电解铝烟气脱硫技术研究进展

王学萍

(甘肃钢铁职业技术学院，甘肃 嘉峪关 735100）

1 电解铝烟气脱硫技术发展背景

随着铝的需求量稳步上升，世界范围内的铝供应量在缩减，中国的铝产量上升幅度逐步放缓。电解铝行业高耗能的本质，使行业与节能环保的发展理念相背离，所以国家一直在加紧治理不合规企业，在京津冀地区的铝矿、氧化铝厂、电解铝厂和再生铝厂实施产业优化升级，要求电解铝企业生产中的污染物排放要达到规定标准要求。氟、粉尘、二氧化硫是电解铝厂排放烟气中的主要污染物。氟化物具有一定的挥发性，可以在空气中进行氧化分解，氟化物主要源于电解质，长时间挥发会对环境造成严重污染。

目前，在我国铝市场中，主要采用2种方式来充实电解槽。一种方式为烟气中氟化物，一种为粉尘净化技术。当烟气中的氟被去除，所排放气体中的粉尘、氟化物可以被净化和吸收。最终排放出的气体基本符合颗粒物和氟化物的排放标准。然而所排放气体中可能会含有部分二氧化硫，因此在电解铝生产过程中，对所排放烟气进行脱硫是十分必要的。因此，本文阐述了在电解铝生产中烟气脱硫所用的方法及应用效果，为行业发展与生态环境保护相适应提供借鉴价值。

2 电解铝烟气硫化物的源头

从改编后的《污染物排放标准》可以看出，燃料焦硫含量标准必须降低到2.3m/n以下，按照烟气含量来看。在工业市场上，低硫焦产量更低，目前，在电解铝行业中，烟气脱硫的方法主要是对原材料进行脱硫。脱硫率小于30%，使石油焦在于1300℃左右燃烧，焙烧温度范围从1600℃到1700℃，但因为其中的硫含量降低，脱硫率大于90%。但由于高温燃烧消耗能源耗高，经济成本增加，石油焦的活性大大降低。

在电解铝生产过程中，进行烟气脱硫是一个必不可少的步骤，同时电解铝烟气脱硫除尘技术也属于国家鼓励项目。冶炼企业应树立脱硫意识，也是铝行业发展的整体趋势，但因铝电解的生产数量大，排放烟气中硫浓度高，且具有一定腐蚀性等特点，需要我们开发一种、无二次污染的脱硫技术促进铝生产加工安全发展。SO2是大气污染的主要污染物，有效控制工业生产中的SO2排放量是一个亟待解决的问题。从我国环境统计相关数据来看，生产加工所用原材料排放的二氧化硫年产量在逐年增加。工业排放源可达1800万吨，目前全国矿产资源消费量为76%，硫排放量占总排放量的83%，未来几年也有增长趋势。随着我国工业化进程的加快，SO2排放量已接近危险警戒线。工业化水平有所提升，但工业生产过程中对矿产资源的利用也给企业发展带来了新的挑战，全国生产铝材产量大约为25亿吨，铝土的年平均开采量占世界总开采量的百分之8。其中七个省分铝土资源占中国铝土资源的百分之97，其中铝土矿依存度为百分之45.18。经过多年发展，铝工业已经形成了从开采到原料生产、挤压、建造等完整的铝加工体系。目前全球共有45家铝生产商，其中中国有147家，世界总产能为3300万吨，其中中国占830万。

3 国内研发烟气脱硫技术进展

3.1 脱硫技术的方式

在目前钙法脱硫、碱法脱硫、镁法和氨法脱硫为工业生产中所普遍使用的烟气脱硫技术，其中钙法脱硫技术在整个市场上的百分比比例超过90%，应用范围更加广泛。经综合分析，我们以国内某电解铝厂为例，进行不同的脱硫技术比对，由于镁法（原料有限，工艺复杂，炉渣产生）的特点，可适合于高浓度SO2脱硫。

钠法（原料成本高，数量有限，炉渣多）的特点更适合对中等浓度SO2脱硫。氨法（成本低，大量硫化物化肥，没有二次污染）更适用于应用低浓度SO2脱硫。其中针对调查发现钙法脱硫效率>90%、碱法脱硫效率>95%、镁法脱硫效率>95%和氨法脱硫脱硫效率百分比>95%，钙法脱硫原料来源于石灰石碳酸镁(纯碱)氨)液氨、碱法脱硫原料来源于氨水、镁法脱硫原料来源于碳铵，氨法脱硫原料来源于脱菱镁矿。其中钙法脱硫技术所用原材料价格约200(600，2000(纯碱)元/吨)，碱法碳铵：700元/吨)、镁法液氨：3700元/吨)。钙法原料消耗/(SO2)1.8-1.9元/吨，碱法原料消耗/(SO2)0.7-0.8元/吨，镁法原料消耗/(SO2)1.66-0.532元/吨)。

在现有的电解铝加工中，脱硫技术的有效应用可有效降低对环境的二次污染。据研究分析，钙脱硫技术所应用的原料较为普遍，且成本低，在市场份额中比例高，但因为存在管道堵塞、废渣沉积等问题。如应用镁法技术，该技术脱硫效率高，原料资源消耗相对低，脱硫过程中可生产一定数量的化工副产品，含有烟气等杂质。钠法技术的特点为脱硫效率高，但是产出物质数量少，在市场应用不高，原料成本、投资运行成本高等等。氨法脱硫技术因为脱硫效率高，原料资源消耗量少，不产生二次炉渣等特点占有一定的市场份额，但因该方法投资运营成本高，腐蚀性严重，使其在电解铝生产中常常被限制。烟气技术主要处于知识产权定位阶段，主要应用于发电产业、化工、钢铁产业领域，但在电解铝行业应用相对较少。

3.2 铝行业的发展特征

随着铝行业的发展，如今脱硫技术已经发展为十多种，脱硫后产物的形式分为2种：干燥和潮湿，其湿法脱硫技术相较与干燥脱硫技术的特点是：技术相对于成熟，脱硫技术生产效率高，更方便操作。

湿法烟气脱硫技术已被大多数企业使用，相对于其他技术更加成熟，脱硫效率高达90%以上。使得气液反应速度更快，在生产运行过程中更为安全可靠，湿法脱硫技术一直处于主要地位，但是由于生产产品为液体或者污泥，残留物不好进行处理，腐蚀性强，资源消耗快，清理费用高等缺点。湿法脱硫技术对水资源有较大需求量，投资成本高，所以这种方法更适合大型电厂，脱硫效率达90%以上。干法烟气脱硫技术优点为：与气体发生反应快，设施比湿法脱硫设备容易操作，占地小，投资、运行成本低、设备能耗低，产品加工容易。脱硫率低是这一方法的主要缺点，另外由于脱硫设备磨损现象和结垢现象严重，导致设备维修困难、设备运行系统漏洞、使用寿命受到限制。

4 使用一体化脱硫工艺的装置设备

4.1 脱硫除尘技术设备的自动化

钢铁公司和火力发电厂均为空气污染主要来源，近几年，各地区积极实施环境保护政策。国家环保公司将矿产资源生产与公司结合，开展能源生产企业的改革工作，支持矿企以生产清洁能源为主，减少废气排放量，改善空气质量。对于许多不具备烟气排放调整条件的大型矿企，政府部门应积极引导设备升级，同时支持新技术的使用，有效的控制了有害灰尘和气体的排放量。某公司在安装脱硫设备后，增加了送风机设备，这样满足了烟囱的排气效果，但是增加了公司生产成本。但是公司不想普及这种环保技术，不积极维护和装备，脱硫技术在宣传过程中会增加一定的抵抗力，需要各地区采取积极措施解决。

4.2 推进一体化脱硫除尘技术

当前各企业普遍使用综合脱硫除尘技术常遇到各种问题。主要体现在技术的优化、推广及相关工作理念。为了提高企业的环保意识，必须解决脱硫除尘技术问题，矿企脱硫除尘要落实到行动上，同时需要不断优化脱硫技术。首先，要不断更新观念，统一对脱硫除尘技术的认识，铝生产企业的生产目的不只是为公司创造利益，而是向社会提供产品和服务，从而满足人们的日常生活需求。解决生产设备的使用问题，采取适当措施。工业生产中烟气废物的循环再利用，可以抵消焚烧炉生产成本。脱硫除尘设备的使用不仅有效减少了污染源，还控制了烟气废物的排放数量，增加有机物的产量，可以用作肥料。

5 总结

随着工业经济不断发展、工业化进程不断推进。铝加工产业取得了突出成绩，矿产资源在工业化发展中发挥了重要的促进发展作用。由于矿产资源消耗每年产生SO2排放量占其他有害气体排放量的87%。与此同时，随着能源发展规模的扩大和铝工业技术和设备水平的提高，全球电解铝产量也在上升。对此我们面对这种现状，就必须合理地利用资源走可持续发展道路，在铝生产加工中降低烟气排放量。烟气脱硫技术作为改善生态环境的一种有效方法，需要不断进行探索。本文综述了世界和中国铝资源储量情况、以及电解铝行业的发展历程、脱硫生产现状、行业市场需求和价格趋势，并进行讨论和预测，对电解铝行业的发展及深入研究具有一定的参考和借鉴意义。