宋 雄

（湖南株洲有色金屬有限公司，湖南 株洲 421513）

煉鋅冶煉企業(yè)制酸系統(tǒng)排出的低濃度SO2尾氣，是造成大氣污染的主要有毒有害氣體，如何使其得到經(jīng)濟(jì)有效的治理，是鉛鋅冶煉企面臨的棘手難題。經(jīng)過國內(nèi)外多年的研發(fā)，多種SO2污染治理工藝已經(jīng)得到應(yīng)用，主要有氨法、石灰法、鈉堿法、氧化鋅法、離子液法、活性焦法等，但這些脫硫工藝普遍存在運(yùn)行費(fèi)高，脫硫產(chǎn)出物難以再利用及堆存的問題。

株洲有色冶煉集團(tuán)公司鋅I、鋅II系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的火法沸騰焙燒加濕法浸出、電積煉鋅工藝，即焙燒爐沸騰焙燒+中酸性兩段浸出、凈化+電積工藝，焙燒爐焙燒后的尾氣經(jīng)余熱鍋爐回收余熱、旋渦收塵器和電收塵器除塵后進(jìn)入由空塔、填料塔和電除霧器組成的凈化系統(tǒng)，然后經(jīng)干燥和兩轉(zhuǎn)兩吸過程，產(chǎn)出硫酸，制酸后的尾氣經(jīng)煙囪排空。

1 雙氧水尾氣脫硫的原理

雙氧水是一種氧化性質(zhì)非常強(qiáng)的物質(zhì)，氧化性強(qiáng)于氯氣、二氧化氯，其分解產(chǎn)物為無害的氧氣與水。雙氧水脫除尾氣中二氧化硫的基本原理是：將濃度為27.5%雙氧水溶液添加到脫硫裝置中，使雙氧水溶液與制酸外排尾氣中的二氧化硫接觸，利用雙氧水具有的強(qiáng)氧化特性將制酸外排尾氣中二氧化硫氧化為三氧化硫，被循環(huán)液吸收產(chǎn)生硫酸（酸濃最高可達(dá)到55%），實(shí)現(xiàn)尾氣中二氧化硫的分離，達(dá)到脫硫的效果。

其化學(xué)反應(yīng)方程式是：

2 工藝流程

制酸系統(tǒng)雙氧水尾氣脫硫工藝流程如圖1所示：雙氧水由專用罐車運(yùn)輸并儲(chǔ)存在雙氧水儲(chǔ)槽，使用時(shí)由隔膜式計(jì)量泵添加到脫硫系統(tǒng)中作為消耗脫硫藥劑的補(bǔ)充。雙氧水儲(chǔ)槽采用地上槽形式，便于操作維護(hù)。來自二吸塔的尾氣從脫硫塔下部進(jìn)入，與塔內(nèi)向下噴淋的脫硫循環(huán)液逆向接觸，利用塔內(nèi)填料增大氣液接觸面積，在填料層充分完成脫硫氧化反應(yīng)，尾氣中的二氧化硫氧化形成三氧化硫并進(jìn)一步被吸收生成硫酸進(jìn)入循環(huán)液。脫除了二氧化硫的尾氣經(jīng)脫硫塔上部的波紋捕沫器去除其中的液體顆粒后，經(jīng)尾氣煙囪排空。脫硫過程中所消耗的脫硫耗材利用雙氧水添加泵補(bǔ)充至脫硫塔循環(huán)槽。脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的稀硫酸待酸濃達(dá)到20%～30%經(jīng)循環(huán)泵出口旁通管道送入稀硫酸儲(chǔ)槽儲(chǔ)存，需用時(shí)再由稀硫酸泵送入硫酸干吸系統(tǒng)用于補(bǔ)充水（配酸）使用，或送至濕法浸出系統(tǒng)作為補(bǔ)充酸［1］。

3 工藝控制參數(shù)

圖1 雙氧水尾氣脫硫工藝流程

工藝控制參數(shù)如下：雙氧水濃度27.5%；脫硫循環(huán)液酸度20%～30%；循環(huán)液雙氧水濃度0.1%～1.0%；入塔尾氣溫度＜70℃；入塔尾氣量100 000 m3／h；入塔 SO2濃度≤5 000 mg／m3，出塔 SO2折算濃度≤400 mg／m3；脫硫率≥97%

4 脫硫裝置主要設(shè)備

雙氧水法尾氣處理裝置主要設(shè)備見表1。

表1 雙氧水法尾氣處理裝置主要設(shè)備

5 雙氧水脫硫裝置主要技術(shù)特點(diǎn)

與一般的尾氣脫硫工藝對(duì)比，雙氧水氧化脫硫技術(shù)具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

5.1 工藝流程較簡(jiǎn)單，尾氣脫硫成本低

雙氧水尾氣脫硫裝置采用塔槽一體設(shè)計(jì)，脫硫反應(yīng)及其產(chǎn)生的副產(chǎn)品回收，都在同一個(gè)塔內(nèi)進(jìn)行，配套設(shè)施簡(jiǎn)單，流程短，操作自動(dòng)化程度高，不需額外增加生產(chǎn)定員，因此成本相對(duì)較低。雙氧水法與鈉堿法尾氣脫硫成本比較見表2。

在《水之鄉(xiāng)》中，上述兩種歐洲傳統(tǒng)故事模式在歷史講述中相遇并合為了一體。強(qiáng)調(diào)證據(jù)、推理和分析的偵探小說與神秘、恐怖、非理性的哥特小說之間形成了一種張力。作家本人的歷史觀似乎介于這兩者之間：歷史講述和探究既要強(qiáng)調(diào)客觀證據(jù)和邏輯推理，也不能忽視口頭傳說、小道消息和民間巫術(shù)；歷史既是可知的、理性的、有規(guī)律可尋的，又是神秘的、盲目的和非理性的。

表2 雙氧水法與鈉堿法尾氣脫硫成本比較

5.2 氧化脫硫反應(yīng)迅速，脫硫效率高

雙氧水尾氣脫硫工藝脫硫的速度極快，投加雙氧水前測(cè)脫硫裝置入口尾氣平均SO2含量1 200 mg／m3左右，循環(huán)噴淋液中加入雙氧水后尾氣中SO2含量瞬時(shí)開始下降，1 min內(nèi)SO2折算濃度即可降至200 mg／m3左右。

雙氧水脫硫工藝脫硫效率高，經(jīng)檢測(cè)當(dāng)原尾氣SO2濃度在2 000 mg／m3左右時(shí)雙氧水脫硫效率大于97%，脫硫后的尾氣中SO2排放量最低可達(dá)20～50 mg／m3。

5.3 脫硫產(chǎn)物可在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)部消化，不存在利用、堆存及銷售問題

雙氧水脫硫副產(chǎn)品為濃度20%～30%的H2SO4，稀硫酸回收至鋅濕法浸出工序，相對(duì)常規(guī)工藝如石灰-石膏法、氨法、鈉堿法工藝，沒有脫硫產(chǎn)物的利用、堆存及銷售問題，極大地降低了處置成本，同時(shí)杜絕了新的“三廢”產(chǎn)生。

6 存在問題及解決途徑

雙氧水尾氣脫硫工藝雖然成功地在該公司鋅I、鋅II系統(tǒng)制酸尾氣治理中得到應(yīng)用，但仍存在著一些亟待改進(jìn)的問題。

6.1 雙氧水及脫硫產(chǎn)物具有強(qiáng)烈的腐蝕性

雙氧水脫硫過程中會(huì)衍生具有強(qiáng)氧化性的過二硫酸（H2S2O8），其對(duì)鋼鐵等金屬材質(zhì)具有極強(qiáng)的腐蝕性，如直接將產(chǎn)出的稀酸用于干吸工序成品酸補(bǔ)水，將對(duì)干吸工序的設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕。該公司根據(jù)自身工藝條件，將產(chǎn)出的稀酸作為濕法浸出的補(bǔ)充酸使用。即解決了稀酸使用途徑，又利用過二硫酸的強(qiáng)氧化性，替代了一部分二氧化錳氧化劑進(jìn)行氧化水解除鐵。

雙氧水脫硫裝置的脫硫循環(huán)泵、雙氧水添加泵、稀酸泵、雙氧水添加管道等易發(fā)生腐蝕泄露的設(shè)備、設(shè)施均需采用雙配置，實(shí)行一開一備，即利于檢修又保證了雙氧水脫硫裝置連續(xù)運(yùn)行。

雙氧水對(duì)橡膠有較強(qiáng)的腐蝕性，故管道、閥門等設(shè)備的密封件不宜用橡膠制品，宜采用四氟材質(zhì)制品。

6.2 產(chǎn)出稀酸須合理控制酸濃度

雙氧水脫硫裝置產(chǎn)出酸濃度最高可達(dá)55%，但在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)一味提高稀酸濃度會(huì)使循環(huán)酸變粘稠影響脫硫效果，并易造成脫硫循環(huán)泵過載而跳閘。酸濃度控制在20%～25%之間，可有效避免上述問題發(fā)生。稀酸酸濃度采用密度檢測(cè)儀檢測(cè)并對(duì)照酸濃度表得出酸濃度，為確保稀酸酸濃度的準(zhǔn)確性需定期進(jìn)行人工校對(duì)。

6.3 脫硫塔工藝補(bǔ)充水須保證一定的品質(zhì)

雙氧水脫硫裝置在運(yùn)行中會(huì)隨尾氣帶走部分水分，故須要不斷向塔內(nèi)補(bǔ)充水。該公司雙氧水脫硫裝置采用制酸系統(tǒng)冷卻塔開路水作為補(bǔ)充水，運(yùn)行一年后雙氧水脫硫裝置系統(tǒng)阻力突然由1 000 Pa增高到4 000 Pa。停車檢查發(fā)現(xiàn)塔內(nèi)填料、篦子板均結(jié)晶堵塞，解決辦法一是采取水質(zhì)好的新水作為脫硫補(bǔ)充水，但成本增加大。二是充分利用雙氧水脫硫反應(yīng)極快的特點(diǎn)，扒出脫硫塔內(nèi)的填料，將其從填料塔轉(zhuǎn)變?yōu)榭账?。所以采取扒出脫硫塔?nèi)填料的辦法，結(jié)晶堵塔的問題得到解決。

6.4 脫硫塔雙氧水補(bǔ)充點(diǎn)必須高于溢流口且補(bǔ)充管道要深入塔體，加入管道必須設(shè)止回閥

雙氧水添為確保持續(xù)性和計(jì)量的準(zhǔn)確性，添加泵一般使用隔膜式計(jì)量泵。隔膜式計(jì)量泵在實(shí)際使用時(shí)易因吸入閥和排出閥內(nèi)球體黏連形成反抽，將塔內(nèi)脫硫循環(huán)液反抽至雙氧水儲(chǔ)罐，雙氧水發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)極易衍生安全事故。

6.5 雙氧水脫硫裝置必須有完善可靠的安全措施

雙氧水化學(xué)性質(zhì)活潑，生產(chǎn)中脫硫裝置必須有完善可靠的安全措施。

6.5.1 預(yù)防雙氧水無序分解

雙氧水是一種強(qiáng)氧化劑，可以和許多無機(jī)化合物、重金屬粉末或雜質(zhì)接觸后會(huì)迅速分解，放出大量的熱量、氧和水蒸氣，在運(yùn)用中雙氧水儲(chǔ)存和使用中應(yīng)切忌混入易（可）燃物、還原劑、活性金屬粉末及其氧化物。因此預(yù)防雙氧水無序分解是雙氧水脫硫裝置安全運(yùn)行的關(guān)鍵。

6.5.2 加強(qiáng)操作人員個(gè)體防護(hù)

進(jìn)行雙氧水裝卸及維修等作業(yè)時(shí)必須釋放人體靜電。皮膚一旦接觸，立即脫去所沾污的衣物，用清水沖洗15 min以上，后就醫(yī)。一旦吸入蒸汽或霧，迅速轉(zhuǎn)移到空氣新鮮處，輸氧、就醫(yī)。一旦入口，服用足量溫水，催吐后就醫(yī)。

6.5.3 雙氧水儲(chǔ)存要配置備用儲(chǔ)罐

雙氧水在使用中較容易發(fā)生泄漏，泄漏出來的雙氧水不能簡(jiǎn)單地沖洗進(jìn)排水系統(tǒng)，也不能直接回收到在用儲(chǔ)罐，只能收集到備用儲(chǔ)罐。

7 結(jié) 論

在鉛鋅企業(yè)制酸系統(tǒng)采取雙氧水工藝處理尾氣，有效地解決了吸收產(chǎn)物的處理問題，處理過程無二次污染，成本較為低廉，值得推廣使用。