燒結煙氣活性炭吸附脫硫脫硝技術及應用探尋

王燕

摘 要：燒結煙氣脫硫脫硝技術在現代社會中的使用較為純熟，主要用在鋼鐵行業(yè)的生產過程中，是維護環(huán)境關鍵手段。燒結是鋼鐵行業(yè)生產時所生成二氧化氮（NO2）與二氧化硫（SO2）消耗的主要途徑，隨著近些年國家對環(huán)境保護問題的愈發(fā)重視，各種為減少必要生產情況下產生的工業(yè)排放污染的整治手段層出不窮，對燒結煙氣脫硫脫硝的技術工藝研究變得愈發(fā)快速，而且未來仍會將生產污染凈化技術的研究作為發(fā)展目標。

關鍵詞：燒結煙氣;活性炭吸附;脫硫脫硝

0 引言

經統一調查國內三百多個城市可見，有75%左右城市的空氣污染指數嚴重超標，空氣重度污染?？諝赓|量嚴重不佳時一整月的城市占據9.4%左右，其污染城市主要涉及山西、北京、河南等城市。按照空氣質量檢測可見空氣中二氧化硫濃度范圍約3-80μg/m3，且每個城市的空氣污染持續(xù)天數正在逐漸延長。由社會資料統計可見，空氣污染狀況嚴重的城市大多分布于京津冀或臨近城市中。為此國家推出的環(huán)境保護法主要使用于以上城市，解決二氧化硫污染排放源頭（火電行業(yè)），進而使用脫硫技術已經逐漸成熟，且使用效果穩(wěn)定。

1 燒結煙氣的發(fā)生特點與管理現狀

1.1 燒結煙氣技術的發(fā)生特性

燒結是一種加工方法，主要針對高爐冶煉過程中提供精料。燒結工廠將收集來的熔劑、燃料、精礦、包含鐵質物質的生產廢物、礦粉等原料，按照燒結過程中一定比例展開材料配置工作，混合加水形成制粒后啟動燒結機，將原料鋪放在上面進行燃燒抽風燒結，繼而得到達到使用標準的生產燒結料。通常形成燒結料所使用的原材料中會包含鐵礦石，而其中會含有一定量的硫化物與氮化物，且在進行燒結工作時會以單質與化合物的不同方式存在，繼而氮和硫會與空氣中的氧氣產生反應，而后以氣態(tài)氧化物的模式從而釋放出來[1]。所以燒結后產生的煙氣會存有大量二氧化硫與二氧化氮物質，對環(huán)境產生負性影響。

燒結的煙氣與其他造成環(huán)境污染的其他不同之處在于，其煙氣總量非常多，且在運作過程中持續(xù)釋放。在所有鋼鐵工業(yè)產生的二氧化氮含量中占據半數之多，二氧化硫總含量占據70%左右，可見燒結工作對環(huán)境的污染危害。其次，燒結工作所產煙氣溫度差異值較大。通常會跟隨工業(yè)生產情況改變，煙氣的溫度浮動約在80度至200度左右。且含濕量很大，因為在制成混合料過程中為了提升其透氣性，會加水做成小球[2]。按照其體積大致估算，制成燒結原料中約需添加10%左右的水分，達到15%左右的含氧量繼而燒結煙氣的濕度明顯。而后，燒結煙氣會增加SO2（二氧化硫）的總排放量且則增加其濃度。原混合料在燒結過程中會消除其中80%左右的硫，但是在燒結初始便可見排放量為每噸7kg左右。而且不同的原料含硫量差異性較大，煙氣中二氧化硫濃度通常為每立方米800mg-1500mg，最高可達到每立方米3000mg-5000mg，和水分子接觸后會形成稀酸，影響大氣污染嚴重且金屬部件會持續(xù)遭受腐蝕。

1.2 燒結煙氣的處理情況

近十年國內鋼鐵行業(yè)經濟發(fā)展效果明顯，產品需求量加大的情況下燒結礦工作產量也有了大幅度提升，因此便造成工業(yè)污染物排放量超標，形成環(huán)境污染，對于燒結工廠環(huán)境保護工作難度也在提升。近些年國家對于燒結煙塵污染方面提出了除塵策略，但是由于煙氣脫硫技術在初步發(fā)展階段，因此對于二惡英（1，4-二氧雜環(huán)己二烯）與二氧化氮的脫除效果不佳，國內也正在致力于提升活性炭吸附技術的推進。

2 燒結煙氣活性炭吸附脫硫脫硝研究

2.1 活性炭的氣體吸附作用機制

對于污染物的控制國內外仍舊在沿用單一控制手段，因綜合性的控制技術融合手段成本價值過于昂貴，因此可嘗試使用活性炭來達到污染物吸附作用。因為活性炭的結構為孔型，表面基團非常多且表面積大，因此承載物質時還原性、負載性與原位氧氣脫除能力較好，即可當做載體又能成為還原劑出現反應時的承載環(huán)境?；钚蕴孔鳛榫哂刑厥庑再|的物質可以將燒結煙氣中的主要污染物質消除，例如硫、硝等物質，還可將其他污染氣體同時適當進行脫除。吸附作用主要針對氣體中二氧化硫與二氧化氮在溫度變化下進行物理吸附，并且對和它產生化學反應的物質實現煙氣污染物脫除。若在不影響物理、化學吸附平衡性可在活性炭吸附中添加氨，能同時將二氧化硫與二氧化氮從燒結煙氣中分離出來。

目前在生產線上使用的活性炭通常為圓柱形活性炭（直徑約為9mm），不同于常規(guī)活性炭之處在于，脫硫脫硝活性炭的耐壓性、耐磨性比、硫化物容積大等特點決定了它的吸附效果，而且使用過程中在加熱再生相當于再次激活了活性炭，處理煙氣中的二氧化硫與二氧化氮時，效果會更好。

2.2 活性炭的解吸再生

活性炭吸收硫和煙氣中的污染物過程中，會將反應下生成的物質存留在活性炭表面中，這樣活性炭在脫硫脫硝時吸附反應就會降低，所以在二氧化硫吸附后應將其定期加熱，消除硫酸形成，借此形成循環(huán)利用。活性炭的解析效果與溫度調整有直接關系，但是要防止溫度過高而造成活性炭燃燒。而且要注意活性炭在使用時應勤加更換或是重復處理利用，以免因為活性炭的吸附效果造成微孔堵塞，使用活性下降且磨損嚴重。

3 活性炭的改性

活性炭因為其材料的特殊性，在使用的過程中具有極強的穩(wěn)定性和可加熱性，針對某些環(huán)境的使用還可發(fā)揮其催化能力，其表面結構為孔隙形式同時可形成表面化學反應，其承載性能、還原性能非常優(yōu)秀，因此可做活化與改性。這種性質可以用在類似于燒結煙氣的污染物質吸附工作中，減少有害氣體對于空氣的污染?？梢允褂盟?、堿交替方式處理活性炭達到改性處理目的，經研究發(fā)現，經過碳酸鈉做改性的活性炭硫容量相比常規(guī)的活性炭脫硫劑使用效果提升了30%左右。而經用硝酸對活性炭展開改性后其表面官能團直接產生作用，所屬堿性增加因此在進行煙氣的脫硫脫硝過程中效率顯著提升。

目前國內針對燒結煙氣使用活性炭進行脫硫脫硝工作的鋼鐵企業(yè)不多，而配備的燒結工序幾乎大同小異，故而可針對使用工序的常見類型進行統計，觀察燒結煙氣對于空氣污染所能達到的凈化指標。

4 結束語

工業(yè)技術在持續(xù)發(fā)展且逐漸運用到生產中，使得國內物資生產量與效率飛速提升，國內生產力量提升帶動經濟發(fā)展的同時，環(huán)境問題也隨之而來。工業(yè)生產造成廢棄污染物生成量顯著提升而造成的環(huán)境問題一直是社會關注的話題，要解決環(huán)境污染明顯問題首先便要從源頭控制，減少工業(yè)污染源頭出現或生成。針對燒結煙氣環(huán)節(jié)提出對應解決技術，相比做事后修補工作而言更具前瞻性，減少做“亡羊補牢”低效率工作。依照國家環(huán)保局發(fā)布的環(huán)境狀況公示結果來看，我國近些年的綠色環(huán)境保護情況相比前些年較好，環(huán)境問題有所改善，但工業(yè)生產帶來的環(huán)境污染情況仍舊存在。因此可妥善利用活性炭技術同時處理燒結煙氣中SO2與NO2等多項有害物質，同樣也可適當去除煙氣中的二惡英（1，4-二氧雜環(huán)己二烯）或是金屬有毒物質，針對活性炭的使用、運行成本控制問題制定解決策略，且仍舊有改善、提升空間。未來針對燒結煙氣的活性炭脫硫脫硝工作，應以進一步提升工作效率為主，提升副產物的價值，達成節(jié)約、環(huán)保生產目標。

參考文獻：

[1]劉玉東.燒結煙氣循環(huán)技術應用現狀及分析[J].中國金屬通報，2019，（7）：188，190.

[2]韓加友，洪建國，張玉文.燒結煙氣臭氧氧化-半干法吸收脫硫脫硝實踐[J].中國冶金，2019，29（11）：76-81.