低濃度SO2煙氣脫硫工藝選擇

余群波，李大江

（礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160）

本項(xiàng)目為鉬精礦冶煉項(xiàng)目，鉬精礦主要成分如表1 所示。除鉬以外，該礦還有銅、金、銀、錸等有價金屬，且含量較高。如果以鉬精礦直接外售，銅、金、銀、錸等有價金屬不計(jì)價，得不到回收。所以，該項(xiàng)目通過鉬精礦焙燒及濕法冶煉[1-2]綜合回收其中的有價金屬。目前，市場上，焙燒設(shè)備主要有回轉(zhuǎn)窯和多膛爐。多膛爐多為國外引進(jìn)技術(shù)，投資成本高，多針對大規(guī)模的鉬冶煉，大型鉬精礦的年處理量通常以萬噸計(jì)。本項(xiàng)目處理規(guī)模小，考慮投資成本，所以選用回轉(zhuǎn)窯焙燒。本項(xiàng)目鉬精礦回轉(zhuǎn)窯焙燒產(chǎn)生的SO2可到12 800 Nm3/h，體積濃度為1.2%，該濃度不能滿足常規(guī)制酸工藝要求（SO2濃度至少需要達(dá)到2%）。

表1 鉬精礦主要成分

（續(xù)表1）

1 低濃度SO2 煙氣處理工藝

處理本項(xiàng)目低濃度SO2煙氣，目前主要有3 種工藝路線：離子液吸附解吸+一轉(zhuǎn)一吸常規(guī)制酸工藝（簡稱工藝一）；托普索濕法制酸工藝（簡稱工藝二）；堿法脫硫工藝（簡稱工藝三）。

1.1 工藝一

離子液吸附解吸+一轉(zhuǎn)一吸常規(guī)制酸工藝將凈化除雜后的低濃度SO2煙氣分成兩部分。一部分煙氣通過吸附解吸技術(shù)產(chǎn)出高濃度SO2（可達(dá)99%），高濃SO2與剩余低濃度SO2煙氣混合后，煙氣濃度滿足制酸要求，采用一轉(zhuǎn)一吸常規(guī)制酸工藝生產(chǎn)工業(yè)硫酸，尾氣再用離子液脫硫工藝處理達(dá)標(biāo)后排放[3-4]。

該工藝?yán)秒x子液吸附解吸，將煙氣中SO2富集后生產(chǎn)工業(yè)硫酸，兼顧尾氣達(dá)標(biāo)排放，同時全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，不存在技術(shù)壁壘，從技術(shù)角度來看，可以作為本項(xiàng)目的煙氣解決方案。但考慮本項(xiàng)目實(shí)際情況，該工藝存在以下問題：一是吸附解吸工藝蒸汽消耗較高（約6 t 蒸汽/t SO2），其適用于副產(chǎn)蒸汽充足的情況；二是本項(xiàng)目位置較為偏遠(yuǎn)，硫酸市場容量不大，硫酸產(chǎn)品的儲存、運(yùn)輸和銷售成本偏高。

1.2 工藝二

托普索濕法制酸（WSA）工藝直接利用低濃度SO2煙氣生產(chǎn)工業(yè)硫酸。該工藝可以處理本項(xiàng)目的低濃度（1.2%）SO2煙氣，在國內(nèi)外有成功穩(wěn)定的應(yīng)用，生產(chǎn)效果較好，但該工藝需要完全引進(jìn)國外技術(shù)，一次性投資高，適用于生產(chǎn)規(guī)模較大的鉬冶煉企業(yè)。低濃度SO2煙氣中SO2到硫酸的轉(zhuǎn)化率為99%，轉(zhuǎn)化率偏低。另外，制酸后的尾氣SO2濃度超標(biāo)，不能直接達(dá)標(biāo)排放，仍然需要尾氣脫硫裝置。

1.3 工藝三

堿法脫硫工藝主要利用酸堿中和原理，將酸性廢液轉(zhuǎn)變成中性溶液，形成石膏副產(chǎn)品外售。同時，部分微量重金屬也會被沉淀下來。石灰脫硫系統(tǒng)由吸收塔系統(tǒng)、石灰制備系統(tǒng)、石膏處理系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)等組成。吸收塔系統(tǒng)用于處理含硫煙氣，保證煙氣排放滿足國家現(xiàn)行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。煙氣經(jīng)噴淋洗滌后進(jìn)入吸收塔內(nèi)，然后迅速上升，遇到高度霧化的吸收液（由安裝在塔體上部的噴淋裝置噴射）。吸收塔系統(tǒng)包含吸收塔塔體、除霧裝置、石膏漿液循環(huán)噴淋裝置和氧化空氣裝置。脫硫劑制備與輸送系統(tǒng)專為吸收塔提供脫硫劑。

在吸收塔中，SO2氣體被噴淋液吸收后，在石膏漿液池中氧化、結(jié)晶，最終形成石膏晶體，以達(dá)到從煙氣中脫除SO2的目的。石膏漿液循環(huán)噴淋裝置定時定量地開路排出。石膏漿液池的石膏晶體含量、石灰添加量與系統(tǒng)的脫硫量成線性關(guān)系。根據(jù)這一關(guān)系，可以通過自動控制系統(tǒng)定量控制石膏漿液的排放，以保持吸收系統(tǒng)的物料平衡。排出的石膏漿液固液分離處理后，即可得到副產(chǎn)品石膏。

2 項(xiàng)目投資費(fèi)用、運(yùn)行成本與經(jīng)濟(jì)效益對比

按照本項(xiàng)目焙燒煙氣量約12 000 Nm3/h、SO2濃度約1.2%的基準(zhǔn)，分別對以上三種工藝的項(xiàng)目投資費(fèi)用、運(yùn)行成本及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對比，結(jié)果如表2 至表4 所示。其中，經(jīng)濟(jì)效益對比未考慮一次性建設(shè)投資差異的影響。由此可以看出，工藝二采用進(jìn)口技術(shù)，項(xiàng)目投資費(fèi)用最高，但運(yùn)行成本最低；工藝一項(xiàng)目投資費(fèi)用居中，但其運(yùn)行需要消耗較多低壓蒸汽，運(yùn)行成本最高；工藝三項(xiàng)目投資費(fèi)用最低，運(yùn)行成本居中。

表2 三種工藝的項(xiàng)目投資費(fèi)用

表3 三種工藝的主要運(yùn)行成本對比

表4 三種工藝的經(jīng)濟(jì)效益對比

從工藝一來看，吸附解收技術(shù)蒸汽消耗較高，本項(xiàng)目無工業(yè)自產(chǎn)蒸汽供應(yīng)，若建設(shè)燃煤鍋爐自產(chǎn)蒸汽，成本太高；相比工藝三，其一次性投資較高；本項(xiàng)目位置較為偏遠(yuǎn)，硫酸的儲存、運(yùn)輸和銷售成本偏高。從工藝二來看，本項(xiàng)目冶煉煙氣SO2濃度低于2%，直接處理需要額外消耗電能或燃料氣來補(bǔ)充系統(tǒng)熱量，實(shí)際運(yùn)行成本高，該工藝屬于進(jìn)口技術(shù)，一次性投資費(fèi)用過高，引起項(xiàng)目固定資產(chǎn)折舊費(fèi)用過高，將大幅降低項(xiàng)目收益率，而產(chǎn)出的硫酸產(chǎn)品同樣存在儲存、運(yùn)輸和銷售問題。綜上，根據(jù)冶煉煙氣特點(diǎn)，本項(xiàng)目選用工藝三，即堿法脫硫工藝。

本項(xiàng)目采用三相反應(yīng)脫硫塔，以石灰作為脫硫劑，利用石灰粉直接制漿，脫除煙氣中的SO2，副產(chǎn)脫硫石膏。與常規(guī)石灰脫硫技術(shù)相比，該工藝具備以下特點(diǎn)：反應(yīng)塔構(gòu)造強(qiáng)化氣液接觸，具有較高的脫硫效率；噴嘴設(shè)計(jì)獨(dú)特，采用大漿液通道，解決常規(guī)噴嘴設(shè)計(jì)易堵塞的問題。

3 結(jié)論

根據(jù)本項(xiàng)目煙氣狀況和所在地特點(diǎn)，離子液吸附解吸+一轉(zhuǎn)一吸常規(guī)制酸工藝運(yùn)行成本過高，不適合作為本項(xiàng)目的煙氣處理工藝。托普索濕法制酸工藝雖然可以處理本項(xiàng)目冶煉煙氣，但不是最適合工藝。基于上述情況，綜合考慮項(xiàng)目投資費(fèi)用、運(yùn)行成本和經(jīng)濟(jì)效益，本項(xiàng)目產(chǎn)生的低濃度SO2煙氣采用堿法脫硫工藝處理最為合適。