冶煉煙氣制酸對環境的污染及其治理對策

摘 要：文章概述了冶煉煙氣制酸對環境的污染及其治理的重要性、環境治理的技術及開發情況，旨在為當前冶煉煙氣制酸工業對環境的污染及其治理技術的選擇、決策提供必要的依據，并簡述了冶煉煙氣制酸環保發展的趨勢。

關鍵詞：冶煉煙氣制酸；環境污染；治理技術；發展趨勢

1 前言

冶煉煙氣制酸是我國硫酸工業的重要組成部分，由于冶煉煙氣制酸具有不可取代的環保意義、原料價格低廉、市場風險最小等特點，因此，冶煉煙氣制酸將隨著有色冶金行業的發展穩步發展，但同時日益突出的環境污染問題和如何提高硫資源利用問題擺在了我們面前，環保效益和經濟效益已成為制酸工業的重點。根據統計，2011年我國硫酸總產量（以H2SO4計）為79738kt，其中冶煉煙氣制酸產量為21297kt，占硫酸總產量的26.71%；硫磺制酸產量為38441kt，占硫酸總產量的48.21%；硫鐵礦制酸產量為19691kt，占硫酸總產量的24.69%；石膏及其他原料制酸產量為309kt，占硫酸總產量的0.39%。以下是冶煉煙氣制酸對環境的污染論述及治理方法、對策。

2 冶煉煙氣制酸對環境的污染

冶煉煙氣制酸過程中產生的“三廢”，即廢氣、廢水、廢渣，會對大氣和周圍環境造成嚴重的污染。各國對硫酸工業污染物排放標準總的趨勢是要求越來越嚴，我國硫酸工業污染物排放標準目前是按照2011年3月1日起開始實施的GB26132-2010標準執行。“三廢”對環境的污染具體表現如下：

2.1 廢氣的污染及危害

廢氣是指由制酸系統尾氣中排放出的SO2、酸霧等有害氣體，其危害如下：

（1）對人體健康的危害。人吸入一定量的SO2氣體后，會誘發呼吸道疾病并使之惡化，諸如咳嗽、痰量增加、咽喉炎和氣管炎等甚至引起肺氣腫等痼疾。當SO2濃度達到100ppm時，呼吸道會立即發生痙攣、呼吸困難、甚至窒息死亡。

（2）對植物的危害。SO2會破壞植物的葉綠素，當空氣中的SO2濃度達0.2ppm時，許多植物就出現不能生長，枯萎現象。長時期作用下，農作物葉子就會變黃或發生煙斑，產量減少。當SO2濃度達到1～2ppm時，即使是受害時間較短（2～3小時），也會使許多植物的葉子表面組織遭到破壞，生長和吸收能力下降而致枯萎。

（3）對環境的污染及危害。SO2對環境的危害就是酸雨的形成。隨著環境保護意識的增強，人們對硫酸系統尾氣中SO2的排放提出了越來越高的要求。國家環保部于2011年3月1日起開始實施GB26132-2010《硫酸工業污染物排放標準》，新建的硫酸裝置尾氣SO2最高允許排放濃度為400mg/m3，與原有標準GB19297-1996中960mg/m3，相比，削減了58.3%，一般大型裝置和兩轉兩吸運轉正常的中、小型裝置都能達到要求，但也有一部分裝置由于技術和管理的原因尚不能達標排放，而在國外不達標排放的裝置是無法生存的。

（4）云南銅業股份有限公司（以下簡稱云銅）冶煉煙氣制酸生產現狀。云銅是我國大型銅冶煉企業之一，1960年投產，距今已有五十多年的煉銅生產經驗。原采用的工藝是礦熱電爐銅熔煉方法，生產過程中產生大量低濃度SO2煙氣，由于煙氣量大，硫酸系統難以處理，因此經常部分排空，另煙氣中SO2濃度低，制酸工藝只能采用一轉一吸，尾氣不能達標排放，硫利用率僅達80%，每年有大量的SO2排入大氣中，不僅損失了硫資源，而且造成了嚴重的環境污染。鑒于此，本著節能降耗，改善環境，降低成本和提高效益的目的，云銅于1999年技術引進了當時世界先進的艾薩熔煉工藝技術，采用富氧熔煉，產生高品位冰銅，該工藝于2002年5月投產至今，在節省燃料的同時產生了少量高濃度的SO2煙氣，滿足了兩轉兩吸制酸工藝的要求。

云銅現有冶煉煙氣制酸裝置2套，即硫酸三、四系列，2套制酸裝置承擔了銅冶煉火法系統艾薩、轉爐、電爐煙氣的制酸及環保達標排放任務，年產硫酸65萬噸，采用的是稀酸洗滌凈化二轉二吸制酸工藝流程。硫利用率達98%以上，達到國際先進水平。

2.2 廢水對環境的污染

廢水是制酸工業的另一個污染物，主要是硫酸凈化生產工序產生的污酸水，其中含砷、氟等重金屬離子，如果不經過處理而直接排入江河，將嚴重污染環境，危害人類健康，因此污酸的處理是及其重要的。

2.3 廢渣對環境的污染

制酸工業的“廢渣”，一般由凈化工序產生，凈化工序產生的廢渣是一種自然資源，含復雜多金屬，為有效利用資源，發展循環經濟，可進一步提取其中的稀有金屬，提高企業經濟效益，減少對環境的污染。如隨意丟棄，將造成對大氣、水源和土壤等的污染。

3 “三廢”的治理對策

3.1 對廢氣的治理

隨著越來越嚴的環保趨勢要求，制酸工藝的尾氣處理越來越受到各國的重視。一轉一吸制酸系統出來的尾氣因SO2含量較高，必須經過進一步處理達標后才允許排空，即使經過兩轉兩吸制酸工藝出來的尾氣，先進的企業也要經過吸收塔和尾氣電除霧器，進一步除去SO2和酸霧后達標后才能排空。目前世界各國對尾氣的處理，概括起來主要有以下三種方法：

方法一：利用高煙囪進行擴散稀釋

將含SO2的尾氣從一定高度的尾氣煙囪排出，利用自然擴散稀釋，使降到地面上任何地點的SO2濃度低于最高容許濃度。煙囪高度根據排出的SO2絕對量及當地的氣象條件，按地面最高容許濃度與煙囪有效高度的平方成反比關系計算而定。但是這種方法沒有從根本上解決SO2對大氣的污染，特別是在氣象條件惡劣的情況下，擴散不良，再高的煙囪仍然達不到充分稀釋的目的，另外，煙囪越高，造價越高。

（2）石灰乳法

（3）活性炭法

活性炭法是使尾氣通過含碘的活性炭床層，SO2被活性炭表面所吸附，與氧、水蒸氣反應而生成H2SO4，采用再生方法把吸附的H2SO4吸出來的過程。活性炭催化氧化法具有工藝簡單、流程短、控制方便、系統運行穩定、煙氣凈化率高等優點，但由于碘的供應存在困難，全面推廣含碘活性炭的使用有它的局限性。研究中的含氮活性炭法，如能達到含碘活性炭的凈化率及再生各項工藝指標，將會有廣闊的應用前景。

（4）檸檬酸鈉法

以上是目前應用較為典型的4種方法，其它的方法還有碳酸鈉吸收SO2（鈉法）、氫氧

化鈉吸收SO2（燒堿法）、氧化鎂吸收SO2（氧化鎂法）、離子交換樹脂吸附SO2法等等方法，其原理均是圍繞如何將SO2轉化為無害的有益物質來進行的綜合回收利用。另外，對于尾氣中酸霧的處理，工藝上可增設尾氣電除霧器或纖維過濾器等裝置，使尾氣凈化達標排放。

云銅經過多年的冶煉煙氣制酸生產工藝實踐，在尾氣治理方面取得了顯著的成效。在原一、二系列為一轉一吸制酸工藝，氨-酸法尾氣處理工藝的基礎上，采用二轉二吸制酸工藝的三、四系列在尾氣排放SO2濃度≤400mg/m3，酸霧≤45mg/m3的條件下，尾氣通過氨-酸法進一步處理，達到了國家排放標準，對維護周邊乃至整個昆明市的生態環境作出了重要的貢獻。

3.2 對廢水的治理

廢水是指含污酸的水，主要來自硫酸凈化工序，一般排至中和站進行中和處理達標后外排。

目前，由硫酸工序產生的污水處理方法主要有石灰法和石灰-鐵鹽法兩種方法，其中石灰法可用于污水中含砷、氟等其它重金屬離子較低時的處理，經過一步中和、一步沉降即可達到國家排放標準；石灰-鐵鹽法污水中含鐵量對砷的去除有很大的影響，故鐵離子參加反應能較好地去除砷。為了強化除砷、氟效果，還可以加入如聚丙烯酰胺之類的絮凝劑。云銅原污水處理采用的是中和-鐵鹽氧化法，隨著艾薩法熔煉工藝的投入運行，使砷的分布發生了很大的變化，于2011年7月經過改造后，污酸站開始使用硫化-石膏-中和鐵鹽新工藝，出水水質達GB25467-2010《銅鎳鈷工業污染物排放標準》，且達標率穩定。

3.3 對廢渣的處理

制酸工業的“廢渣”，一般由凈化工序及中和站產生，含復雜多金屬，可進一步提取稀有金屬，有效利用資源，提高企業經濟效益，減少對環境的污染。目前因回收難度較大，生產成本高，因此大部分堆存或填埋。

4 冶煉煙氣制酸環保發展趨勢及展望

4.1 采用節能、低耗、低廢的冶煉清潔生產工藝，倡導“綠色生產”

21世紀實施的是可持續發展戰略，企業的命運與環境的關系比以往任何時候都更為密切。環保達標成為企業生存的首要條件。國家環保部于2011年3月1日起開始實施GB26132-2010《硫酸工業污染物排放標準》，新建硫酸裝置尾氣二氧化硫最高允許排放濃度為400mg/m3，與原有標準960mg/m3，相比，削減了58.3%，環保要求越來越嚴。提高硫的利用率是減輕環保壓力的關鍵所在。目前，我國有色行業硫回收率大約在80%，硫回收率偏低，主要是低濃度煙氣沒有回收處理及現有制酸工藝裝置轉化率低的原因，因此采用先進的、節能、低耗、低廢的冶煉清潔生產工藝及制酸工藝（如WSA工藝及動力波洗滌技術等）倡導“綠色生產”勢在必行。

云銅通過引進艾薩熔煉技術，硫平均回收率由2000年的86.1%，達到了2010年98.03%、2011年98.15%、2012年98.16%的國際先進水平。

4.2 推廣環保科研成果，強化污染治理

硫酸工業是一個古老的行業，至今已有260多年的發展歷史，由于不屬于技術密集型行業，長期以來工藝改革進展緩慢。但隨著環保條例的日趨嚴格，新一輪的工藝改革已悄然展開，不久的將來極有可能形成多元化的工藝格局。我國每年都有很多環保科研項目獲獎成果，如煙氣脫硫技術等（目前云銅正在進行此項技術的設計等籌備工作）。企業在強化污染治理的同時，可和科研院所加強合作，以企業為主體，采用環保科研的成果進行產業化，促進環保效益和經濟效益的雙豐收。

4.3 引進先進技術，進行國際合作

對于中國的硫酸工業來說，加入WTO，促進了環保事業的全球一體化進程，采取引進、合作、合資等方式，引進國際先進技術，進行國際合作，在關鍵設備消化吸收的基礎上開展技術創新，加大對外技術交流和國際合作的深度和廣度，逐步縮小與國際先進技術的差距。

將使我國的冶煉制酸企業在節能降耗、增產減污等清潔工藝方面得到發展，對國家環保發展起到積極推進的作用。

參考文獻

[1]齊焉.2011年我國硫酸磷肥生產態勢分析[J].硫酸工業，2012（2）：1～5.

[2]胡玲，肖九高，汪志和，陳光祥，曹 靜.離子液循環吸收法脫除和回收硫酸裝置尾氣中二氧化硫[J].硫酸工業，2013（1）：24～25.

[3]劉少武，齊焉，趙樹起等.硫酸生產技術[M].南京：東南大學出版社，1993.

作者簡介：馬紅云（1973-），女，云南個舊人，本科學歷，工程師，從事有色冶金、制酸工藝技術及設備采購管理工作。