軟錳礦中的雜質(zhì)對(duì)燒結(jié)煙氣脫硫的影響

仵 恒，李水娥，胡亞林，周緒忠

（貴州大學(xué) 材料與冶金學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025）

目前，直接用軟錳礦礦漿從燒結(jié)煙氣中脫硫是國(guó)內(nèi)外的研究和應(yīng)用熱點(diǎn)［1-13］。無(wú)論是品位高的軟錳礦還是品位低的軟錳礦都具有很好的脫硫效果。對(duì)于一些低品位軟錳礦，由于錳含量低，選礦難度大，工業(yè)上難以利用，但可用于煙氣脫硫。軟錳礦中的雜質(zhì)對(duì)煙氣脫硫的影響已有一些研究［14-15］。本試驗(yàn)研究了用軟錳礦礦漿脫硫，并考察了礦漿中的雜質(zhì)對(duì)煙氣脫硫的影響。

1 試驗(yàn)原理

1．1 軟錳礦脫硫反應(yīng)機(jī)制

軟錳礦主要成分為MnO2，具有強(qiáng)氧化性，在非堿性溶液中氧化性更強(qiáng)；而SO2的水溶液還原性較強(qiáng)，SO2與水反應(yīng)生成亞硫酸；MnO2與亞硫酸之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將SO2轉(zhuǎn)化成硫酸鹽［16］，可以實(shí)現(xiàn)從煙氣中脫硫。脫硫主要化學(xué)反應(yīng)為：

1．2 軟錳礦中雜質(zhì)的反應(yīng)機(jī)制

軟錳礦中雜質(zhì)較多，見(jiàn)表1，主要為Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、SiO2，這些雜質(zhì)在礦漿中易變?yōu)榛钚匝趸飬⑴c脫硫反應(yīng)：

錳脫硫反應(yīng)中，MnO2與SO2進(jìn)行反應(yīng)，而礦石中雜質(zhì)的存在使得MnO2與SO2的接觸幾率減少，進(jìn)而影響二者的反應(yīng)。

表1 軟錳礦主要成分 %

2 試驗(yàn)原料與方法

2．1 試驗(yàn)原料

煙氣：用純SO2和空氣在緩沖瓶?jī)?nèi)配制而成。

礦漿：用二氧化錳和一定比例的軟錳礦雜質(zhì)與清水配制而成。二氧化錳和軟錳礦雜質(zhì)均為純物質(zhì)，其比例按貴州某錳礦石組成而定，見(jiàn)表2。

表2 軟錳礦礦漿組成 %

2．2 試驗(yàn)裝置及方法

試驗(yàn)在自行設(shè)計(jì)的吸收塔中進(jìn)行。吸收塔塔身為圓柱形，用有機(jī)玻璃材料制成。

利用液體的流動(dòng)性、潤(rùn)濕性在填料表面形成一層液膜，SO2氣體在液膜表面被吸收。增大氣流速度可以加強(qiáng)氣液吸收能力。礦漿從吸收塔上部進(jìn)入，下部排出，模擬煙氣連續(xù)從下部進(jìn)入，穿過(guò)礦漿從塔的上部排出。礦漿在吸收塔內(nèi)連續(xù)循環(huán)，每隔一定時(shí)間檢測(cè)進(jìn)、出口氣體中SO2體積分?jǐn)?shù)及礦漿中錳離子質(zhì)量濃度，計(jì)算SO2脫除率及錳浸出率。

SO2體積分?jǐn)?shù)由英國(guó)KM9106型煙氣分析儀測(cè)定。

錳離子質(zhì)量濃度采用分光光度法測(cè)定。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3．1 MnO2礦漿脫硫

試驗(yàn)條件：礦漿液固體積質(zhì)量比5∶1，礦漿體積5L，煙氣中SO2體積分?jǐn)?shù)0．3%，室溫，氣體流量800L／h，攪拌速度300r／min。煙氣脫硫試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。可以看出：反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，煙氣脫硫率達(dá)95%；隨反應(yīng)進(jìn)行，脫硫率降低。

圖1 脫硫時(shí)間對(duì)脫硫率的影響

3．2 礦漿加鈣、鎂對(duì)脫硫率和錳浸出率的影響

其他條件不變，礦漿中加入鈣、鎂，試驗(yàn)結(jié)果如圖2、3所示。可以看出：MnO2礦漿中加入鈣、鎂，煙氣脫硫率有所提高，鈣的加入可使脫硫率達(dá)到90%。鈣、鎂的加入，減少了MnO2與SO2的接觸反應(yīng)幾率，導(dǎo)致反應(yīng)前期錳浸出率較低；由于鈣、鎂加入量較少，反應(yīng)后期與SO2溶入水中所生成的硫酸反應(yīng)消耗完全，使MnO2與SO2接觸機(jī)會(huì)增大，錳浸出率有所提高。

圖2 礦漿加鈣、鎂對(duì)脫硫率的影響

圖3 礦漿加鈣、鎂對(duì)錳浸出率的影響

3．3 礦漿加硅、鋁對(duì)脫硫率和錳浸出率的影響

其他條件不變，純MnO2礦漿中加入硅、鋁試驗(yàn)結(jié)果如圖4、5所示。

圖4 礦漿加硅、鋁對(duì)脫硫率的影響

圖5 礦漿加硅、鋁對(duì)錳浸出率的影響

從圖4、5看出：純MnO2礦漿中加入硅、鋁對(duì)煙氣脫硫率影響不大，這主要是因?yàn)楣琛X的氧化能力較弱；而對(duì)于錳的浸出，反應(yīng)前4h相差不大，反應(yīng)5h后，錳浸出率稍有提高。初步認(rèn)為是硅對(duì)錳的浸出有協(xié)同作用［17］。

3．4 礦漿加鐵對(duì)脫硫率和錳浸出率的影響

其他條件不變，純 MnO2礦漿中加入鐵，試驗(yàn)結(jié)果如圖6、7所示。可以看出，純MnO2礦漿加鐵對(duì)煙氣脫硫率和錳浸出率影響都不大。

圖6 礦漿加鐵對(duì)脫硫率的影響

圖7 礦漿加鐵對(duì)錳浸出率的影響

4 結(jié)論

軟錳礦中的雜質(zhì)對(duì)脫硫率和錳浸出率有一定影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：鈣、鎂的加入可提高煙氣脫硫率，而鐵、硅、鋁的加入對(duì)脫硫率及錳浸出率影響不大。由此推斷，鈣和鎂能促進(jìn)軟錳礦煙氣脫硫，將低品位軟錳礦用于煙氣脫硫是可行的。

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