氧化锌脱硫的工业实践

谭显波

五矿铜业(湖南)有限公司

氧化锌脱硫的工业实践

谭显波

五矿铜业(湖南)有限公司

本文简要介绍了目前治理低浓度二氧化硫废气工艺机理，讨论了几种典型脱硫工艺的机理和优缺点，对氧化锌法脱硫在铅锌工业的实践应用进行了总结。最后阐述了氧化锌法处理二氧化硫废气的研究进展和应用前景。

低浓度二氧化硫；铅锌冶炼；氧化锌脱硫

1 导言

低浓度二氧化硫烟气是指浓度在3%以下的烟气(大多为0.2～0.5%)。绝大多数所要处理的低浓度SO2烟气中SO2的浓度多为0.1～0.5%。关于高浓度SO2烟气，一般选用触摸氧化法制作硫酸。而低浓度SO2废气具有散布广，浓度低，损害大，管理困难等特色。低浓度SO2废气直接排空，是形成酸雨的根本原因，这不仅浪费了硫资源，而且给环境带来了严峻的污染。

2 低浓度二氧化硫废气的几种处理技术

烟气脱硫技术是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一，按工艺特点主要分为湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫。

湿法工艺是指脱硫剂以液浆形式喷入反应器，而脱硫产品也以液浆形式排出的系统。常用的主要有石灰(石)法、双碱法、氨法等几类。湿法脱硫因其脱硫效率高、适应范围广而得到广泛运用，市场占有率为85%以上。

2.1 石灰(石)/石膏湿法脱硫工艺

石灰(石)/石膏湿法脱硫工艺是采用石灰石(CaCO3)或石灰(CaO)作脱硫吸收剂原料，经消化处理后加水搅拌制成氢氧化钙(Ca(OH)2)作为脱硫吸收浆。石灰或吸收剂浆液喷入吸收塔，吸附其中的SO2气体，产生亚硫酸钙，进而氧化为硫酸钙(石膏)副产品。

该工艺的优点主要是：脱硫效率高，在Ca/S比小于1.1的时候，脱硫效率可高达90%以上；吸收剂利用率高，可达到90%；吸收剂资源广泛，价格低廉；副产品为石膏，高品位石膏可用于建筑材料；该工艺技术成熟，运用广泛，目前国家有相应技术规范。该工艺的缺点是：系统复杂，占地面积大；造价高，一次性投资大；运行中容易造成系统积垢，堵塞和磨损；运行费用高，高液/气比所带来的电、水循环和耗量非常大；不适应中小规模烟气脱硫。

2.2 双碱法脱硫工艺

双碱法是指脱硫吸收过程采用反应性能好的钠基或镁基吸收剂，其产生的副产品又与钙基吸收剂反应，将钠基或镁基脱硫吸收剂再生还原重复使用，再生反应中产生的石膏成为最终副产品。双碱法脱硫技术首先采用氢氧化钠溶液进行溶解启动，从而脱除烟气中的二氧化硫，然后再利用石灰经过再生过程将氢氧化钠还原，从而使氢氧化钠可以在系统内循环使用。由于存在两个主要的反应阶段，并且在每个阶段采用了两种不同类型的碱，所以称此法为双碱法。双碱法运用钠基高效脱硫，消耗的却是廉价的石灰石(石灰)，该工艺综合石灰法与钠碱法的特点，解决了石灰法的效率低、易结垢问题，又具备钠碱法吸收效率高的优点。由于脱硫和再生反应的复杂性，此法的理想实现有一定的工艺难度，目前正在逐步实践和成熟中。

2.3 氨法脱硫工艺

氨法处理技术主要是利用氨水吸收液对低浓度二氧化硫废气进行脱硫净化，副产品为硫酸铵。氨法脱硫的优点：氨法脱硫的特点之一是含硫越高，硫酸铵的产量就越大。脱硫效率很高，很容易达到95%以上；脱硫后的烟气不但二氧化硫浓度很低，而且烟气含尘量也大大减少；吸收剂易采购。

3 氧化锌浆液脱硫

氧化锌脱硫技术是将含ZnO的粉料加水或工艺中返回的脱硫渣的洗液配制成悬浮液，在吸收设备中与烟气中SO2反应，将烟气中的SO2主要以亚硫酸锌(还有亚硫酸氢锌、硫酸锌)的形式予以脱除。吸收后的副产物亚硫酸锌经空气氧化成硫酸锌。与其它脱硫方法相比，氧化锌法具有吸收效率高、吸收剂来源充足、循环利用度高、节省投资和运行费用等明显优势，而广泛应用在铅锌冶炼企业的低浓度二氧化硫治理实践中。

3.1 影响氧化锌脱硫效率的主要因素

在湖南水口山四冶炼厂的实践运行过程中发现，影响气液接触状况的二氧化硫入口浓度、浆液固含量、液气比、空塔气速等参数以及浆液酸度是影响氧化锌脱硫效率的主要因素。

3.2 氧化锌脱硫的优缺点

在铅锌冶炼行业的优势：①用烟化炉烟化提锌布袋收尘器收尘得到的氧化锌粉作吸收剂，无需外购脱硫原料，可节省购买脱硫剂的费用；②可以将烟气中的SO2气体充分吸收并重复利用；③脱硫后的滤渣对别的工艺来说是一种负担，但对铅锌行业来说，滤渣可重复使用，作为锌冶炼的原料进入到生产系统中，回收锌，达到资源利用的最大化；④脱硫效率可达到90%，系统运行成本较低。

发现氧化锌脱硫工艺自身存在如下问题：①脱硫剂氧化锌为两性氧化物，碱性弱，实际工程中脱硫效率往往在85%～90%之间，对于SO2浓度高于3500mg/Nm3的烟气难以稳定达标。②氧化锌粘性大，吸收SO2后生成的亚硫酸锌易结晶，导致设备和管道极易出现堵塞现象，严重影响了脱硫系统的正常运转。③烟气中的SO2以SO42-的形式进入到电锌系统，会影响系统酸水平衡。④锌冶炼系统对氧化锌脱硫副产物中氟、氯含量有较高要求。副产品无法在锌冶炼系统中使用，将产生废液和废渣的二次污染。

更是存在以下问题：①每天需要氧化锌量达60吨以上，原料无法保证；②脱硫副产品处置去向；③氧化锌、浆化液、产出物(硫酸锌溶液)输送成本高。

4 结束语

综上所述，烟气脱硫工艺方法很多，烟气脱硫方法的选择主要取决于原烟气条件、吸收剂的供应条件及工厂的地理条件、副产品的利用、工程投资和运行成本等多方面因素，并且应遵循安全、可靠、技术先进合理、满足环保排放等原则。随着技术条件的进步，以及强大的政策支持，烟气脱硫的效率会越来越高，效益会越来越好。

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