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        我國有色金屬冶煉煙氣脫硫技術(shù)綜述

        2012-04-12 02:33:51中國瑞林工程技術(shù)有限公司徐才仁
        河南科技 2012年6期
        關(guān)鍵詞:火法二次污染冶煉廠

        中國瑞林工程技術(shù)有限公司 徐才仁

        我國有色金屬冶煉煙氣脫硫技術(shù)綜述

        中國瑞林工程技術(shù)有限公司 徐才仁

        有色金屬多與硫伴生成硫化礦,我國的有色金屬冶煉礦物原料多以硫化物形態(tài)存在。在有色冶煉工業(yè)中一般有火法和濕法兩種冶煉工藝,現(xiàn)在絕大部分采用火法處理硫化礦。硫化金屬礦經(jīng)過高溫焙燒使硫和金屬分離,硫轉(zhuǎn)化成SO2隨冶煉煙氣排出。因而在我國主要金屬如銅、鉛、鋅、鎳、鈷及貴金屬黃金等的火法冶煉過程中都會(huì)釋放出大量含SO2的煙氣,是造成我國大氣污染的污染源之一。根據(jù)我國有色金屬工業(yè)發(fā)展趨勢(shì),在今后一段時(shí)間內(nèi),我國的有色金屬冶煉仍將以火法冶煉為主,由此造成的大氣污染仍以顆粒物和SO2特別突出,且中小型有色金屬冶煉鍋爐(窯)在未來一段時(shí)間內(nèi)仍無法被取締,也無法被濕法冶煉所代替。因此,中小型有色金屬冶煉鍋爐(窯)煙氣的治理,尤其是煙氣中低濃度SO2的治理仍將是我國所面臨的突出問題。而隨著我國加入WTO組織和國家對(duì)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的重新制定,國家對(duì)于SO2的污染越來越重視,在煙氣中脫硫仍是相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)最現(xiàn)實(shí)、最有效、最經(jīng)濟(jì)的處理方法。因此,研究和推廣簡單、經(jīng)濟(jì)、可行、實(shí)用且無二次污染的煙氣脫硫技術(shù),對(duì)我國環(huán)境保護(hù)和全球氣候的好轉(zhuǎn)有著重大的意義。

        一、有色冶煉煙氣脫硫的處理現(xiàn)狀

        我國的有色金屬冶煉煙氣治理分兩部分,冶煉煙氣中高濃度的SO2用于冶煉煙氣制酸,而煙氣中的低濃度SO2則采用脫硫治理。目前,世界上已研究開發(fā)的煙氣脫硫技術(shù)達(dá)200多種,我國在有色冶煉煙氣脫硫的治理工作也已經(jīng)開展多年,取得了一定的成效。國內(nèi)使用比較普遍的脫硫技術(shù),可分為濕法和干法兩種類型。

        1.濕法處理技術(shù)。濕法處理技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn),應(yīng)用較為廣泛的濕法煙氣脫硫技術(shù)包括麻石水膜除塵脫硫工藝、石灰石-石膏法、氧化鋅-酸解法、亞納循環(huán)吸收法、廢堿液吸收法、鈉堿法和氨酸法等。

        (1)麻石水膜法。該法除塵有著巨大的市場(chǎng),一般采用耐腐濁的麻石砌筑反應(yīng)池,利用水吸收煙氣中的SO2,但該方法只適合于處理含硫量較低的煙氣,而高含硫量的煙氣用此法很難達(dá)標(biāo)。

        (2)石灰石-石膏法。該法以堿性的石灰石或石灰漿液與煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這也是目前世界上應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)之一。其核心處理裝置為吸收塔,該塔運(yùn)行可靠。脫硫效率高達(dá)95%以上。但其反應(yīng)后產(chǎn)物容易造成二次污染。

        (3)氧化鋅-酸解法。該法以含氧化鋅溶液作為吸收劑對(duì)煙氣中所含的SO2進(jìn)行吸收,完成吸收過程而產(chǎn)生的富含SO2的亞硫酸鋅溶液,通過酸解將亞硫酸鋅溶液中所含的SO2酸解出來,產(chǎn)生出純凈的SO2氣體,用于生產(chǎn)硫酸或液體SO2。其核心處理裝置為吸收塔,運(yùn)行可靠,脫硫效率高達(dá)95%以上。這也是在我國鋅冶煉廠運(yùn)用較為廣泛的脫硫技術(shù),其循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益較好,無二次污染。尤其對(duì)于鋅冶煉企業(yè)的尾氣脫硫更為適用,吸收SO2后的產(chǎn)物(亞硫酸鋅溶液)可用做后續(xù)精煉的原料。目前在國內(nèi)已經(jīng)有幾套建成投產(chǎn)或在建,如:馳宏鋅鍺股份有限公司會(huì)澤冶煉廠煙化爐和多膛爐的尾氣氧化鋅-酸解法脫硫工藝(氣量140 000 Nm3/h)、中金嶺南丹霞冶煉廠回轉(zhuǎn)窯的尾氣氧化鋅-酸解法脫硫工藝(氣量70 410 Nm3/h)。

        (4)海水脫硫法。該法在沿海地區(qū)有利用條件的冶煉廠等有著應(yīng)用空間,該法主要利用海水的弱堿性來脫硫,并且成本較低,有著較好的利用前景。

        (5)亞納循環(huán)吸收法。該法主要利用Na2SO3吸收煙氣中SO2的生成NaHSO3,吸收液加熱分解除高濃度的SO2(進(jìn)一步加工成產(chǎn)品)和NaHSO3(用于循環(huán)使用)。

        (6)氨-亞硫酸銨法。該法是以貧氨液吸收煙氣中的SO2而生成硫酸銨(化肥),其核心處理裝置為吸收塔,該裝置運(yùn)行可靠,脫硫效率高達(dá)95%以上。這也是在我國有色冶煉廠運(yùn)用較為廣泛的脫硫技術(shù)之一。

        (7)鈉堿液吸收法。該法主要是利堿液和煙中SO2的反應(yīng),或生成化肥,或中和后將廢水進(jìn)一步處理排放,在我國一些冶煉廠應(yīng)用該法較多。

        (8)再生胺吸收解吸法。該法是先用特定的吸附劑對(duì)煙氣中所含SO2進(jìn)行吸附,將SO2吸附在溶液中,完成吸附過程而產(chǎn)生的富含SO2的吸附劑通過蒸汽進(jìn)行解吸SO2。產(chǎn)生出純凈的SO2氣體,用于生產(chǎn)硫酸或液體SO2;再生后的吸附劑重新回用于前段SO2吸附過程。這也是在我國冶煉廠中運(yùn)用較為廣泛的脫硫技術(shù),其循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益好,且無二次污染。目前在國內(nèi)已經(jīng)有幾套建成投產(chǎn)或在建,如:山東陽谷祥光銅業(yè)有限公司一期冶煉煙氣脫硫工程、貴鋁氧化鋁改擴(kuò)建鍋爐煙氣綜合治理工程(氣量920 000 Nm3/h),銅陵球團(tuán)脫硫工程(氣量260 000 Nm3/h)、云南錫業(yè)股份有限公司冶煉分公司冶煉煙氣綜合治理工程。

        濕法脫硫由于整個(gè)煙氣脫硫過程為氣液反應(yīng)過程,反應(yīng)速度和反應(yīng)過程較快,吸收效果較好,因此目前國內(nèi)市場(chǎng)上80%以上的除塵脫硫裝置為濕法,但其缺陷為設(shè)備易堵塞和腐蝕情況較為嚴(yán)重,又有一部分脫硫工藝增加了反應(yīng)廢棄物,易產(chǎn)生二次污染,必須進(jìn)行妥善的后續(xù)處理,因此需要的運(yùn)行費(fèi)用較高。另外濕法脫硫工藝適用于水資源相對(duì)豐富的地區(qū),對(duì)于水資源缺乏的地區(qū),濕法脫硫技術(shù)的應(yīng)用將受到一定的限制。

        2.干法脫硫技術(shù)。干法脫硫目前主要有活性焦脫硫、荷電干粉噴射脫硫、電化學(xué)方法脫硫等。

        (1)活性焦煙氣脫硫法。該法主要是利用活性焦的吸附特性和催化特性使煙氣中SO2與煙氣中的水蒸氣和氧反應(yīng)生中H2SO4吸附在活性焦的表面,吸附SO2的活性焦加熱后再生,釋放出高濃度SO2氣體,解吸SO2的活性焦循環(huán)使用,高濃度SO2氣體可加工成硫酸、單質(zhì)硫等多種化工產(chǎn)品。

        (2)荷電干粉噴射脫硫法。該法主要為石灰干粉高速通過高壓靜電電暈充電區(qū),干荷粉電后波噴射到煙氣中,由于荷電干粉同性相斥,因此在煙氣中呈懸浮狀態(tài),增加了與SO2反應(yīng)的機(jī)會(huì),提高了脫硫效率,該技術(shù)為美國專利,我國目前尚未有實(shí)驗(yàn)應(yīng)用。

        (3)電化學(xué)方法脫硫法。該法主要利用氧化反應(yīng),將煙氣中的SO2等分子波激活或電離,生成自由基,在與其他物質(zhì)反應(yīng)(如注入氨,生成化肥等),這種方法在我國部分地區(qū)已有案例。

        干法脫硫設(shè)備相對(duì)簡單,而且反應(yīng)過程是在氣相中完成的,反應(yīng)產(chǎn)物為干態(tài),因此不存在腐蝕等問題。脫硫過程中不消耗水,不存在廢水、廢渣等二次污染問題,但實(shí)際運(yùn)用上由于技術(shù)和脫硫效果的原因,尚未得到大面積推廣應(yīng)用,有些尚停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段。

        二、有色金屬火法冶煉煙氣脫硫的預(yù)測(cè)

        目前,國內(nèi)外可采用防治冶煉尾氣SO2污染的途徑很多,但從技術(shù)、成本等方面綜合考慮,在今后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi),在我國濕法脫硫仍是有色金屬火法冶煉尾氣脫硫的主要技術(shù)手段。但由于煙氣脫硫裝置投資大,因此對(duì)脫硫技術(shù)的選用要適合我國國情。要立足國情,盡可能因地制宜,利用本地資源,選用經(jīng)濟(jì)上合理,工藝流程簡單且可靠的脫硫技術(shù)。開發(fā)適合中小型企業(yè)的煙氣脫硫技術(shù)和成套設(shè)備具有重大的意義,尤其是在濕法脫硫的基礎(chǔ)上增加技術(shù)含量,提高脫硫效率,降低脫硫成本,都將是今后的工作方向,本文,筆者認(rèn)為應(yīng)從以下幾方面著手。

        1.在企業(yè)繼續(xù)開展節(jié)能降耗研究,加大企業(yè)以轉(zhuǎn)型力度,從管理著手,提高冶煉技術(shù)水平,減少產(chǎn)品的冶煉初加工,增加產(chǎn)品的精加工,從而在管理環(huán)節(jié)減少二氧化硫的產(chǎn)生。

        2.減少或關(guān)閉能耗大的且對(duì)環(huán)境污染大的小冶煉廠,相應(yīng)地減少小冶煉廠的數(shù)量和分散治理的難度。

        3.增大對(duì)硫化礦的前期脫硫技術(shù)的研究,如對(duì)硫化礦實(shí)行前期化學(xué)脫硫、微生物脫硫,減少硫化礦的含硫量。

        4.加大對(duì)有色金屬火法冶煉低濃度SO2尾氣脫硫技術(shù)的研究開發(fā),對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益高的脫硫技術(shù)加大推廣應(yīng)用力度。

        5.加大對(duì)有色金屬濕法冶煉技術(shù)的研究與開發(fā),從而相應(yīng)地減少尾氣的排放。

        6.加大對(duì)現(xiàn)有的濕法煙氣脫硫技術(shù)研究,減少處理成本,實(shí)現(xiàn)廢物資源化利用。

        7.在濕法煙氣脫硫技術(shù)上改善氣液接觸條件,增加傳質(zhì)接觸面積。

        8.在現(xiàn)有的濕法煙氣脫硫技術(shù)上研究采用高效的液相脫硫反應(yīng)催化劑,進(jìn)一步強(qiáng)化傳質(zhì),提高脫硫效率。

        9.研究新型的防腐材料、防結(jié)垢材料及其在濕法煙氣脫硫裝置中的內(nèi)襯技術(shù)。

        綜上,我國的有色金屬冶煉方式短期內(nèi)不會(huì)有太大的變化,仍將以火法冶煉為主,因此開發(fā)具有脫硫效果好,運(yùn)行費(fèi)用低,易于推廣利用的煙氣脫硫技術(shù)仍將是環(huán)保工作者的目標(biāo)和追求??梢韵嘈牛S著高新技術(shù)和材料技術(shù)的不斷發(fā)展,在不斷改進(jìn)現(xiàn)有的脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上,必使氧化鋅-酸解法、再生胺吸收解吸法和氨-亞硫酸銨法等濕法脫硫技術(shù)在脫硫效果好,運(yùn)行費(fèi)用低,無二次污染方面有著長足發(fā)展,而且必將帶來煙氣脫硫技術(shù)的一次更新。

        book=79,ebook=12

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