氧化鋅脫硫的工業實踐

譚顯波

五礦銅業(湖南)有限公司

氧化鋅脫硫的工業實踐

譚顯波

五礦銅業(湖南)有限公司

本文簡要介紹了目前治理低濃度二氧化硫廢氣工藝機理，討論了幾種典型脫硫工藝的機理和優缺點，對氧化鋅法脫硫在鉛鋅工業的實踐應用進行了總結。最后闡述了氧化鋅法處理二氧化硫廢氣的研究進展和應用前景。

低濃度二氧化硫；鉛鋅冶煉；氧化鋅脫硫

1 導言

低濃度二氧化硫煙氣是指濃度在3%以下的煙氣(大多為0.2～0.5%)。絕大多數所要處理的低濃度SO2煙氣中SO2的濃度多為0.1～0.5%。關于高濃度SO2煙氣，一般選用觸摸氧化法制作硫酸。而低濃度SO2廢氣具有散布廣，濃度低，損害大，管理困難等特色。低濃度SO2廢氣直接排空，是形成酸雨的根本原因，這不僅浪費了硫資源，而且給環境帶來了嚴峻的污染。

2 低濃度二氧化硫廢氣的幾種處理技術

煙氣脫硫技術是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一，按工藝特點主要分為濕法煙氣脫硫、干法煙氣脫硫和半干法煙氣脫硫。

濕法工藝是指脫硫劑以液漿形式噴入反應器，而脫硫產品也以液漿形式排出的系統。常用的主要有石灰(石)法、雙堿法、氨法等幾類。濕法脫硫因其脫硫效率高、適應范圍廣而得到廣泛運用，市場占有率為85%以上。

2.1 石灰(石)/石膏濕法脫硫工藝

石灰(石)/石膏濕法脫硫工藝是采用石灰石(CaCO3)或石灰(CaO)作脫硫吸收劑原料，經消化處理后加水攪拌制成氫氧化鈣(Ca(OH)2)作為脫硫吸收漿。石灰或吸收劑漿液噴入吸收塔，吸附其中的SO2氣體，產生亞硫酸鈣，進而氧化為硫酸鈣(石膏)副產品。

該工藝的優點主要是：脫硫效率高，在Ca/S比小于1.1的時候，脫硫效率可高達90%以上；吸收劑利用率高，可達到90%；吸收劑資源廣泛，價格低廉；副產品為石膏，高品位石膏可用于建筑材料；該工藝技術成熟，運用廣泛，目前國家有相應技術規范。該工藝的缺點是：系統復雜，占地面積大；造價高，一次性投資大；運行中容易造成系統積垢，堵塞和磨損；運行費用高，高液/氣比所帶來的電、水循環和耗量非常大；不適應中小規模煙氣脫硫。

2.2 雙堿法脫硫工藝

雙堿法是指脫硫吸收過程采用反應性能好的鈉基或鎂基吸收劑，其產生的副產品又與鈣基吸收劑反應，將鈉基或鎂基脫硫吸收劑再生還原重復使用，再生反應中產生的石膏成為最終副產品。雙堿法脫硫技術首先采用氫氧化鈉溶液進行溶解啟動，從而脫除煙氣中的二氧化硫，然后再利用石灰經過再生過程將氫氧化鈉還原，從而使氫氧化鈉可以在系統內循環使用。由于存在兩個主要的反應階段，并且在每個階段采用了兩種不同類型的堿，所以稱此法為雙堿法。雙堿法運用鈉基高效脫硫，消耗的卻是廉價的石灰石(石灰)，該工藝綜合石灰法與鈉堿法的特點，解決了石灰法的效率低、易結垢問題，又具備鈉堿法吸收效率高的優點。由于脫硫和再生反應的復雜性，此法的理想實現有一定的工藝難度，目前正在逐步實踐和成熟中。

2.3 氨法脫硫工藝

氨法處理技術主要是利用氨水吸收液對低濃度二氧化硫廢氣進行脫硫凈化，副產品為硫酸銨。氨法脫硫的優點：氨法脫硫的特點之一是含硫越高，硫酸銨的產量就越大。脫硫效率很高，很容易達到95%以上；脫硫后的煙氣不但二氧化硫濃度很低，而且煙氣含塵量也大大減少；吸收劑易采購。

3 氧化鋅漿液脫硫

氧化鋅脫硫技術是將含ZnO的粉料加水或工藝中返回的脫硫渣的洗液配制成懸浮液，在吸收設備中與煙氣中SO2反應，將煙氣中的SO2主要以亞硫酸鋅(還有亞硫酸氫鋅、硫酸鋅)的形式予以脫除。吸收后的副產物亞硫酸鋅經空氣氧化成硫酸鋅。與其它脫硫方法相比，氧化鋅法具有吸收效率高、吸收劑來源充足、循環利用度高、節省投資和運行費用等明顯優勢，而廣泛應用在鉛鋅冶煉企業的低濃度二氧化硫治理實踐中。

3.1 影響氧化鋅脫硫效率的主要因素

在湖南水口山四冶煉廠的實踐運行過程中發現，影響氣液接觸狀況的二氧化硫入口濃度、漿液固含量、液氣比、空塔氣速等參數以及漿液酸度是影響氧化鋅脫硫效率的主要因素。

3.2 氧化鋅脫硫的優缺點

在鉛鋅冶煉行業的優勢：①用煙化爐煙化提鋅布袋收塵器收塵得到的氧化鋅粉作吸收劑，無需外購脫硫原料，可節省購買脫硫劑的費用；②可以將煙氣中的SO2氣體充分吸收并重復利用；③脫硫后的濾渣對別的工藝來說是一種負擔，但對鉛鋅行業來說，濾渣可重復使用，作為鋅冶煉的原料進入到生產系統中，回收鋅，達到資源利用的最大化；④脫硫效率可達到90%，系統運行成本較低。

發現氧化鋅脫硫工藝自身存在如下問題：①脫硫劑氧化鋅為兩性氧化物，堿性弱，實際工程中脫硫效率往往在85%～90%之間，對于SO2濃度高于3500mg/Nm3的煙氣難以穩定達標。②氧化鋅粘性大，吸收SO2后生成的亞硫酸鋅易結晶，導致設備和管道極易出現堵塞現象，嚴重影響了脫硫系統的正常運轉。③煙氣中的SO2以SO42-的形式進入到電鋅系統，會影響系統酸水平衡。④鋅冶煉系統對氧化鋅脫硫副產物中氟、氯含量有較高要求。副產品無法在鋅冶煉系統中使用，將產生廢液和廢渣的二次污染。

更是存在以下問題：①每天需要氧化鋅量達60噸以上，原料無法保證；②脫硫副產品處置去向；③氧化鋅、漿化液、產出物(硫酸鋅溶液)輸送成本高。

4 結束語

綜上所述，煙氣脫硫工藝方法很多，煙氣脫硫方法的選擇主要取決于原煙氣條件、吸收劑的供應條件及工廠的地理條件、副產品的利用、工程投資和運行成本等多方面因素，并且應遵循安全、可靠、技術先進合理、滿足環保排放等原則。隨著技術條件的進步，以及強大的政策支持，煙氣脫硫的效率會越來越高，效益會越來越好。

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[3]朱玲，葛春莉，倪春節，等.鈉鈣法吸收二氧化硫試驗研究[J].廣州化工，2012，(14)，12-14.

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