWPE材料，用于循環(huán)泵蝸殼及葉輪的制作，保證了設(shè)備在高溫狀態(tài)下長周期平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3 熔鑄反射爐煙氣治理技術(shù)特點(diǎn)

1)活性焦脫硫效率理想，同時(shí)具有良好除塵效果，無廢渣、廢氣等產(chǎn)生，不產(chǎn)生二次污染。

2)對主系統(tǒng)影響小。脫硫過程不需增加煙氣再熱系統(tǒng)，煙氣溫度較高，減輕設(shè)備腐蝕，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。脫硫塔相當(dāng)于填料塔，可冷熱狀態(tài)下啟動(dòng)，自動(dòng)適應(yīng)負(fù)荷變化。脫硫系統(tǒng)停運(yùn)后維護(hù)工作量少，且系統(tǒng)布置靈活，可正負(fù)壓運(yùn)行。

3)結(jié)合項(xiàng)目所在地干旱缺水、有制酸裝置的實(shí)際情況，該項(xiàng)目采用脫硫效率高、水消耗量少、相對環(huán)保的活性焦脫硫技術(shù)，副產(chǎn)高濃度的SO2氣體送硫酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸。

4 效果

低濃度冶煉煙氣綜合治理系統(tǒng)建成后，煙氣中硫資源綜合利用提高，取得了良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效應(yīng),實(shí)現(xiàn)了制酸系統(tǒng)產(chǎn)能與冶煉擴(kuò)能后的匹配；實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有5套硫酸裝置約7.5×105m3/h硫酸尾氣的綜合治理，吸收液直接回用作為亞硫酸鈉的生產(chǎn)原料，變廢為寶，經(jīng)濟(jì)效益可觀；有效解決了金川公司冶煉一期片區(qū)轉(zhuǎn)爐等爐窯非正常外排煙氣的綜合治理和低品質(zhì)硫的資源化利用；實(shí)現(xiàn)了熔鑄系統(tǒng)反射爐低濃度煙氣的回收治理；有效改善了二氧化硫煙氣輸送的穩(wěn)定性和匹配性。低濃度冶煉煙氣的有效治理，對金川環(huán)境治理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)發(fā)揮了重要的作用。

[1] 彭康,李皓瑜.低濃度二氧化硫冶煉煙氣處理工藝[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù),2010,31(6):49-53.

[2] 孫治忠,謝成,柴瑾瑜.金川公司冶煉煙氣制酸技術(shù)創(chuàng)新回顧[J].硫酸工業(yè),2014(2):10-13.

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[4] 程瑛.幾種低濃度SO2煙氣脫硫技術(shù)的比較[J].世界有色金屬，2011(11):48-50.

[5] 易思紅,田偉軍.低濃度二氧化硫煙氣脫硫技術(shù)進(jìn)展[J].廣西輕工業(yè),2007,108(11):25.

[6] 王姣,岳煥玲,孟昭華.離子液循環(huán)吸收法有色冶煉煙氣脫硫新技術(shù)[J].有色設(shè)備,2008(3):5-8.

[7] 石哲浩,王小飛,王偉,等.可再生胺法脫硫技術(shù)處理錫冶煉低濃度SO2[J].硫酸工業(yè),2014(4):24-26.

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Practice of low concentration SO2flue gas desulphurizationin Jinchuan nonferrous smelting

MAMinrui

(Chemical Plant, Jinchuan Group Go., Ltd., Jinchang, Gansu, 737100, China)

Domestic low concentration of sulphur dioxide smelting flue gas treatment process is descrebed. Reasonable economic governance programs and routings are proposed in connection with acid tail gas, smelting non-normal exhaust gas, casting system such as the furnace flue gas conditions, combining with the main sources and characteristics of Jinchuan low concentration smelting flue gas. And the characteristics of the process and innovation are summarized. Practice has proved that low-concentration smelting flue gas comprehensive management system is completed, the comprehensive utilization of sulfur resources has been improved, and achieved good environmental benefits.

flue gas; low concentration; sulphur dioxide; desulphurization; sulphuric acid production

2017-01-15。

馬旻銳，男，金川集團(tuán)股份有限公司化工廠工程師，從事硫酸生產(chǎn)技術(shù)管理工作。電話：15809356978；E-mail：hgmmr@jnmc.com。

TQ111.16；X701.3

B

1002-1507(2017)05-0036-03