氧化鎂脫硫技術(shù)在金川公司的應(yīng)用

高敏勇，何英志，潘樹(shù)軍，馬 巖

（1. 金川鎳鈷研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，甘肅 金昌 737100；2.金川集團(tuán)股份有限公司安全運(yùn)行管控中心，甘肅 金昌 737100；3.金川集團(tuán)股份有限公司鎳冶煉廠，甘肅 金昌 737100；4.蘭州金川科技園有限公司，甘肅 蘭州 730010）

金川集團(tuán)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱金川公司）是以礦業(yè)和金屬為主業(yè)，采、選、冶、化、深加工聯(lián)合配套，相關(guān)產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展，工貿(mào)并舉，產(chǎn)融結(jié)合的跨國(guó)集團(tuán)。鎳冶煉廠是金川公司下屬的主流程生產(chǎn)單位之一，閃速爐和反射爐是該廠兩大冶金爐窯。閃速爐在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的含二氧化硫?yàn)?30～6200 mg/Nm3的環(huán)集煙氣；反射爐產(chǎn)生的環(huán)集煙氣含二氧化硫在530～28500 mg/Nm3。鑒于新的GB25467-2010《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定二氧化硫質(zhì)量排放限值為400mg/m3，兩處的環(huán)集煙氣合為一起需新建一套設(shè)計(jì)總煙氣量為75萬(wàn)Nm3/h脫硫系統(tǒng)。

煙氣脫硫按照硫化物吸收劑及副產(chǎn)品的形態(tài)，脫硫技術(shù)可分為干法、半干法和濕法三種。目前最成熟的技術(shù)是濕法脫硫。濕法脫硫運(yùn)用比較廣泛的技術(shù)有石灰法（鈣法）、氧化鎂法(鎂法)、氨法、海水法、鈉堿法、活性焦法、雙堿法等。金川公司成立有專門的廢氣治理項(xiàng)目組，通過(guò)對(duì)各種脫硫方法的理論研究比較，以及組織人員外出進(jìn)行實(shí)踐考察分析，最后決定選用氧化鎂技術(shù)脫硫。

1 化學(xué)原理

氧化鎂脫硫技術(shù)是以氧化鎂為原料，通過(guò)與水熟化后生成氫氧化鎂漿液。氫氧化鎂漿液在吸收塔內(nèi)與環(huán)集煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鎂或硫酸鎂。氧化風(fēng)機(jī)向吸收塔內(nèi)鼓入足夠的空氣，使脫硫塔內(nèi)的亞硫酸鎂充分轉(zhuǎn)化成硫酸鎂。

主要的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

2 工藝流程

圖1 氧化鎂脫硫工藝流程簡(jiǎn)圖

外聘罐車通過(guò)自帶氣力輸送裝置將氧化鎂顆粒送至儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)部，通過(guò)氧化鎂儲(chǔ)倉(cāng)底部給料機(jī)下料至熟化池中制漿，熟化后的漿液轉(zhuǎn)存至氫氧化鎂漿液箱，通過(guò)漿液泵輸送至脫硫塔。閃速爐的環(huán)集煙氣經(jīng)環(huán)保增壓風(fēng)機(jī)后與來(lái)自反射爐環(huán)保增壓風(fēng)機(jī)的環(huán)集煙氣合并一同進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，利用氧化鎂（含量約85%）制成的漿液（15%～25%）對(duì)煙氣中二氧化硫進(jìn)行吸收。在脫硫塔內(nèi)，煙氣與噴淋管組噴出的氫氧化鎂漿液逆流接觸，發(fā)生傳質(zhì)、傳熱與吸收反應(yīng)，以脫除煙氣中的SO2；脫硫后的煙氣經(jīng)電除霧器去除煙氣中夾帶的液滴，通過(guò)煙囪（煙囪頂標(biāo)高為55m）達(dá)標(biāo)排放。脫硫后生成亞硫酸鎂，利用氧化風(fēng)機(jī)向塔內(nèi)鼓入足夠的空氣，使脫硫塔內(nèi)的亞硫酸鎂充分轉(zhuǎn)化成硫酸鎂。經(jīng)反應(yīng)后達(dá)到一定濃度的硫酸鎂漿液經(jīng)排漿密度計(jì)檢測(cè)，達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自流到塔外的脫硫后液儲(chǔ)存池。

工藝流程簡(jiǎn)圖如下見(jiàn)圖1。

3 主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

氧化鎂脫硫系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 氧化鎂脫硫系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

4 應(yīng)用情況

氧化鎂脫硫系統(tǒng)于2016年6月初開(kāi)工建設(shè)，2016年11月中旬通入煙氣試生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)試，目前系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。從剛開(kāi)始的試生產(chǎn)中抽取三個(gè)月的分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，該系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)性能基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。氧化鎂脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表2。

表2 氧化鎂脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際統(tǒng)計(jì)情況

7 MgO 耗量 t/t SO2 0．58 8 水消耗 t/t SO2 17．96 9電消耗 kWh/t SO2 2757．83 10 蒸汽消耗 t/t SO2 2．77

其中，反射爐煙氣因測(cè)試儀故障，無(wú)法顯示準(zhǔn)確的數(shù)值，煙氣量及濃度的平均值按照18萬(wàn)、3900 mg/Nm3計(jì)算。

從以上兩個(gè)表格數(shù)字可以得出以下結(jié)論：

（1）環(huán)集煙氣經(jīng)氧化鎂脫硫系統(tǒng)后，脫硫效率在95%以上，排放的尾氣中SO2平均濃度約60mg/m3，遠(yuǎn)小于國(guó)標(biāo)GB25467-2010要求的400mg/m3。

（2）氧化鎂脫硫系統(tǒng)外排的廢液為312.8m3/d，含固量為16%，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（3）氧化鎂脫硫系統(tǒng)的原料氧化鎂的消耗是0.58t/t SO2，與設(shè)計(jì)參數(shù)基本一致。

（4）氧化鎂脫硫系統(tǒng)的水消耗是17.96t/t SO2，與設(shè)計(jì)參數(shù)接近；電和蒸汽的的消耗為2757.83 kWh/tSO2、2.77t/t SO2，較設(shè)計(jì)參數(shù)偏大。

5 問(wèn)題及改進(jìn)

氧化鎂脫硫系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)后，主要的問(wèn)題有以下幾個(gè)：

（1）環(huán)保風(fēng)機(jī)無(wú)備用。

因閃速爐環(huán)保風(fēng)機(jī)和反射爐環(huán)保風(fēng)機(jī)設(shè)備購(gòu)置費(fèi)昂貴，考慮到成本費(fèi)用的問(wèn)題，設(shè)計(jì)階段沒(méi)有設(shè)置備用環(huán)保風(fēng)機(jī)。一旦環(huán)保風(fēng)機(jī)發(fā)生故障，環(huán)集煙氣將無(wú)法進(jìn)入氧化鎂脫硫系統(tǒng)，只能外排造成環(huán)境污染。

（2）反射爐產(chǎn)生的環(huán)集煙氣中SO2含量及其不穩(wěn)定，造成氧化鎂脫硫系統(tǒng)排放尾氣中SO2含量波動(dòng)頻繁。

進(jìn)入反射爐的電解殘極中含有陽(yáng)極泥，陽(yáng)極泥中含大量單質(zhì)硫，單質(zhì)硫進(jìn)入爐內(nèi)后瞬間氣化燃燒，造成煙氣中二氧化硫波動(dòng)較大。車間通過(guò)“二次篩分”技改來(lái)降低電解殘極中陽(yáng)極泥，進(jìn)而減少煙氣波動(dòng)。通過(guò)“二次篩分”技改后，尾排廢氣SO2濃度穩(wěn)定控制在100mg/Nm3以內(nèi)，反射爐環(huán)集煙氣每月對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響頻率由原來(lái)平均30次降低至0～1次。

6 結(jié)論

氧化鎂脫硫技術(shù)能適應(yīng)閃速爐和反射爐SO2含量差異較大的環(huán)集煙氣，生產(chǎn)運(yùn)行后安全穩(wěn)定，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。氧化鎂脫硫技術(shù)在金川公司的成功運(yùn)用，證明該技術(shù)不愧是一種較為可靠的脫硫技術(shù)。