一種高效脫硫塔在銻冶煉行業(yè)中的應(yīng)用

梁俊杰

（錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 冷水江 417502）

目前，我國銻冶煉少部分由銻的雜廢料回收生產(chǎn)，絕大部分則由銻礦物經(jīng)火法冶煉生產(chǎn)，銻的冶煉技術(shù)還比較落后，存在高能耗、高污染的問題。高污染體現(xiàn)在冶煉廢氣中二氧化硫的治理［1-2］。

銻冶煉80%采用鼓風(fēng)爐熔煉加反射爐還原精煉技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，鼓風(fēng)爐產(chǎn)出煙氣二氧化硫濃度低，一般小于1%，為極低二氧化硫煙氣。錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司是唯一采用富氧空氣進(jìn)行鼓風(fēng)爐冶煉的，其鼓風(fēng)爐煙氣二氧化硫濃度也只有2%左右；低濃度SO2煙氣處理一般采用濕法煙氣脫硫工藝流程，主要是使用石灰（CaO）漿液作洗滌劑，在脫硫塔中對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌，從而除去煙氣中的SO2。而脫硫方式存在著很多問題：脫硫循環(huán)液含有鈣、鎂、鐵等離子，這些離子會(huì)在塔內(nèi)結(jié)垢，垢是混合結(jié)晶體，成長速度很快，結(jié)垢以后，脫硫系統(tǒng)完全報(bào)廢；傳統(tǒng)脫硫塔離不開噴嘴，連續(xù)工作的噴嘴不可避免地磨損、腐蝕、結(jié)垢、堵塞，噴嘴堵死后，脫硫失效；傳統(tǒng)脫硫塔的液氣比很大，浪費(fèi)水資源；并且其吸收效率比較低，很難達(dá)到國家《錫銻汞工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 30770—2014）的要求，尤其是排放限值，要想達(dá)標(biāo)，需要建設(shè)大型的脫硫塔，其投入及處理成本高，并且產(chǎn)出的脫硫渣會(huì)造成固體廢棄物，把氣體污染物轉(zhuǎn)化為固體污染物，這對(duì)于銻這種稀有金屬的銻冶煉造成巨大的加工成本，銻企業(yè)很難生存。

因此，本文根據(jù)某銻冶煉企業(yè)應(yīng)用一種新的高效、低成本脫硫塔（氣動(dòng)乳化脫硫塔）與傳統(tǒng)脫硫塔的運(yùn)行情況及經(jīng)濟(jì)分析進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其優(yōu)越性，以供銻冶煉企業(yè)推廣［3-5］。

1 氣動(dòng)乳化脫硫塔的工作機(jī)理

氣動(dòng)乳化脫硫塔的工作是以石灰石配制好的吸收液經(jīng)循環(huán)泵打入脫硫塔，在塔中以旋流板為基礎(chǔ)，在有足夠氣流的情況下形成一層相對(duì)穩(wěn)定的乳化層；含硫煙氣經(jīng)過乳化層，SO2被吸收液吸收，形成亞硫酸鈣；吸收液經(jīng)曝氣池加壓縮空氣使亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣；再經(jīng)真空脫水系統(tǒng)制成商品石膏外賣；煙氣經(jīng)脫硫達(dá)標(biāo)后直接外排。

其與傳統(tǒng)噴淋塔相比，煙氣與循環(huán)吸收液的接觸更加充分，脫硫效率更高。

2 氣動(dòng)乳化脫硫塔的運(yùn)行及技術(shù)指標(biāo)

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)閃星銻業(yè)銻冶煉企業(yè)的生產(chǎn)工況條件，銻冶煉鼓風(fēng)爐煙氣含硫波動(dòng)很大，一般為10～15 min一個(gè)周期，最高達(dá)到了60 000 mg／m3，最低約10 000 mg／m3，氣動(dòng)乳化脫硫塔的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 氣動(dòng)乳化脫硫各項(xiàng)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 工藝流程說明

根據(jù)表1，閃星銻業(yè)建設(shè)了一套氣動(dòng)乳化脫硫系統(tǒng)，其工藝是煙氣由引風(fēng)機(jī)送入氣動(dòng)乳化脫硫塔下部的均氣室進(jìn)入脫硫塔，在脫硫塔的吸收區(qū)，煙氣與循環(huán)液充分傳質(zhì)，煙氣中的SO2被循環(huán)液吸收，吸收了SO2的循環(huán)液落入塔下部的脫硫循環(huán)池，在攪拌機(jī)的作用下攪拌均勻，經(jīng)氧化風(fēng)機(jī)空氣氧化，生產(chǎn)硫酸鈣，經(jīng)真空皮帶過濾后，產(chǎn)出石膏，如圖1所示。

圖1 氣動(dòng)乳化脫硫工藝流程圖

2.3 運(yùn)行情況與數(shù)據(jù)分析

2.3.1 運(yùn)行情況

閃星銻業(yè)建設(shè)完成后，技術(shù)人員對(duì)該系統(tǒng)運(yùn)行的煙氣量、石灰石用量、進(jìn)出口二氧化硫濃度、各循環(huán)池pH值以及石膏每天的產(chǎn)出量等參數(shù)進(jìn)行了22d的全程跟蹤與監(jiān)測，尾氣排放都達(dá)標(biāo)，跟蹤周期完后，打開脫硫塔人孔門觀察，塔內(nèi)幾乎沒有結(jié)垢等產(chǎn)生。參數(shù)見表2，（1）煙氣SO2吸收量是根據(jù)每天進(jìn)出口二氧化硫的平均濃度差乘以煙氣總量得到數(shù)據(jù)；（2）石膏產(chǎn)出的量是根據(jù)每天裝車過磅得到數(shù)據(jù)。

表2 氣動(dòng)乳化脫硫系統(tǒng)運(yùn)行情況

2.3.2 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)表2，平均每天的石灰石消耗為94.48 t，有效氧化鈣成分為50.18 t，平均二氧化硫量吸收量為54.26 t，根據(jù)化學(xué)方程式：

2CaO+2SO2+O2+4H2O＝2CaSO4·2H2O

有效氧化鈣理論消耗量：

故石灰石有效氧化鈣利用率：

平均每噸二氧化硫的石灰石單耗：1.74 t。

根據(jù)表2，石膏平均每天產(chǎn)量為165.89 t，故平均每噸二氧化硫的石膏產(chǎn)量為3.05 t。

3 與傳統(tǒng)脫硫塔對(duì)比分析

3.1 脫硫能力及投資對(duì)比

塔型脫硫能力對(duì)比見表3。

表3 塔型脫硫能力對(duì)比表

根據(jù)表3，傳統(tǒng)脫硫塔的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于氣動(dòng)乳化脫硫塔的能力，并且傳統(tǒng)噴淋塔必須采用石灰才能達(dá)標(biāo)，但是其容易塔體結(jié)垢，假如鼓風(fēng)爐連續(xù)生產(chǎn)需備用一塔隨時(shí)準(zhǔn)備清理結(jié)垢，而氣動(dòng)乳化脫硫塔結(jié)垢現(xiàn)象很少，只需要利用鼓風(fēng)爐每年的一次大修和中修期間清理一下，不會(huì)耽誤鼓風(fēng)爐的正常生產(chǎn)。

3.2 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析

傳統(tǒng)脫硫塔與氣動(dòng)乳化脫硫塔脫硫劑與產(chǎn)物經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析見表4，表中的單耗、單位產(chǎn)量均是按吸收1 t二氧化硫所產(chǎn)生的消耗和產(chǎn)出的重量。

表4 傳統(tǒng)脫硫塔與氣動(dòng)乳化脫硫塔脫硫劑與產(chǎn)物經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析

根據(jù)表4的數(shù)據(jù)，氣動(dòng)乳化脫硫塔采用石灰石脫硫劑，其產(chǎn)物可以做商品石膏出售到各個(gè)水泥廠，傳統(tǒng)脫硫塔產(chǎn)物為亞硫酸鈣只能做填埋。

氣動(dòng)乳化脫硫塔處理1 t二氧化硫脫硫劑成本為278元，而傳統(tǒng)脫硫塔為618元，氣動(dòng)乳化脫硫塔處理單位二氧化硫產(chǎn)物可以售價(jià)152元，傳統(tǒng)脫硫塔只能填埋，故氣動(dòng)乳化脫硫塔經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 結(jié) 論

通過對(duì)比氣動(dòng)乳化脫硫塔與傳統(tǒng)噴淋塔的對(duì)比，氣動(dòng)乳化脫硫塔的優(yōu)勢顯著，具體結(jié)論如下：

1.氣動(dòng)乳化脫硫塔脫硫處理能力遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)噴淋塔，在同樣達(dá)標(biāo)的前提下，其投資建設(shè)費(fèi)用要低于傳統(tǒng)噴淋塔。

2.氣動(dòng)乳化脫硫塔設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，清理結(jié)垢的時(shí)間遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)噴淋塔，能保證鼓風(fēng)爐穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn)。

3.氣動(dòng)乳化脫硫塔運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)噴淋塔的成本。