電解鋁煙氣脫硫技術研究進展

王學萍

(甘肅鋼鐵職業技術學院，甘肅 嘉峪關 735100）

1 電解鋁煙氣脫硫技術發展背景

隨著鋁的需求量穩步上升，世界范圍內的鋁供應量在縮減，中國的鋁產量上升幅度逐步放緩。電解鋁行業高耗能的本質，使行業與節能環保的發展理念相背離，所以國家一直在加緊治理不合規企業，在京津冀地區的鋁礦、氧化鋁廠、電解鋁廠和再生鋁廠實施產業優化升級，要求電解鋁企業生產中的污染物排放要達到規定標準要求。氟、粉塵、二氧化硫是電解鋁廠排放煙氣中的主要污染物。氟化物具有一定的揮發性，可以在空氣中進行氧化分解，氟化物主要源于電解質，長時間揮發會對環境造成嚴重污染。

目前，在我國鋁市場中，主要采用2種方式來充實電解槽。一種方式為煙氣中氟化物，一種為粉塵凈化技術。當煙氣中的氟被去除，所排放氣體中的粉塵、氟化物可以被凈化和吸收。最終排放出的氣體基本符合顆粒物和氟化物的排放標準。然而所排放氣體中可能會含有部分二氧化硫，因此在電解鋁生產過程中，對所排放煙氣進行脫硫是十分必要的。因此，本文闡述了在電解鋁生產中煙氣脫硫所用的方法及應用效果，為行業發展與生態環境保護相適應提供借鑒價值。

2 電解鋁煙氣硫化物的源頭

從改編后的《污染物排放標準》可以看出，燃料焦硫含量標準必須降低到2.3m/n以下，按照煙氣含量來看。在工業市場上，低硫焦產量更低，目前，在電解鋁行業中，煙氣脫硫的方法主要是對原材料進行脫硫。脫硫率小于30%，使石油焦在于1300℃左右燃燒，焙燒溫度范圍從1600℃到1700℃，但因為其中的硫含量降低，脫硫率大于90%。但由于高溫燃燒消耗能源耗高，經濟成本增加，石油焦的活性大大降低。

在電解鋁生產過程中，進行煙氣脫硫是一個必不可少的步驟，同時電解鋁煙氣脫硫除塵技術也屬于國家鼓勵項目。冶煉企業應樹立脫硫意識，也是鋁行業發展的整體趨勢，但因鋁電解的生產數量大，排放煙氣中硫濃度高，且具有一定腐蝕性等特點，需要我們開發一種、無二次污染的脫硫技術促進鋁生產加工安全發展。SO2是大氣污染的主要污染物，有效控制工業生產中的SO2排放量是一個亟待解決的問題。從我國環境統計相關數據來看，生產加工所用原材料排放的二氧化硫年產量在逐年增加。工業排放源可達1800萬噸，目前全國礦產資源消費量為76%，硫排放量占總排放量的83%，未來幾年也有增長趨勢。隨著我國工業化進程的加快，SO2排放量已接近危險警戒線。工業化水平有所提升，但工業生產過程中對礦產資源的利用也給企業發展帶來了新的挑戰，全國生產鋁材產量大約為25億噸，鋁土的年平均開采量占世界總開采量的百分之8。其中七個省分鋁土資源占中國鋁土資源的百分之97，其中鋁土礦依存度為百分之45.18。經過多年發展，鋁工業已經形成了從開采到原料生產、擠壓、建造等完整的鋁加工體系。目前全球共有45家鋁生產商，其中中國有147家，世界總產能為3300萬噸，其中中國占830萬。

3 國內研發煙氣脫硫技術進展

3.1 脫硫技術的方式

在目前鈣法脫硫、堿法脫硫、鎂法和氨法脫硫為工業生產中所普遍使用的煙氣脫硫技術，其中鈣法脫硫技術在整個市場上的百分比比例超過90%，應用范圍更加廣泛。經綜合分析，我們以國內某電解鋁廠為例，進行不同的脫硫技術比對，由于鎂法（原料有限，工藝復雜，爐渣產生）的特點，可適合于高濃度SO2脫硫。

鈉法（原料成本高，數量有限，爐渣多）的特點更適合對中等濃度SO2脫硫。氨法（成本低，大量硫化物化肥，沒有二次污染）更適用于應用低濃度SO2脫硫。其中針對調查發現鈣法脫硫效率>90%、堿法脫硫效率>95%、鎂法脫硫效率>95%和氨法脫硫脫硫效率百分比>95%，鈣法脫硫原料來源于石灰石碳酸鎂(純堿)氨)液氨、堿法脫硫原料來源于氨水、鎂法脫硫原料來源于碳銨，氨法脫硫原料來源于脫菱鎂礦。其中鈣法脫硫技術所用原材料價格約200(600，2000(純堿)元/噸)，堿法碳銨：700元/噸)、鎂法液氨：3700元/噸)。鈣法原料消耗/(SO2)1.8-1.9元/噸，堿法原料消耗/(SO2)0.7-0.8元/噸，鎂法原料消耗/(SO2)1.66-0.532元/噸)。

在現有的電解鋁加工中，脫硫技術的有效應用可有效降低對環境的二次污染。據研究分析，鈣脫硫技術所應用的原料較為普遍，且成本低，在市場份額中比例高，但因為存在管道堵塞、廢渣沉積等問題。如應用鎂法技術，該技術脫硫效率高，原料資源消耗相對低，脫硫過程中可生產一定數量的化工副產品，含有煙氣等雜質。鈉法技術的特點為脫硫效率高，但是產出物質數量少，在市場應用不高，原料成本、投資運行成本高等等。氨法脫硫技術因為脫硫效率高，原料資源消耗量少，不產生二次爐渣等特點占有一定的市場份額，但因該方法投資運營成本高，腐蝕性嚴重，使其在電解鋁生產中常常被限制。煙氣技術主要處于知識產權定位階段，主要應用于發電產業、化工、鋼鐵產業領域，但在電解鋁行業應用相對較少。

3.2 鋁行業的發展特征

隨著鋁行業的發展，如今脫硫技術已經發展為十多種，脫硫后產物的形式分為2種：干燥和潮濕，其濕法脫硫技術相較與干燥脫硫技術的特點是：技術相對于成熟，脫硫技術生產效率高，更方便操作。

濕法煙氣脫硫技術已被大多數企業使用，相對于其他技術更加成熟，脫硫效率高達90%以上。使得氣液反應速度更快，在生產運行過程中更為安全可靠，濕法脫硫技術一直處于主要地位，但是由于生產產品為液體或者污泥，殘留物不好進行處理，腐蝕性強，資源消耗快，清理費用高等缺點。濕法脫硫技術對水資源有較大需求量，投資成本高，所以這種方法更適合大型電廠，脫硫效率達90%以上。干法煙氣脫硫技術優點為：與氣體發生反應快，設施比濕法脫硫設備容易操作，占地小，投資、運行成本低、設備能耗低，產品加工容易。脫硫率低是這一方法的主要缺點，另外由于脫硫設備磨損現象和結垢現象嚴重，導致設備維修困難、設備運行系統漏洞、使用壽命受到限制。

4 使用一體化脫硫工藝的裝置設備

4.1 脫硫除塵技術設備的自動化

鋼鐵公司和火力發電廠均為空氣污染主要來源，近幾年，各地區積極實施環境保護政策。國家環保公司將礦產資源生產與公司結合，開展能源生產企業的改革工作，支持礦企以生產清潔能源為主，減少廢氣排放量，改善空氣質量。對于許多不具備煙氣排放調整條件的大型礦企，政府部門應積極引導設備升級，同時支持新技術的使用，有效的控制了有害灰塵和氣體的排放量。某公司在安裝脫硫設備后，增加了送風機設備，這樣滿足了煙囪的排氣效果，但是增加了公司生產成本。但是公司不想普及這種環保技術，不積極維護和裝備，脫硫技術在宣傳過程中會增加一定的抵抗力，需要各地區采取積極措施解決。

4.2 推進一體化脫硫除塵技術

當前各企業普遍使用綜合脫硫除塵技術常遇到各種問題。主要體現在技術的優化、推廣及相關工作理念。為了提高企業的環保意識，必須解決脫硫除塵技術問題，礦企脫硫除塵要落實到行動上，同時需要不斷優化脫硫技術。首先，要不斷更新觀念，統一對脫硫除塵技術的認識，鋁生產企業的生產目的不只是為公司創造利益，而是向社會提供產品和服務，從而滿足人們的日常生活需求。解決生產設備的使用問題，采取適當措施。工業生產中煙氣廢物的循環再利用，可以抵消焚燒爐生產成本。脫硫除塵設備的使用不僅有效減少了污染源，還控制了煙氣廢物的排放數量，增加有機物的產量，可以用作肥料。

5 總結

隨著工業經濟不斷發展、工業化進程不斷推進。鋁加工產業取得了突出成績，礦產資源在工業化發展中發揮了重要的促進發展作用。由于礦產資源消耗每年產生SO2排放量占其他有害氣體排放量的87%。與此同時，隨著能源發展規模的擴大和鋁工業技術和設備水平的提高，全球電解鋁產量也在上升。對此我們面對這種現狀，就必須合理地利用資源走可持續發展道路，在鋁生產加工中降低煙氣排放量。煙氣脫硫技術作為改善生態環境的一種有效方法，需要不斷進行探索。本文綜述了世界和中國鋁資源儲量情況、以及電解鋁行業的發展歷程、脫硫生產現狀、行業市場需求和價格趨勢，并進行討論和預測，對電解鋁行業的發展及深入研究具有一定的參考和借鑒意義。