氧化鎂脫硫技術在金川公司的應用

高敏勇，何英志，潘樹軍，馬 巖

（1. 金川鎳鈷研究設計院有限責任公司，甘肅 金昌 737100；2.金川集團股份有限公司安全運行管控中心，甘肅 金昌 737100；3.金川集團股份有限公司鎳冶煉廠，甘肅 金昌 737100；4.蘭州金川科技園有限公司，甘肅 蘭州 730010）

金川集團股份有限公司（以下簡稱金川公司）是以礦業和金屬為主業，采、選、冶、化、深加工聯合配套，相關產業共同發展，工貿并舉，產融結合的跨國集團。鎳冶煉廠是金川公司下屬的主流程生產單位之一，閃速爐和反射爐是該廠兩大冶金爐窯。閃速爐在生產過程中會產生大量的含二氧化硫為430～6200 mg/Nm3的環集煙氣；反射爐產生的環集煙氣含二氧化硫在530～28500 mg/Nm3。鑒于新的GB25467-2010《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》中規定二氧化硫質量排放限值為400mg/m3，兩處的環集煙氣合為一起需新建一套設計總煙氣量為75萬Nm3/h脫硫系統。

煙氣脫硫按照硫化物吸收劑及副產品的形態，脫硫技術可分為干法、半干法和濕法三種。目前最成熟的技術是濕法脫硫。濕法脫硫運用比較廣泛的技術有石灰法（鈣法）、氧化鎂法(鎂法)、氨法、海水法、鈉堿法、活性焦法、雙堿法等。金川公司成立有專門的廢氣治理項目組，通過對各種脫硫方法的理論研究比較，以及組織人員外出進行實踐考察分析，最后決定選用氧化鎂技術脫硫。

1 化學原理

氧化鎂脫硫技術是以氧化鎂為原料，通過與水熟化后生成氫氧化鎂漿液。氫氧化鎂漿液在吸收塔內與環集煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鎂或硫酸鎂。氧化風機向吸收塔內鼓入足夠的空氣，使脫硫塔內的亞硫酸鎂充分轉化成硫酸鎂。

主要的化學反應方程式如下：

2 工藝流程

圖1 氧化鎂脫硫工藝流程簡圖

外聘罐車通過自帶氣力輸送裝置將氧化鎂顆粒送至儲倉內部，通過氧化鎂儲倉底部給料機下料至熟化池中制漿，熟化后的漿液轉存至氫氧化鎂漿液箱，通過漿液泵輸送至脫硫塔。閃速爐的環集煙氣經環保增壓風機后與來自反射爐環保增壓風機的環集煙氣合并一同進入脫硫系統，利用氧化鎂（含量約85%）制成的漿液（15%～25%）對煙氣中二氧化硫進行吸收。在脫硫塔內，煙氣與噴淋管組噴出的氫氧化鎂漿液逆流接觸，發生傳質、傳熱與吸收反應，以脫除煙氣中的SO2；脫硫后的煙氣經電除霧器去除煙氣中夾帶的液滴，通過煙囪（煙囪頂標高為55m）達標排放。脫硫后生成亞硫酸鎂，利用氧化風機向塔內鼓入足夠的空氣，使脫硫塔內的亞硫酸鎂充分轉化成硫酸鎂。經反應后達到一定濃度的硫酸鎂漿液經排漿密度計檢測，達到設定值時，自流到塔外的脫硫后液儲存池。

工藝流程簡圖如下見圖1。

3 主要設計技術指標

氧化鎂脫硫系統主要設計技術指標見表1。

表1 氧化鎂脫硫系統主要設計技術指標

4 應用情況

氧化鎂脫硫系統于2016年6月初開工建設，2016年11月中旬通入煙氣試生產。經過一段時間的調試，目前系統運行穩定可靠。從剛開始的試生產中抽取三個月的分析數據統計結果可以看出，該系統的各項技術性能基本達到預期目標。氧化鎂脫硫系統運行的實際統計情況見表2。

表2 氧化鎂脫硫系統運行的實際統計情況

7 MgO 耗量 t/t SO2 0．58 8 水消耗 t/t SO2 17．96 9電消耗 kWh/t SO2 2757．83 10 蒸汽消耗 t/t SO2 2．77

其中，反射爐煙氣因測試儀故障，無法顯示準確的數值，煙氣量及濃度的平均值按照18萬、3900 mg/Nm3計算。

從以上兩個表格數字可以得出以下結論：

（1）環集煙氣經氧化鎂脫硫系統后，脫硫效率在95%以上，排放的尾氣中SO2平均濃度約60mg/m3，遠小于國標GB25467-2010要求的400mg/m3。

（2）氧化鎂脫硫系統外排的廢液為312.8m3/d，含固量為16%，基本達到設計要求。

（3）氧化鎂脫硫系統的原料氧化鎂的消耗是0.58t/t SO2，與設計參數基本一致。

（4）氧化鎂脫硫系統的水消耗是17.96t/t SO2，與設計參數接近；電和蒸汽的的消耗為2757.83 kWh/tSO2、2.77t/t SO2，較設計參數偏大。

5 問題及改進

氧化鎂脫硫系統投入運營后，主要的問題有以下幾個：

（1）環保風機無備用。

因閃速爐環保風機和反射爐環保風機設備購置費昂貴，考慮到成本費用的問題，設計階段沒有設置備用環保風機。一旦環保風機發生故障，環集煙氣將無法進入氧化鎂脫硫系統，只能外排造成環境污染。

（2）反射爐產生的環集煙氣中SO2含量及其不穩定，造成氧化鎂脫硫系統排放尾氣中SO2含量波動頻繁。

進入反射爐的電解殘極中含有陽極泥，陽極泥中含大量單質硫，單質硫進入爐內后瞬間氣化燃燒，造成煙氣中二氧化硫波動較大。車間通過“二次篩分”技改來降低電解殘極中陽極泥，進而減少煙氣波動。通過“二次篩分”技改后，尾排廢氣SO2濃度穩定控制在100mg/Nm3以內，反射爐環集煙氣每月對脫硫系統的影響頻率由原來平均30次降低至0～1次。

6 結論

氧化鎂脫硫技術能適應閃速爐和反射爐SO2含量差異較大的環集煙氣，生產運行后安全穩定，各項技術經濟指標基本達到設計要求。氧化鎂脫硫技術在金川公司的成功運用，證明該技術不愧是一種較為可靠的脫硫技術。