金川有色冶炼低浓度二氧化硫烟气脱硫实践

马旻锐

(金川集团股份有限公司化工厂，甘肃金昌 737100)

金川有色冶炼低浓度二氧化硫烟气脱硫实践

马旻锐

(金川集团股份有限公司化工厂，甘肃金昌 737100)

介绍了国内低浓度二氧化硫冶炼烟气处理工艺，结合金川低浓度冶炼烟气主要来源及特点，分别应对制酸尾气、冶炼一期非正常外排烟气、熔铸系统反射炉等的烟气条件，提出了经济合理的治理方案和工艺路线，并总结了各工艺的特点和创新点。实践证明，低浓度冶炼烟气综合治理系统建成后，硫资源综合利用得到提高，取得了良好的环境效益。

烟气 低浓度 二氧化硫 脱硫 硫酸生产

二氧化硫是有色金属冶炼过程中产生的主要污染物[1]。随着近十年，我国有色冶炼行业较大的发展，有色金属产量不断增加的同时，冶炼烟气二氧化硫达标排放已成为环保要求的重中之重。SO2是金川集团股份有限公司(以下简称金川公司)冶炼生产中产生的主要污染物，尤其是低浓度SO2。其具有气量大、杂散、不均衡等特点，多年来一直影响着生产区域的环境[2]。如何处理低浓度二氧化硫烟气，具有重要的现实意义。

1 低浓度冶炼烟气脱硫工艺

低浓度二氧化硫冶炼烟气处理工艺繁多，其优缺点各异，主要分为吸收法、吸附法、催化还原法[3-4]。吸收法根据不同吸收剂，又分为石灰石法、生石灰法、氨法、钠碱法、铝法、金属氧化物法、柠檬酸钠法、离子液法等[5-7]；吸附法主要分为分子筛法、活性炭法，通过吸附、脱吸工艺实现吸附剂的再生，二氧化硫的提浓；催化还原法利用H2、H2S、CO、水煤气、焦炭等还原物质将低浓度二氧化硫还原为单质硫。

2 金川公司低浓度冶炼烟气治理方案

金川公司低浓度冶炼烟气主要来源包括制酸尾气、冶炼一期非正常外排烟气、熔铸系统反射炉、环集烟气等。根据各片区气浓、气量、含尘的特点，金川公司以效率效益优先为原则，借鉴国内先进的脱硫工艺，自主创新对各片区低浓度二氧化硫采用不同工艺分而治之，其主要措施为：

1)对于一期冶炼片区非正常外排烟气,因其部分时段浓度较高、烟气总硫量大，采用柠檬酸钠吸收解吸工艺，并设置后段碱吸装置，一方面确保尾气达标排放，另一方面吸收液解吸后可产生高浓度二氧化硫，送制酸系统生产硫酸，实现了硫资源综合利用。建设1套柠檬酸钠吸收解吸装置，处理烟气量为2.0×105m3/h，主要包括净化工序、柠檬酸钠吸收及尾气吸收工序、SO2解吸工序、尾气排空、鼓风机、低压配电室及电气仪表系统等。

2)对于硫酸系统尾气，因其气量大、气浓低、烟气不含尘等特点，采用钠碱法工艺处理。该工艺具有脱硫率高，一方面确保尾气达标排放，另一方面吸收液可作为生产亚硫酸钠原料。根据各系统的分布情况建设3套尾气吸收装置，其中530 kt/a硫酸系统建设1套处理气量1.72×105m3/h装置；Ⅰ、Ⅱ硫酸系统及300 kt/a硫酸系统建设1套处理气量2.636×105m3/h 装置；700 kt/a硫酸系统建设1套处理气量3.57×105m3/h装置。每套装置主要包括配碱系统、尾气吸收系统、硫酸吸收塔及干燥塔应急装置的配套改造、尾气吸收配电室、应急电源配电室改造、自动控制系统。

3)对于熔铸反射炉产生的低浓度烟气，因其烟气总硫量大、含尘高、周围位置紧张等特点，建设1套活性焦脱硫装置进行处理。一方面确保尾气达标排放，另一方面吸附解吸后可产生高浓度二氧化硫，送制酸系统生产硫酸，实现了硫资源综合利用。主要包括SO2吸附脱硫系统、烟气系统、活性焦再生系统、物料循环输送系统、收尘系统、工艺水及压缩气系统和检修起吊设施。

3 工艺特点

3.1 硫酸尾气吸收工艺技术特点

1)副产亚硫酸钠产品，经济效益显著。采用质量分数10%的NaOH溶液吸收制酸中洁净二氧化硫，吸收反应生成的亚硫酸氢钠进一步用氢氧化钠溶液进行中和反应，生成稳定的亚硫酸钠。生产无水亚硫酸钠时，再经蒸发—离心分离—干燥工序获得产品；生产七水亚硫酸钠时，中和液直接进行冷却结晶，离心分离后获得产品[8]。

2)脱硫效率高，操作灵活。钠碱法具有吸收剂不挥发、溶解度大、活性高等优点，适应烟气浓度范围比较宽，且能够在故障状态下处理SO2浓度较高的尾气，不会对装置造成损害。

3)进行设备创新。针对尾气中二氧化硫含量不高，对制酸系统的应急功能，开发了新型尾气吸收塔，其结构见图1。使用新型尾气吸收塔后，系统阻力增加不多，对现有制酸风机的处理气量影响不大。

图1 尾气吸收塔结构示意

3.2 烟气吸收解吸系统工艺技术特点

1)回收低浓度SO2，增加系统适用性。柠檬酸钠吸收工艺一般适用于烟气中SO2体积分数在8%左右，解吸后得到的高浓度SO2用于制取液体SO2。该工艺用于处理低浓度SO2烟气，解决了吸收低浓度SO2时吸收推动力小、吸收率低的问题。通过工艺参数的系统设定，保证了较高的吸收率，保证了尾气的达标排放。

2)增强烟气适用性。国内外利用柠檬酸钠缓冲溶液吸收SO2的工艺，原料烟气一般为硫磺燃烧所产的纯净烟气，不含粉尘、金属尘粒等杂质，吸收液质量稳定，不易变质。该项目将柠檬酸钠吸收解吸工艺应用于有色冶炼烟气，有色冶炼烟气的特点是高温、含尘、SO2浓度波动大。尽管有除尘系统，但吸收液长期循环中，仍然后少量金属离子进入液相，会催化氧化SO2生产硫酸根，进而影响吸收效率。该工艺采用创新技术，克服金属离子在液相中对SO2催化氧化作用，降低氧化率，延长吸收液的使用寿命。

3)设备及生产规模大型化。国内最大的柠檬酸钠吸收解吸装置SO2生产能力为2 kt/a，该项目投产后，SO2生产能力为68 kt/a。

4)新型高温耐柠檬酸钠腐蚀材质的开发与应用。柠檬酸钠对许多材料具有较强的腐蚀性，特别是在高温状态下，其腐蚀特性研究资料非常缺乏。该项目与研究机构合作，研制出了改性UHMWPE材料，用于循环泵蜗壳及叶轮的制作，保证了设备在高温状态下长周期平稳运转。

3.3 熔铸反射炉烟气治理技术特点

1)活性焦脱硫效率理想，同时具有良好除尘效果，无废渣、废气等产生，不产生二次污染。

2)对主系统影响小。脱硫过程不需增加烟气再热系统，烟气温度较高，减轻设备腐蚀，脱硫系统运行稳定可靠。脱硫塔相当于填料塔，可冷热状态下启动，自动适应负荷变化。脱硫系统停运后维护工作量少，且系统布置灵活，可正负压运行。

3)结合项目所在地干旱缺水、有制酸装置的实际情况，该项目采用脱硫效率高、水消耗量少、相对环保的活性焦脱硫技术，副产高浓度的SO2气体送硫酸系统生产硫酸。

4 效果

低浓度冶炼烟气综合治理系统建成后，烟气中硫资源综合利用提高，取得了良好的环境效益和经济效应,实现了制酸系统产能与冶炼扩能后的匹配；实现了现有5套硫酸装置约7.5×105m3/h硫酸尾气的综合治理，吸收液直接回用作为亚硫酸钠的生产原料，变废为宝，经济效益可观；有效解决了金川公司冶炼一期片区转炉等炉窑非正常外排烟气的综合治理和低品质硫的资源化利用；实现了熔铸系统反射炉低浓度烟气的回收治理；有效改善了二氧化硫烟气输送的稳定性和匹配性。低浓度冶炼烟气的有效治理，对金川环境治理目标的实现发挥了重要的作用。

[1] 彭康,李皓瑜.低浓度二氧化硫冶炼烟气处理工艺[J].化学工业与工程技术,2010,31(6):49-53.

[2] 孙治忠,谢成,柴瑾瑜.金川公司冶炼烟气制酸技术创新回顾[J].硫酸工业,2014(2):10-13.

[3] 蔡挂才.低浓度SO2烟气生物脱硫技术概述[J].硫酸工业,2010(6)：44-47.

[4] 程瑛.几种低浓度SO2烟气脱硫技术的比较[J].世界有色金属，2011(11):48-50.

[5] 易思红,田伟军.低浓度二氧化硫烟气脱硫技术进展[J].广西轻工业,2007,108(11):25.

[6] 王姣,岳焕玲,孟昭华.离子液循环吸收法有色冶炼烟气脱硫新技术[J].有色设备,2008(3):5-8.

[7] 石哲浩,王小飞,王伟,等.可再生胺法脱硫技术处理锡冶炼低浓度SO2[J].硫酸工业,2014(4):24-26.

[8] 李燕梅,瞿尚君,唐照勇.低浓度冶炼烟气脱硫工艺运行实践浅析[J].硫酸工业,2015(4):16-20.

Practice of low concentration SO2flue gas desulphurizationin Jinchuan nonferrous smelting

MAMinrui

(Chemical Plant, Jinchuan Group Go., Ltd., Jinchang, Gansu, 737100, China)

Domestic low concentration of sulphur dioxide smelting flue gas treatment process is descrebed. Reasonable economic governance programs and routings are proposed in connection with acid tail gas, smelting non-normal exhaust gas, casting system such as the furnace flue gas conditions, combining with the main sources and characteristics of Jinchuan low concentration smelting flue gas. And the characteristics of the process and innovation are summarized. Practice has proved that low-concentration smelting flue gas comprehensive management system is completed, the comprehensive utilization of sulfur resources has been improved, and achieved good environmental benefits.

flue gas; low concentration; sulphur dioxide; desulphurization; sulphuric acid production

2017-01-15。

马旻锐，男，金川集团股份有限公司化工厂工程师，从事硫酸生产技术管理工作。电话：15809356978；E-mail：hgmmr@jnmc.com。

TQ111.16；X701.3

B

1002-1507(2017)05-0036-03