譚顯波

五礦銅業(yè)(湖南)有限公司

氧化鋅脫硫的工業(yè)實踐

譚顯波

五礦銅業(yè)(湖南)有限公司

本文簡要介紹了目前治理低濃度二氧化硫廢氣工藝機理，討論了幾種典型脫硫工藝的機理和優(yōu)缺點，對氧化鋅法脫硫在鉛鋅工業(yè)的實踐應(yīng)用進行了總結(jié)。最后闡述了氧化鋅法處理二氧化硫廢氣的研究進展和應(yīng)用前景。

低濃度二氧化硫；鉛鋅冶煉；氧化鋅脫硫

1 導(dǎo)言

低濃度二氧化硫煙氣是指濃度在3%以下的煙氣(大多為0.2～0.5%)。絕大多數(shù)所要處理的低濃度SO2煙氣中SO2的濃度多為0.1～0.5%。關(guān)于高濃度SO2煙氣，一般選用觸摸氧化法制作硫酸。而低濃度SO2廢氣具有散布廣，濃度低，損害大，管理困難等特色。低濃度SO2廢氣直接排空，是形成酸雨的根本原因，這不僅浪費了硫資源，而且給環(huán)境帶來了嚴(yán)峻的污染。

2 低濃度二氧化硫廢氣的幾種處理技術(shù)

煙氣脫硫技術(shù)是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一，按工藝特點主要分為濕法煙氣脫硫、干法煙氣脫硫和半干法煙氣脫硫。

濕法工藝是指脫硫劑以液漿形式噴入反應(yīng)器，而脫硫產(chǎn)品也以液漿形式排出的系統(tǒng)。常用的主要有石灰(石)法、雙堿法、氨法等幾類。濕法脫硫因其脫硫效率高、適應(yīng)范圍廣而得到廣泛運用，市場占有率為85%以上。

2.1 石灰(石)/石膏濕法脫硫工藝

石灰(石)/石膏濕法脫硫工藝是采用石灰石(CaCO3)或石灰(CaO)作脫硫吸收劑原料，經(jīng)消化處理后加水?dāng)嚢柚瞥蓺溲趸}(Ca(OH)2)作為脫硫吸收漿。石灰或吸收劑漿液噴入吸收塔，吸附其中的SO2氣體，產(chǎn)生亞硫酸鈣，進而氧化為硫酸鈣(石膏)副產(chǎn)品。

該工藝的優(yōu)點主要是：脫硫效率高，在Ca/S比小于1.1的時候，脫硫效率可高達90%以上；吸收劑利用率高，可達到90%；吸收劑資源廣泛，價格低廉；副產(chǎn)品為石膏，高品位石膏可用于建筑材料；該工藝技術(shù)成熟，運用廣泛，目前國家有相應(yīng)技術(shù)規(guī)范。該工藝的缺點是：系統(tǒng)復(fù)雜，占地面積大；造價高，一次性投資大；運行中容易造成系統(tǒng)積垢，堵塞和磨損；運行費用高，高液/氣比所帶來的電、水循環(huán)和耗量非常大；不適應(yīng)中小規(guī)模煙氣脫硫。

2.2 雙堿法脫硫工藝

雙堿法是指脫硫吸收過程采用反應(yīng)性能好的鈉基或鎂基吸收劑，其產(chǎn)生的副產(chǎn)品又與鈣基吸收劑反應(yīng)，將鈉基或鎂基脫硫吸收劑再生還原重復(fù)使用，再生反應(yīng)中產(chǎn)生的石膏成為最終副產(chǎn)品。雙堿法脫硫技術(shù)首先采用氫氧化鈉溶液進行溶解啟動，從而脫除煙氣中的二氧化硫，然后再利用石灰經(jīng)過再生過程將氫氧化鈉還原，從而使氫氧化鈉可以在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用。由于存在兩個主要的反應(yīng)階段，并且在每個階段采用了兩種不同類型的堿，所以稱此法為雙堿法。雙堿法運用鈉基高效脫硫，消耗的卻是廉價的石灰石(石灰)，該工藝綜合石灰法與鈉堿法的特點，解決了石灰法的效率低、易結(jié)垢問題，又具備鈉堿法吸收效率高的優(yōu)點。由于脫硫和再生反應(yīng)的復(fù)雜性，此法的理想實現(xiàn)有一定的工藝難度，目前正在逐步實踐和成熟中。

2.3 氨法脫硫工藝

氨法處理技術(shù)主要是利用氨水吸收液對低濃度二氧化硫廢氣進行脫硫凈化，副產(chǎn)品為硫酸銨。氨法脫硫的優(yōu)點：氨法脫硫的特點之一是含硫越高，硫酸銨的產(chǎn)量就越大。脫硫效率很高，很容易達到95%以上；脫硫后的煙氣不但二氧化硫濃度很低，而且煙氣含塵量也大大減少；吸收劑易采購。

3 氧化鋅漿液脫硫

氧化鋅脫硫技術(shù)是將含ZnO的粉料加水或工藝中返回的脫硫渣的洗液配制成懸浮液，在吸收設(shè)備中與煙氣中SO2反應(yīng)，將煙氣中的SO2主要以亞硫酸鋅(還有亞硫酸氫鋅、硫酸鋅)的形式予以脫除。吸收后的副產(chǎn)物亞硫酸鋅經(jīng)空氣氧化成硫酸鋅。與其它脫硫方法相比，氧化鋅法具有吸收效率高、吸收劑來源充足、循環(huán)利用度高、節(jié)省投資和運行費用等明顯優(yōu)勢，而廣泛應(yīng)用在鉛鋅冶煉企業(yè)的低濃度二氧化硫治理實踐中。

3.1 影響氧化鋅脫硫效率的主要因素

在湖南水口山四冶煉廠的實踐運行過程中發(fā)現(xiàn)，影響氣液接觸狀況的二氧化硫入口濃度、漿液固含量、液氣比、空塔氣速等參數(shù)以及漿液酸度是影響氧化鋅脫硫效率的主要因素。

3.2 氧化鋅脫硫的優(yōu)缺點

在鉛鋅冶煉行業(yè)的優(yōu)勢：①用煙化爐煙化提鋅布袋收塵器收塵得到的氧化鋅粉作吸收劑，無需外購脫硫原料，可節(jié)省購買脫硫劑的費用；②可以將煙氣中的SO2氣體充分吸收并重復(fù)利用；③脫硫后的濾渣對別的工藝來說是一種負(fù)擔(dān)，但對鉛鋅行業(yè)來說，濾渣可重復(fù)使用，作為鋅冶煉的原料進入到生產(chǎn)系統(tǒng)中，回收鋅，達到資源利用的最大化；④脫硫效率可達到90%，系統(tǒng)運行成本較低。

發(fā)現(xiàn)氧化鋅脫硫工藝自身存在如下問題：①脫硫劑氧化鋅為兩性氧化物，堿性弱，實際工程中脫硫效率往往在85%～90%之間，對于SO2濃度高于3500mg/Nm3的煙氣難以穩(wěn)定達標(biāo)。②氧化鋅粘性大，吸收SO2后生成的亞硫酸鋅易結(jié)晶，導(dǎo)致設(shè)備和管道極易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了脫硫系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。③煙氣中的SO2以SO42-的形式進入到電鋅系統(tǒng)，會影響系統(tǒng)酸水平衡。④鋅冶煉系統(tǒng)對氧化鋅脫硫副產(chǎn)物中氟、氯含量有較高要求。副產(chǎn)品無法在鋅冶煉系統(tǒng)中使用，將產(chǎn)生廢液和廢渣的二次污染。

更是存在以下問題：①每天需要氧化鋅量達60噸以上，原料無法保證；②脫硫副產(chǎn)品處置去向；③氧化鋅、漿化液、產(chǎn)出物(硫酸鋅溶液)輸送成本高。

4 結(jié)束語

綜上所述，煙氣脫硫工藝方法很多，煙氣脫硫方法的選擇主要取決于原煙氣條件、吸收劑的供應(yīng)條件及工廠的地理條件、副產(chǎn)品的利用、工程投資和運行成本等多方面因素，并且應(yīng)遵循安全、可靠、技術(shù)先進合理、滿足環(huán)保排放等原則。隨著技術(shù)條件的進步，以及強大的政策支持，煙氣脫硫的效率會越來越高，效益會越來越好。

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