一种高效脱硫塔在锑冶炼行业中的应用

梁俊杰

（锡矿山闪星锑业有限责任公司，湖南 冷水江 417502）

目前，我国锑冶炼少部分由锑的杂废料回收生产，绝大部分则由锑矿物经火法冶炼生产，锑的冶炼技术还比较落后，存在高能耗、高污染的问题。高污染体现在冶炼废气中二氧化硫的治理［1-2］。

锑冶炼80%采用鼓风炉熔炼加反射炉还原精炼技术进行生产，鼓风炉产出烟气二氧化硫浓度低，一般小于1%，为极低二氧化硫烟气。锡矿山闪星锑业有限责任公司是唯一采用富氧空气进行鼓风炉冶炼的，其鼓风炉烟气二氧化硫浓度也只有2%左右；低浓度SO2烟气处理一般采用湿法烟气脱硫工艺流程，主要是使用石灰（CaO）浆液作洗涤剂，在脱硫塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2。而脱硫方式存在着很多问题：脱硫循环液含有钙、镁、铁等离子，这些离子会在塔内结垢，垢是混合结晶体，成长速度很快，结垢以后，脱硫系统完全报废；传统脱硫塔离不开喷嘴，连续工作的喷嘴不可避免地磨损、腐蚀、结垢、堵塞，喷嘴堵死后，脱硫失效；传统脱硫塔的液气比很大，浪费水资源；并且其吸收效率比较低，很难达到国家《锡锑汞工业污染物排放标准》（GB 30770—2014）的要求，尤其是排放限值，要想达标，需要建设大型的脱硫塔，其投入及处理成本高，并且产出的脱硫渣会造成固体废弃物，把气体污染物转化为固体污染物，这对于锑这种稀有金属的锑冶炼造成巨大的加工成本，锑企业很难生存。

因此，本文根据某锑冶炼企业应用一种新的高效、低成本脱硫塔（气动乳化脱硫塔）与传统脱硫塔的运行情况及经济分析进行对比，发现其优越性，以供锑冶炼企业推广［3-5］。

1 气动乳化脱硫塔的工作机理

气动乳化脱硫塔的工作是以石灰石配制好的吸收液经循环泵打入脱硫塔，在塔中以旋流板为基础，在有足够气流的情况下形成一层相对稳定的乳化层；含硫烟气经过乳化层，SO2被吸收液吸收，形成亚硫酸钙；吸收液经曝气池加压缩空气使亚硫酸钙氧化成硫酸钙；再经真空脱水系统制成商品石膏外卖；烟气经脱硫达标后直接外排。

其与传统喷淋塔相比，烟气与循环吸收液的接触更加充分，脱硫效率更高。

2 气动乳化脱硫塔的运行及技术指标

2.1 设计参数

根据闪星锑业锑冶炼企业的生产工况条件，锑冶炼鼓风炉烟气含硫波动很大，一般为10～15 min一个周期，最高达到了60 000 mg／m3，最低约10 000 mg／m3，气动乳化脱硫塔的工艺设计参数见表1。

表1 气动乳化脱硫各项工艺设计参数

2.2 工艺流程说明

根据表1，闪星锑业建设了一套气动乳化脱硫系统，其工艺是烟气由引风机送入气动乳化脱硫塔下部的均气室进入脱硫塔，在脱硫塔的吸收区，烟气与循环液充分传质，烟气中的SO2被循环液吸收，吸收了SO2的循环液落入塔下部的脱硫循环池，在搅拌机的作用下搅拌均匀，经氧化风机空气氧化，生产硫酸钙，经真空皮带过滤后，产出石膏，如图1所示。

图1 气动乳化脱硫工艺流程图

2.3 运行情况与数据分析

2.3.1 运行情况

闪星锑业建设完成后，技术人员对该系统运行的烟气量、石灰石用量、进出口二氧化硫浓度、各循环池pH值以及石膏每天的产出量等参数进行了22d的全程跟踪与监测，尾气排放都达标，跟踪周期完后，打开脱硫塔人孔门观察，塔内几乎没有结垢等产生。参数见表2，（1）烟气SO2吸收量是根据每天进出口二氧化硫的平均浓度差乘以烟气总量得到数据；（2）石膏产出的量是根据每天装车过磅得到数据。

表2 气动乳化脱硫系统运行情况

2.3.2 数据分析

根据表2，平均每天的石灰石消耗为94.48 t，有效氧化钙成分为50.18 t，平均二氧化硫量吸收量为54.26 t，根据化学方程式：

2CaO+2SO2+O2+4H2O＝2CaSO4·2H2O

有效氧化钙理论消耗量：

故石灰石有效氧化钙利用率：

平均每吨二氧化硫的石灰石单耗：1.74 t。

根据表2，石膏平均每天产量为165.89 t，故平均每吨二氧化硫的石膏产量为3.05 t。

3 与传统脱硫塔对比分析

3.1 脱硫能力及投资对比

塔型脱硫能力对比见表3。

表3 塔型脱硫能力对比表

根据表3，传统脱硫塔的能力远远小于气动乳化脱硫塔的能力，并且传统喷淋塔必须采用石灰才能达标，但是其容易塔体结垢，假如鼓风炉连续生产需备用一塔随时准备清理结垢，而气动乳化脱硫塔结垢现象很少，只需要利用鼓风炉每年的一次大修和中修期间清理一下，不会耽误鼓风炉的正常生产。

3.2 运行经济分析

传统脱硫塔与气动乳化脱硫塔脱硫剂与产物经济对比分析见表4，表中的单耗、单位产量均是按吸收1 t二氧化硫所产生的消耗和产出的重量。

表4 传统脱硫塔与气动乳化脱硫塔脱硫剂与产物经济对比分析

根据表4的数据，气动乳化脱硫塔采用石灰石脱硫剂，其产物可以做商品石膏出售到各个水泥厂，传统脱硫塔产物为亚硫酸钙只能做填埋。

气动乳化脱硫塔处理1 t二氧化硫脱硫剂成本为278元，而传统脱硫塔为618元，气动乳化脱硫塔处理单位二氧化硫产物可以售价152元，传统脱硫塔只能填埋，故气动乳化脱硫塔经济效益显著。

4 结 论

通过对比气动乳化脱硫塔与传统喷淋塔的对比，气动乳化脱硫塔的优势显著，具体结论如下：

1.气动乳化脱硫塔脱硫处理能力远高于传统喷淋塔，在同样达标的前提下，其投资建设费用要低于传统喷淋塔。

2.气动乳化脱硫塔设备运行稳定，清理结垢的时间远少于传统喷淋塔，能保证鼓风炉稳定持续生产。

3.气动乳化脱硫塔运行成本远低于传统喷淋塔的成本。