鎳閃速爐干燥窯低濃度SO2煙氣治理技術(shù)的研究與應(yīng)用*

史萬敬，程華花，彭國華

(金川集團(tuán)有限公司化工廠，甘肅金昌737100)

鎳閃速爐干燥窯低濃度SO2煙氣治理技術(shù)的研究與應(yīng)用*

史萬敬，程華花**，彭國華

(金川集團(tuán)有限公司化工廠，甘肅金昌737100)

針對鎳冶煉閃速爐干燥窯產(chǎn)生的低濃度二氧化硫煙氣治理問題，對比了多種處理方法，研發(fā)出一套利用有色濕法冶煉過程中產(chǎn)生的堿性廢水(碳酸鎳上清液)作為主脫硫劑，以w(NaOH)30%氫氧化鈉溶液作為脫硫裝置應(yīng)急保險脫硫劑的煙氣治理工藝。投運(yùn)后消耗碳酸鎳上清液68.3 t/h、w(NaOH)30%溶液0.48 t/d，可實(shí)現(xiàn)鎳閃速爐干燥窯煙氣的達(dá)標(biāo)排放。既降低了污水處理費(fèi)用，也減少了脫硫運(yùn)行費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)廢氣、廢液綜合利用，以廢治廢。

鎳閃速爐 干燥窯 低濃度二氧化硫煙氣 治理 碳酸鎳上清液 脫硫裝置

1 現(xiàn)狀

金川集團(tuán)有限公司(以下簡稱金川集團(tuán))鎳閃速爐干燥窯系統(tǒng)將w(H2O)約11%的銅鎳混合濕精礦經(jīng)干燥窯干燥后降低至0.3%以下，含塵煙氣經(jīng)電收塵器收塵后，從尾氣煙囪排空。目前，鎳閃速爐干燥窯煙氣總量約100 000 m3/h，ρ(SO2) 400～3 000 mg/m3，超出了400 mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)，干燥窯煙氣亟待治理。與此同時，金川集團(tuán)鎳廠在碳酸鎳濕法冶煉過程中形成了約120 m3/h的堿性廢水(碳酸鎳上清液)，直接排入公司污水處理站中和、除雜后作為中和水回用。由于上清液成分復(fù)雜，治理成本高。電收塵器出口煙氣條件見表1。

表1 電收塵器出口煙氣條件

2 低濃度二氧化硫煙氣治理方法比較

目前，國內(nèi)外工業(yè)化應(yīng)用的低濃度二氧化硫脫除方法有10余種，其中應(yīng)用較為廣泛的有鈉堿法、離子液法、活性焦法、雙氧水法、有機(jī)胺法及檸檬酸鈉法等[1]。各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)如表2所示。

目前，處理低濃度SO2煙氣大多采用堿液中和法和吸收解析法，但存在投資和運(yùn)行費(fèi)用高、產(chǎn)生酸性廢水等問題。相對來說，鈉堿法投資較低、運(yùn)行費(fèi)用一般、適應(yīng)性廣。若能解決廢水排放問題，是一種值得推廣應(yīng)用的較好方法。

表2 幾種脫硫方法適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)對比

注： 1)氣量100 000 m3/h，φ(SO2)0.5%。

3 碳酸鎳上清液處理低濃度二氧化硫煙氣的研究與應(yīng)用

3.1 碳酸鎳上清液的主要成分

碳酸鎳上清液的主要成分見表3。

表3 碳酸鎳上清液主要成分

3.2 工業(yè)化試驗(yàn)研究

3.2.1 工藝原理

以碳酸鈉作為主要脫硫劑，是因?yàn)樘妓徕c易溶于水呈堿性，極易與SO2發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鈉和亞硫酸鈉。碳酸鎳上清液中含有大量ClO-，可將亞硫酸鈉氧化成穩(wěn)定的硫酸鈉，防止逸出SO2造成二次污染。

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3.2.2 工業(yè)化試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：初始pH值8.36、入口煙氣ρ(SO2)2 964 mg/m3、氣量160 m3/h、氣速8.4 m/s、初始吸收液體積158 m3、上酸量1 600 L/h。工業(yè)化試驗(yàn)裝置見圖1。

圖1 現(xiàn)場工業(yè)化試驗(yàn)裝置

監(jiān)測數(shù)據(jù)：吸收液pH值和出口二氧化硫煙氣濃度數(shù)值的變化統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表4。試驗(yàn)分析計算數(shù)據(jù)見表5。

表4 2014年12月25日試驗(yàn)反應(yīng)原始數(shù)據(jù)

由表4和表5數(shù)據(jù)可見：通過補(bǔ)充吸收液方式將循環(huán)槽吸收液pH值控制在5.0～6.0，試驗(yàn)共耗時64 min。經(jīng)過計算后得知，每消耗1 m3碳酸鎳上清液可吸收二氧化硫4.654 kg。

表5 試驗(yàn)分析計算數(shù)據(jù)

3.3 工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐

3.3.1 工藝流程

金川集團(tuán)按試驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行工業(yè)化放大，新建了1套利用碳酸鎳上清液處理干燥窯低濃度二氧化硫尾氣的湍沖洗滌脫硫裝置?，F(xiàn)場照片見圖2。

圖2 碳酸鎳脫硫系統(tǒng)現(xiàn)場照片

將干燥窯電收塵器出口ρ(SO2)400～3 000 mg/m3的低濃度二氧化硫煙氣由接力風(fēng)機(jī)抽入湍沖管，與管內(nèi)動力波泡沫區(qū)自下而上的碳酸鎳上清液逆流接觸，氣、液兩相充分傳質(zhì)后，煙氣進(jìn)入脫硫塔內(nèi)再次洗滌、捕沫，最后從脫硫塔頂?shù)奈矚鉄焽枧趴铡ＵＧ闆r下，洗滌噴淋液采用堿性廢水，通過泵輸送至湍沖逆噴管和脫硫塔噴頭；異常情況下，加入w(NaOH)30%的NaOH溶液，增加洗滌噴淋液的堿性，進(jìn)行把關(guān)吸收；同時配備工藝補(bǔ)水、高位槽應(yīng)急補(bǔ)水等工藝，保證設(shè)備設(shè)施的正常運(yùn)行。具體工藝流程如圖3所示。

圖3 碳酸鎳上清液處理鎳閃速爐干燥窯煙氣工藝流程

3.3.2 處理效果

新建脫硫系統(tǒng)正常情況下，約8 m3/h的碳酸鎳上清液經(jīng)中和吸收二氧化硫后排放至污水處理站，降低污水處理費(fèi)用，也減少脫硫運(yùn)行費(fèi)用(年運(yùn)行費(fèi)用約200萬元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)脫硫法)，實(shí)現(xiàn)“以廢治廢”。接力風(fēng)機(jī)的安裝為脫硫塔提供了動力，并保證干燥窯電收塵的負(fù)壓，新建系統(tǒng)沒有影響冶煉系統(tǒng)的正常生產(chǎn)；w(NaOH)30%堿液始終作為脫硫系統(tǒng)的一種保險措施，保證了尾排二氧化硫的達(dá)標(biāo)排放。

碳酸鎳上清液處理鎳閃速爐干燥窯煙氣系統(tǒng)已于2015年10月31日建成投產(chǎn)，平均消耗碳酸鎳上清液68.3 t/h、w(NaOH)30%堿液0.48 t/d，實(shí)現(xiàn)了鎳閃速爐干燥窯煙氣的達(dá)標(biāo)治理。2015年11月統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表6所示。

表6 2015年11月脫硫裝置運(yùn)行指標(biāo)統(tǒng)計

4 結(jié)語

金川集團(tuán)針對內(nèi)部資源情況，摸索出一套利用堿性碳酸鎳上清廢液治理鎳閃速爐干燥窯低濃度二氧化硫的工藝方法，并取得工業(yè)化的成功應(yīng)用，為金川公司處理30多臺冶煉爐窯環(huán)集煙氣及有色冶金堿性廢水的綜合治理提供了新思路，對同行業(yè)具有借鑒意義，值得推廣。

[1] 董四祿.低濃度煙氣脫硫[J].有色冶煉，2002(5):40-42.

Research and application of the treatment of flues gas containing low concentration of SO2from the drying kiln of the nickel smelting flash furnace

SHIWanjing,CHENHuahua,PENGGuohua

(Jinchuan Chemical Co., Ltd., Jinchuan Group., Jinchang, Gansu, 737104, China)

Various flue gas treatment methods are compared to solve the problems encountered in the treatment of the flue gas containing low concentration of SO2from the drying kiln of the nickel smelting flash furnace. A new technology is proposed using the alkaline wastewater (nickel carbonate supernatant), produced in the nonferrous metallurgy by a wet process, as the main agent for sulphur removal. The 30 wt.% of sodium hydroxide solution works as the desulphurization device to treat the flue gas as an emergency action. After the technology is put into operation, the consumption amount of nickel carbonate supernatant is 68.3 t/h andw(NaOH) 30% solution 0.45 t/d. The tail gas emission of the nickel flash furnace drying kiln can meet the requirement. This not only reduces the cost of sewage treatment, but also decreases the operating costs of the desulphurization process. The integration of the waste gas and waste liquid treatment has been achieved.

nickel flash furnace; drying kiln; low concentration sulphur dioxide off-gas; treatment; nickel carbonate supernatant; desulphurization device

2017-04-15。

史萬敬，男，金川集團(tuán)股份有限公司化工廠高級工程師，主要從事生產(chǎn)管理工作。電話：18609457965；E-mail：hgmmr@jnmc.com。 *基金項(xiàng)目： 甘肅省科技計劃項(xiàng)目1502GKDC013。 **通訊聯(lián)系人： 程華花，電話：13830586214；E-mail：hgchh@jnmc.com。

TQ111.16

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1002-1507(2017)06-0053-04