我國有色金屬冶煉煙氣脫硫技術綜述

中國瑞林工程技術有限公司 徐才仁

我國有色金屬冶煉煙氣脫硫技術綜述

中國瑞林工程技術有限公司 徐才仁

有色金屬多與硫伴生成硫化礦，我國的有色金屬冶煉礦物原料多以硫化物形態存在。在有色冶煉工業中一般有火法和濕法兩種冶煉工藝，現在絕大部分采用火法處理硫化礦。硫化金屬礦經過高溫焙燒使硫和金屬分離，硫轉化成SO2隨冶煉煙氣排出。因而在我國主要金屬如銅、鉛、鋅、鎳、鈷及貴金屬黃金等的火法冶煉過程中都會釋放出大量含SO2的煙氣，是造成我國大氣污染的污染源之一。根據我國有色金屬工業發展趨勢，在今后一段時間內，我國的有色金屬冶煉仍將以火法冶煉為主，由此造成的大氣污染仍以顆粒物和SO2特別突出，且中小型有色金屬冶煉鍋爐（窯）在未來一段時間內仍無法被取締，也無法被濕法冶煉所代替。因此，中小型有色金屬冶煉鍋爐（窯）煙氣的治理，尤其是煙氣中低濃度SO2的治理仍將是我國所面臨的突出問題。而隨著我國加入WTO組織和國家對大氣污染物排放標準的重新制定，國家對于SO2的污染越來越重視，在煙氣中脫硫仍是相當長的一段時間內最現實、最有效、最經濟的處理方法。因此，研究和推廣簡單、經濟、可行、實用且無二次污染的煙氣脫硫技術，對我國環境保護和全球氣候的好轉有著重大的意義。

一、有色冶煉煙氣脫硫的處理現狀

我國的有色金屬冶煉煙氣治理分兩部分，冶煉煙氣中高濃度的SO2用于冶煉煙氣制酸，而煙氣中的低濃度SO2則采用脫硫治理。目前，世界上已研究開發的煙氣脫硫技術達200多種，我國在有色冶煉煙氣脫硫的治理工作也已經開展多年，取得了一定的成效。國內使用比較普遍的脫硫技術，可分為濕法和干法兩種類型。

1.濕法處理技術。濕法處理技術已經應用于工業化生產，應用較為廣泛的濕法煙氣脫硫技術包括麻石水膜除塵脫硫工藝、石灰石-石膏法、氧化鋅-酸解法、亞納循環吸收法、廢堿液吸收法、鈉堿法和氨酸法等。

（1）麻石水膜法。該法除塵有著巨大的市場，一般采用耐腐濁的麻石砌筑反應池，利用水吸收煙氣中的SO2，但該方法只適合于處理含硫量較低的煙氣，而高含硫量的煙氣用此法很難達標。

（2）石灰石-石膏法。該法以堿性的石灰石或石灰漿液與煙氣中的SO2發生化學反應，這也是目前世界上應用較為廣泛的技術之一。其核心處理裝置為吸收塔，該塔運行可靠。脫硫效率高達95%以上。但其反應后產物容易造成二次污染。

（3）氧化鋅-酸解法。該法以含氧化鋅溶液作為吸收劑對煙氣中所含的SO2進行吸收，完成吸收過程而產生的富含SO2的亞硫酸鋅溶液，通過酸解將亞硫酸鋅溶液中所含的SO2酸解出來，產生出純凈的SO2氣體，用于生產硫酸或液體SO2。其核心處理裝置為吸收塔，運行可靠，脫硫效率高達95%以上。這也是在我國鋅冶煉廠運用較為廣泛的脫硫技術，其循環經濟效益較好，無二次污染。尤其對于鋅冶煉企業的尾氣脫硫更為適用，吸收SO2后的產物（亞硫酸鋅溶液）可用做后續精煉的原料。目前在國內已經有幾套建成投產或在建，如：馳宏鋅鍺股份有限公司會澤冶煉廠煙化爐和多膛爐的尾氣氧化鋅-酸解法脫硫工藝（氣量140 000 Nm3/h）、中金嶺南丹霞冶煉廠回轉窯的尾氣氧化鋅-酸解法脫硫工藝（氣量70 410 Nm3/h）。

（4）海水脫硫法。該法在沿海地區有利用條件的冶煉廠等有著應用空間，該法主要利用海水的弱堿性來脫硫，并且成本較低，有著較好的利用前景。

（5）亞納循環吸收法。該法主要利用Na2SO3吸收煙氣中SO2的生成NaHSO3，吸收液加熱分解除高濃度的SO2（進一步加工成產品）和NaHSO3（用于循環使用）。

（6）氨-亞硫酸銨法。該法是以貧氨液吸收煙氣中的SO2而生成硫酸銨（化肥），其核心處理裝置為吸收塔，該裝置運行可靠，脫硫效率高達95%以上。這也是在我國有色冶煉廠運用較為廣泛的脫硫技術之一。

（7）鈉堿液吸收法。該法主要是利堿液和煙中SO2的反應，或生成化肥，或中和后將廢水進一步處理排放，在我國一些冶煉廠應用該法較多。

（8）再生胺吸收解吸法。該法是先用特定的吸附劑對煙氣中所含SO2進行吸附，將SO2吸附在溶液中，完成吸附過程而產生的富含SO2的吸附劑通過蒸汽進行解吸SO2。產生出純凈的SO2氣體，用于生產硫酸或液體SO2；再生后的吸附劑重新回用于前段SO2吸附過程。這也是在我國冶煉廠中運用較為廣泛的脫硫技術，其循環經濟效益好，且無二次污染。目前在國內已經有幾套建成投產或在建，如：山東陽谷祥光銅業有限公司一期冶煉煙氣脫硫工程、貴鋁氧化鋁改擴建鍋爐煙氣綜合治理工程（氣量920 000 Nm3/h），銅陵球團脫硫工程（氣量260 000 Nm3/h）、云南錫業股份有限公司冶煉分公司冶煉煙氣綜合治理工程。

濕法脫硫由于整個煙氣脫硫過程為氣液反應過程，反應速度和反應過程較快，吸收效果較好，因此目前國內市場上80%以上的除塵脫硫裝置為濕法，但其缺陷為設備易堵塞和腐蝕情況較為嚴重，又有一部分脫硫工藝增加了反應廢棄物，易產生二次污染，必須進行妥善的后續處理，因此需要的運行費用較高。另外濕法脫硫工藝適用于水資源相對豐富的地區，對于水資源缺乏的地區，濕法脫硫技術的應用將受到一定的限制。

2.干法脫硫技術。干法脫硫目前主要有活性焦脫硫、荷電干粉噴射脫硫、電化學方法脫硫等。

（1）活性焦煙氣脫硫法。該法主要是利用活性焦的吸附特性和催化特性使煙氣中SO2與煙氣中的水蒸氣和氧反應生中H2SO4吸附在活性焦的表面，吸附SO2的活性焦加熱后再生，釋放出高濃度SO2氣體，解吸SO2的活性焦循環使用，高濃度SO2氣體可加工成硫酸、單質硫等多種化工產品。

（2）荷電干粉噴射脫硫法。該法主要為石灰干粉高速通過高壓靜電電暈充電區，干荷粉電后波噴射到煙氣中，由于荷電干粉同性相斥，因此在煙氣中呈懸浮狀態，增加了與SO2反應的機會，提高了脫硫效率，該技術為美國專利，我國目前尚未有實驗應用。

（3）電化學方法脫硫法。該法主要利用氧化反應，將煙氣中的SO2等分子波激活或電離，生成自由基，在與其他物質反應（如注入氨，生成化肥等），這種方法在我國部分地區已有案例。

干法脫硫設備相對簡單，而且反應過程是在氣相中完成的，反應產物為干態，因此不存在腐蝕等問題。脫硫過程中不消耗水，不存在廢水、廢渣等二次污染問題，但實際運用上由于技術和脫硫效果的原因，尚未得到大面積推廣應用，有些尚停留在實驗室研究階段。

二、有色金屬火法冶煉煙氣脫硫的預測

目前，國內外可采用防治冶煉尾氣SO2污染的途徑很多，但從技術、成本等方面綜合考慮，在今后相當長的一段時間內，在我國濕法脫硫仍是有色金屬火法冶煉尾氣脫硫的主要技術手段。但由于煙氣脫硫裝置投資大，因此對脫硫技術的選用要適合我國國情。要立足國情，盡可能因地制宜，利用本地資源，選用經濟上合理，工藝流程簡單且可靠的脫硫技術。開發適合中小型企業的煙氣脫硫技術和成套設備具有重大的意義，尤其是在濕法脫硫的基礎上增加技術含量，提高脫硫效率，降低脫硫成本，都將是今后的工作方向，本文，筆者認為應從以下幾方面著手。

1.在企業繼續開展節能降耗研究，加大企業以轉型力度，從管理著手，提高冶煉技術水平，減少產品的冶煉初加工，增加產品的精加工，從而在管理環節減少二氧化硫的產生。

2.減少或關閉能耗大的且對環境污染大的小冶煉廠，相應地減少小冶煉廠的數量和分散治理的難度。

3.增大對硫化礦的前期脫硫技術的研究，如對硫化礦實行前期化學脫硫、微生物脫硫，減少硫化礦的含硫量。

4.加大對有色金屬火法冶煉低濃度SO2尾氣脫硫技術的研究開發，對循環經濟效益高的脫硫技術加大推廣應用力度。

5.加大對有色金屬濕法冶煉技術的研究與開發，從而相應地減少尾氣的排放。

6.加大對現有的濕法煙氣脫硫技術研究，減少處理成本，實現廢物資源化利用。

7.在濕法煙氣脫硫技術上改善氣液接觸條件，增加傳質接觸面積。

8.在現有的濕法煙氣脫硫技術上研究采用高效的液相脫硫反應催化劑，進一步強化傳質，提高脫硫效率。

9.研究新型的防腐材料、防結垢材料及其在濕法煙氣脫硫裝置中的內襯技術。

綜上，我國的有色金屬冶煉方式短期內不會有太大的變化，仍將以火法冶煉為主，因此開發具有脫硫效果好，運行費用低，易于推廣利用的煙氣脫硫技術仍將是環保工作者的目標和追求。可以相信，隨著高新技術和材料技術的不斷發展，在不斷改進現有的脫硫技術的基礎上，必使氧化鋅-酸解法、再生胺吸收解吸法和氨-亞硫酸銨法等濕法脫硫技術在脫硫效果好，運行費用低，無二次污染方面有著長足發展，而且必將帶來煙氣脫硫技術的一次更新。

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