電解鋁煙氣脫硫技術(shù)研究進(jìn)展

王學(xué)萍

(甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

1 電解鋁煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展背景

隨著鋁的需求量穩(wěn)步上升，世界范圍內(nèi)的鋁供應(yīng)量在縮減，中國(guó)的鋁產(chǎn)量上升幅度逐步放緩。電解鋁行業(yè)高耗能的本質(zhì)，使行業(yè)與節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念相背離，所以國(guó)家一直在加緊治理不合規(guī)企業(yè)，在京津冀地區(qū)的鋁礦、氧化鋁廠、電解鋁廠和再生鋁廠實(shí)施產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)，要求電解鋁企業(yè)生產(chǎn)中的污染物排放要達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求。氟、粉塵、二氧化硫是電解鋁廠排放煙氣中的主要污染物。氟化物具有一定的揮發(fā)性，可以在空氣中進(jìn)行氧化分解，氟化物主要源于電解質(zhì)，長(zhǎng)時(shí)間揮發(fā)會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

目前，在我國(guó)鋁市場(chǎng)中，主要采用2種方式來(lái)充實(shí)電解槽。一種方式為煙氣中氟化物，一種為粉塵凈化技術(shù)。當(dāng)煙氣中的氟被去除，所排放氣體中的粉塵、氟化物可以被凈化和吸收。最終排放出的氣體基本符合顆粒物和氟化物的排放標(biāo)準(zhǔn)。然而所排放氣體中可能會(huì)含有部分二氧化硫，因此在電解鋁生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)所排放煙氣進(jìn)行脫硫是十分必要的。因此，本文闡述了在電解鋁生產(chǎn)中煙氣脫硫所用的方法及應(yīng)用效果，為行業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相適應(yīng)提供借鑒價(jià)值。

2 電解鋁煙氣硫化物的源頭

從改編后的《污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》可以看出，燃料焦硫含量標(biāo)準(zhǔn)必須降低到2.3m/n以下，按照煙氣含量來(lái)看。在工業(yè)市場(chǎng)上，低硫焦產(chǎn)量更低，目前，在電解鋁行業(yè)中，煙氣脫硫的方法主要是對(duì)原材料進(jìn)行脫硫。脫硫率小于30%，使石油焦在于1300℃左右燃燒，焙燒溫度范圍從1600℃到1700℃，但因?yàn)槠渲械牧蚝拷档?，脫硫率大?0%。但由于高溫燃燒消耗能源耗高，經(jīng)濟(jì)成本增加，石油焦的活性大大降低。

在電解鋁生產(chǎn)過(guò)程中，進(jìn)行煙氣脫硫是一個(gè)必不可少的步驟，同時(shí)電解鋁煙氣脫硫除塵技術(shù)也屬于國(guó)家鼓勵(lì)項(xiàng)目。冶煉企業(yè)應(yīng)樹(shù)立脫硫意識(shí)，也是鋁行業(yè)發(fā)展的整體趨勢(shì)，但因鋁電解的生產(chǎn)數(shù)量大，排放煙氣中硫濃度高，且具有一定腐蝕性等特點(diǎn)，需要我們開(kāi)發(fā)一種、無(wú)二次污染的脫硫技術(shù)促進(jìn)鋁生產(chǎn)加工安全發(fā)展。SO2是大氣污染的主要污染物，有效控制工業(yè)生產(chǎn)中的SO2排放量是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。從我國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)看，生產(chǎn)加工所用原材料排放的二氧化硫年產(chǎn)量在逐年增加。工業(yè)排放源可達(dá)1800萬(wàn)噸，目前全國(guó)礦產(chǎn)資源消費(fèi)量為76%，硫排放量占總排放量的83%，未來(lái)幾年也有增長(zhǎng)趨勢(shì)。隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，SO2排放量已接近危險(xiǎn)警戒線。工業(yè)化水平有所提升，但工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)礦產(chǎn)資源的利用也給企業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，全國(guó)生產(chǎn)鋁材產(chǎn)量大約為25億噸，鋁土的年平均開(kāi)采量占世界總開(kāi)采量的百分之8。其中七個(gè)省分鋁土資源占中國(guó)鋁土資源的百分之97，其中鋁土礦依存度為百分之45.18。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，鋁工業(yè)已經(jīng)形成了從開(kāi)采到原料生產(chǎn)、擠壓、建造等完整的鋁加工體系。目前全球共有45家鋁生產(chǎn)商，其中中國(guó)有147家，世界總產(chǎn)能為3300萬(wàn)噸，其中中國(guó)占830萬(wàn)。

3 國(guó)內(nèi)研發(fā)煙氣脫硫技術(shù)進(jìn)展

3.1 脫硫技術(shù)的方式

在目前鈣法脫硫、堿法脫硫、鎂法和氨法脫硫?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)中所普遍使用的煙氣脫硫技術(shù)，其中鈣法脫硫技術(shù)在整個(gè)市場(chǎng)上的百分比比例超過(guò)90%，應(yīng)用范圍更加廣泛。經(jīng)綜合分析，我們以國(guó)內(nèi)某電解鋁廠為例，進(jìn)行不同的脫硫技術(shù)比對(duì)，由于鎂法（原料有限，工藝復(fù)雜，爐渣產(chǎn)生）的特點(diǎn)，可適合于高濃度SO2脫硫。

鈉法（原料成本高，數(shù)量有限，爐渣多）的特點(diǎn)更適合對(duì)中等濃度SO2脫硫。氨法（成本低，大量硫化物化肥，沒(méi)有二次污染）更適用于應(yīng)用低濃度SO2脫硫。其中針對(duì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)鈣法脫硫效率>90%、堿法脫硫效率>95%、鎂法脫硫效率>95%和氨法脫硫脫硫效率百分比>95%，鈣法脫硫原料來(lái)源于石灰石碳酸鎂(純堿)氨)液氨、堿法脫硫原料來(lái)源于氨水、鎂法脫硫原料來(lái)源于碳銨，氨法脫硫原料來(lái)源于脫菱鎂礦。其中鈣法脫硫技術(shù)所用原材料價(jià)格約200(600，2000(純堿)元/噸)，堿法碳銨：700元/噸)、鎂法液氨：3700元/噸)。鈣法原料消耗/(SO2)1.8-1.9元/噸，堿法原料消耗/(SO2)0.7-0.8元/噸，鎂法原料消耗/(SO2)1.66-0.532元/噸)。

在現(xiàn)有的電解鋁加工中，脫硫技術(shù)的有效應(yīng)用可有效降低對(duì)環(huán)境的二次污染。據(jù)研究分析，鈣脫硫技術(shù)所應(yīng)用的原料較為普遍，且成本低，在市場(chǎng)份額中比例高，但因?yàn)榇嬖诠艿蓝氯?、廢渣沉積等問(wèn)題。如應(yīng)用鎂法技術(shù)，該技術(shù)脫硫效率高，原料資源消耗相對(duì)低，脫硫過(guò)程中可生產(chǎn)一定數(shù)量的化工副產(chǎn)品，含有煙氣等雜質(zhì)。鈉法技術(shù)的特點(diǎn)為脫硫效率高，但是產(chǎn)出物質(zhì)數(shù)量少，在市場(chǎng)應(yīng)用不高，原料成本、投資運(yùn)行成本高等等。氨法脫硫技術(shù)因?yàn)槊摿蛐矢撸腺Y源消耗量少，不產(chǎn)生二次爐渣等特點(diǎn)占有一定的市場(chǎng)份額，但因該方法投資運(yùn)營(yíng)成本高，腐蝕性嚴(yán)重，使其在電解鋁生產(chǎn)中常常被限制。煙氣技術(shù)主要處于知識(shí)產(chǎn)權(quán)定位階段，主要應(yīng)用于發(fā)電產(chǎn)業(yè)、化工、鋼鐵產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，但在電解鋁行業(yè)應(yīng)用相對(duì)較少。

3.2 鋁行業(yè)的發(fā)展特征

隨著鋁行業(yè)的發(fā)展，如今脫硫技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為十多種，脫硫后產(chǎn)物的形式分為2種：干燥和潮濕，其濕法脫硫技術(shù)相較與干燥脫硫技術(shù)的特點(diǎn)是：技術(shù)相對(duì)于成熟，脫硫技術(shù)生產(chǎn)效率高，更方便操作。

濕法煙氣脫硫技術(shù)已被大多數(shù)企業(yè)使用，相對(duì)于其他技術(shù)更加成熟，脫硫效率高達(dá)90%以上。使得氣液反應(yīng)速度更快，在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中更為安全可靠，濕法脫硫技術(shù)一直處于主要地位，但是由于生產(chǎn)產(chǎn)品為液體或者污泥，殘留物不好進(jìn)行處理，腐蝕性強(qiáng)，資源消耗快，清理費(fèi)用高等缺點(diǎn)。濕法脫硫技術(shù)對(duì)水資源有較大需求量，投資成本高，所以這種方法更適合大型電廠，脫硫效率達(dá)90%以上。干法煙氣脫硫技術(shù)優(yōu)點(diǎn)為：與氣體發(fā)生反應(yīng)快，設(shè)施比濕法脫硫設(shè)備容易操作，占地小，投資、運(yùn)行成本低、設(shè)備能耗低，產(chǎn)品加工容易。脫硫率低是這一方法的主要缺點(diǎn)，另外由于脫硫設(shè)備磨損現(xiàn)象和結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致設(shè)備維修困難、設(shè)備運(yùn)行系統(tǒng)漏洞、使用壽命受到限制。

4 使用一體化脫硫工藝的裝置設(shè)備

4.1 脫硫除塵技術(shù)設(shè)備的自動(dòng)化

鋼鐵公司和火力發(fā)電廠均為空氣污染主要來(lái)源，近幾年，各地區(qū)積極實(shí)施環(huán)境保護(hù)政策。國(guó)家環(huán)保公司將礦產(chǎn)資源生產(chǎn)與公司結(jié)合，開(kāi)展能源生產(chǎn)企業(yè)的改革工作，支持礦企以生產(chǎn)清潔能源為主，減少?gòu)U氣排放量，改善空氣質(zhì)量。對(duì)于許多不具備煙氣排放調(diào)整條件的大型礦企，政府部門應(yīng)積極引導(dǎo)設(shè)備升級(jí)，同時(shí)支持新技術(shù)的使用，有效的控制了有害灰塵和氣體的排放量。某公司在安裝脫硫設(shè)備后，增加了送風(fēng)機(jī)設(shè)備，這樣滿足了煙囪的排氣效果，但是增加了公司生產(chǎn)成本。但是公司不想普及這種環(huán)保技術(shù)，不積極維護(hù)和裝備，脫硫技術(shù)在宣傳過(guò)程中會(huì)增加一定的抵抗力，需要各地區(qū)采取積極措施解決。

4.2 推進(jìn)一體化脫硫除塵技術(shù)

當(dāng)前各企業(yè)普遍使用綜合脫硫除塵技術(shù)常遇到各種問(wèn)題。主要體現(xiàn)在技術(shù)的優(yōu)化、推廣及相關(guān)工作理念。為了提高企業(yè)的環(huán)保意識(shí)，必須解決脫硫除塵技術(shù)問(wèn)題，礦企脫硫除塵要落實(shí)到行動(dòng)上，同時(shí)需要不斷優(yōu)化脫硫技術(shù)。首先，要不斷更新觀念，統(tǒng)一對(duì)脫硫除塵技術(shù)的認(rèn)識(shí)，鋁生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)目的不只是為公司創(chuàng)造利益，而是向社會(huì)提供產(chǎn)品和服務(wù)，從而滿足人們的日常生活需求。解決生產(chǎn)設(shè)備的使用問(wèn)題，采取適當(dāng)措施。工業(yè)生產(chǎn)中煙氣廢物的循環(huán)再利用，可以抵消焚燒爐生產(chǎn)成本。脫硫除塵設(shè)備的使用不僅有效減少了污染源，還控制了煙氣廢物的排放數(shù)量，增加有機(jī)物的產(chǎn)量，可以用作肥料。

5 總結(jié)

隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn)。鋁加工產(chǎn)業(yè)取得了突出成績(jī)，礦產(chǎn)資源在工業(yè)化發(fā)展中發(fā)揮了重要的促進(jìn)發(fā)展作用。由于礦產(chǎn)資源消耗每年產(chǎn)生SO2排放量占其他有害氣體排放量的87%。與此同時(shí)，隨著能源發(fā)展規(guī)模的擴(kuò)大和鋁工業(yè)技術(shù)和設(shè)備水平的提高，全球電解鋁產(chǎn)量也在上升。對(duì)此我們面對(duì)這種現(xiàn)狀，就必須合理地利用資源走可持續(xù)發(fā)展道路，在鋁生產(chǎn)加工中降低煙氣排放量。煙氣脫硫技術(shù)作為改善生態(tài)環(huán)境的一種有效方法，需要不斷進(jìn)行探索。本文綜述了世界和中國(guó)鋁資源儲(chǔ)量情況、以及電解鋁行業(yè)的發(fā)展歷程、脫硫生產(chǎn)現(xiàn)狀、行業(yè)市場(chǎng)需求和價(jià)格趨勢(shì)，并進(jìn)行討論和預(yù)測(cè)，對(duì)電解鋁行業(yè)的發(fā)展及深入研究具有一定的參考和借鑒意義。