烧结烟气活性炭吸附脱硫脱硝技术及应用探寻

王燕

摘 要：烧结烟气脱硫脱硝技术在现代社会中的使用较为纯熟，主要用在钢铁行业的生产过程中，是维护环境关键手段。烧结是钢铁行业生产时所生成二氧化氮（NO2）与二氧化硫（SO2）消耗的主要途径，随着近些年国家对环境保护问题的愈发重视，各种为减少必要生产情况下产生的工业排放污染的整治手段层出不穷，对烧结烟气脱硫脱硝的技术工艺研究变得愈发快速，而且未来仍会将生产污染净化技术的研究作为发展目标。

关键词：烧结烟气;活性炭吸附;脱硫脱硝

0 引言

经统一调查国内三百多个城市可见，有75%左右城市的空气污染指数严重超标，空气重度污染。空气质量严重不佳时一整月的城市占据9.4%左右，其污染城市主要涉及山西、北京、河南等城市。按照空气质量检测可见空气中二氧化硫浓度范围约3-80μg/m3，且每个城市的空气污染持续天数正在逐渐延长。由社会资料统计可见，空气污染状况严重的城市大多分布于京津冀或临近城市中。为此国家推出的环境保护法主要使用于以上城市，解决二氧化硫污染排放源头（火电行业），进而使用脱硫技术已经逐渐成熟，且使用效果稳定。

1 烧结烟气的发生特点与管理现状

1.1 烧结烟气技术的发生特性

烧结是一种加工方法，主要针对高炉冶炼过程中提供精料。烧结工厂将收集来的熔剂、燃料、精矿、包含铁质物质的生产废物、矿粉等原料，按照烧结过程中一定比例展开材料配置工作，混合加水形成制粒后启动烧结机，将原料铺放在上面进行燃烧抽风烧结，继而得到达到使用标准的生产烧结料。通常形成烧结料所使用的原材料中会包含铁矿石，而其中会含有一定量的硫化物与氮化物，且在进行烧结工作时会以单质与化合物的不同方式存在，继而氮和硫会与空气中的氧气产生反应，而后以气态氧化物的模式从而释放出来[1]。所以烧结后产生的烟气会存有大量二氧化硫与二氧化氮物质，对环境产生负性影响。

烧结的烟气与其他造成环境污染的其他不同之处在于，其烟气总量非常多，且在运作过程中持续释放。在所有钢铁工业产生的二氧化氮含量中占据半数之多，二氧化硫总含量占据70%左右，可见烧结工作对环境的污染危害。其次，烧结工作所产烟气温度差异值较大。通常会跟随工业生产情况改变，烟气的温度浮动约在80度至200度左右。且含湿量很大，因为在制成混合料过程中为了提升其透气性，会加水做成小球[2]。按照其体积大致估算，制成烧结原料中约需添加10%左右的水分，达到15%左右的含氧量继而烧结烟气的湿度明显。而后，烧结烟气会增加SO2（二氧化硫）的总排放量且则增加其浓度。原混合料在烧结过程中会消除其中80%左右的硫，但是在烧结初始便可见排放量为每吨7kg左右。而且不同的原料含硫量差异性较大，烟气中二氧化硫浓度通常为每立方米800mg-1500mg，最高可达到每立方米3000mg-5000mg，和水分子接触后会形成稀酸，影响大气污染严重且金属部件会持续遭受腐蚀。

1.2 烧结烟气的处理情况

近十年国内钢铁行业经济发展效果明显，产品需求量加大的情况下烧结矿工作产量也有了大幅度提升，因此便造成工业污染物排放量超标，形成环境污染，对于烧结工厂环境保护工作难度也在提升。近些年国家对于烧结烟尘污染方面提出了除尘策略，但是由于烟气脱硫技术在初步发展阶段，因此对于二恶英（1，4-二氧杂环己二烯）与二氧化氮的脱除效果不佳，国内也正在致力于提升活性炭吸附技术的推进。

2 烧结烟气活性炭吸附脱硫脱硝研究

2.1 活性炭的气体吸附作用机制

对于污染物的控制国内外仍旧在沿用单一控制手段，因综合性的控制技术融合手段成本价值过于昂贵，因此可尝试使用活性炭来达到污染物吸附作用。因为活性炭的结构为孔型，表面基团非常多且表面积大，因此承载物质时还原性、负载性与原位氧气脱除能力较好，即可当做载体又能成为还原剂出现反应时的承载环境。活性炭作为具有特殊性质的物质可以将烧结烟气中的主要污染物质消除，例如硫、硝等物质，还可将其他污染气体同时适当进行脱除。吸附作用主要针对气体中二氧化硫与二氧化氮在温度变化下进行物理吸附，并且对和它产生化学反应的物质实现烟气污染物脱除。若在不影响物理、化学吸附平衡性可在活性炭吸附中添加氨，能同时将二氧化硫与二氧化氮从烧结烟气中分离出来。

目前在生产线上使用的活性炭通常为圆柱形活性炭（直径约为9mm），不同于常规活性炭之处在于，脱硫脱硝活性炭的耐压性、耐磨性比、硫化物容积大等特点决定了它的吸附效果，而且使用过程中在加热再生相当于再次激活了活性炭，处理烟气中的二氧化硫与二氧化氮时，效果会更好。

2.2 活性炭的解吸再生

活性炭吸收硫和烟气中的污染物过程中，会将反应下生成的物质存留在活性炭表面中，这样活性炭在脱硫脱硝时吸附反应就会降低，所以在二氧化硫吸附后应将其定期加热，消除硫酸形成，借此形成循环利用。活性炭的解析效果与温度调整有直接关系，但是要防止温度过高而造成活性炭燃烧。而且要注意活性炭在使用时应勤加更换或是重复处理利用，以免因为活性炭的吸附效果造成微孔堵塞，使用活性下降且磨损严重。

3 活性炭的改性

活性炭因为其材料的特殊性，在使用的过程中具有极强的稳定性和可加热性，针对某些环境的使用还可发挥其催化能力，其表面结构为孔隙形式同时可形成表面化学反应，其承载性能、还原性能非常优秀，因此可做活化与改性。这种性质可以用在类似于烧结烟气的污染物质吸附工作中，减少有害气体对于空气的污染。可以使用酸、碱交替方式处理活性炭达到改性处理目的，经研究发现，经过碳酸钠做改性的活性炭硫容量相比常规的活性炭脱硫剂使用效果提升了30%左右。而经用硝酸对活性炭展开改性后其表面官能团直接产生作用，所属碱性增加因此在进行烟气的脱硫脱硝过程中效率显著提升。

目前国内针对烧结烟气使用活性炭进行脱硫脱硝工作的钢铁企业不多，而配备的烧结工序几乎大同小异，故而可针对使用工序的常见类型进行统计，观察烧结烟气对于空气污染所能达到的净化指标。

4 结束语

工业技术在持续发展且逐渐运用到生产中，使得国内物资生产量与效率飞速提升，国内生产力量提升带动经济发展的同时，环境问题也随之而来。工业生产造成废弃污染物生成量显著提升而造成的环境问题一直是社会关注的话题，要解决环境污染明显问题首先便要从源头控制，减少工业污染源头出现或生成。针对烧结烟气环节提出对应解决技术，相比做事后修补工作而言更具前瞻性，减少做“亡羊补牢”低效率工作。依照国家环保局发布的环境状况公示结果来看，我国近些年的绿色环境保护情况相比前些年较好，环境问题有所改善，但工业生产带来的环境污染情况仍旧存在。因此可妥善利用活性炭技术同时处理烧结烟气中SO2与NO2等多项有害物质，同样也可适当去除烟气中的二恶英（1，4-二氧杂环己二烯）或是金属有毒物质，针对活性炭的使用、运行成本控制问题制定解决策略，且仍旧有改善、提升空间。未来针对烧结烟气的活性炭脱硫脱硝工作，应以进一步提升工作效率为主，提升副产物的价值，达成节约、环保生产目标。

參考文献：

[1]刘玉东.烧结烟气循环技术应用现状及分析[J].中国金属通报，2019，（7）：188，190.

[2]韩加友，洪建国，张玉文.烧结烟气臭氧氧化-半干法吸收脱硫脱硝实践[J].中国冶金，2019，29（11）：76-81.