雙氧水脫硫在煉鋅企業制酸系統中的應用

宋 雄

（湖南株洲有色金屬有限公司，湖南 株洲 421513）

煉鋅冶煉企業制酸系統排出的低濃度SO2尾氣，是造成大氣污染的主要有毒有害氣體，如何使其得到經濟有效的治理，是鉛鋅冶煉企面臨的棘手難題。經過國內外多年的研發，多種SO2污染治理工藝已經得到應用，主要有氨法、石灰法、鈉堿法、氧化鋅法、離子液法、活性焦法等，但這些脫硫工藝普遍存在運行費高，脫硫產出物難以再利用及堆存的問題。

株洲有色冶煉集團公司鋅I、鋅II系統采用傳統的火法沸騰焙燒加濕法浸出、電積煉鋅工藝，即焙燒爐沸騰焙燒+中酸性兩段浸出、凈化+電積工藝，焙燒爐焙燒后的尾氣經余熱鍋爐回收余熱、旋渦收塵器和電收塵器除塵后進入由空塔、填料塔和電除霧器組成的凈化系統，然后經干燥和兩轉兩吸過程，產出硫酸，制酸后的尾氣經煙囪排空。

1 雙氧水尾氣脫硫的原理

雙氧水是一種氧化性質非常強的物質，氧化性強于氯氣、二氧化氯，其分解產物為無害的氧氣與水。雙氧水脫除尾氣中二氧化硫的基本原理是：將濃度為27.5%雙氧水溶液添加到脫硫裝置中，使雙氧水溶液與制酸外排尾氣中的二氧化硫接觸，利用雙氧水具有的強氧化特性將制酸外排尾氣中二氧化硫氧化為三氧化硫，被循環液吸收產生硫酸（酸濃最高可達到55%），實現尾氣中二氧化硫的分離，達到脫硫的效果。

其化學反應方程式是：

2 工藝流程

制酸系統雙氧水尾氣脫硫工藝流程如圖1所示：雙氧水由專用罐車運輸并儲存在雙氧水儲槽，使用時由隔膜式計量泵添加到脫硫系統中作為消耗脫硫藥劑的補充。雙氧水儲槽采用地上槽形式，便于操作維護。來自二吸塔的尾氣從脫硫塔下部進入，與塔內向下噴淋的脫硫循環液逆向接觸，利用塔內填料增大氣液接觸面積，在填料層充分完成脫硫氧化反應，尾氣中的二氧化硫氧化形成三氧化硫并進一步被吸收生成硫酸進入循環液。脫除了二氧化硫的尾氣經脫硫塔上部的波紋捕沫器去除其中的液體顆粒后，經尾氣煙囪排空。脫硫過程中所消耗的脫硫耗材利用雙氧水添加泵補充至脫硫塔循環槽。脫硫系統產生的稀硫酸待酸濃達到20%～30%經循環泵出口旁通管道送入稀硫酸儲槽儲存，需用時再由稀硫酸泵送入硫酸干吸系統用于補充水（配酸）使用，或送至濕法浸出系統作為補充酸［1］。

3 工藝控制參數

圖1 雙氧水尾氣脫硫工藝流程

工藝控制參數如下：雙氧水濃度27.5%；脫硫循環液酸度20%～30%；循環液雙氧水濃度0.1%～1.0%；入塔尾氣溫度＜70℃；入塔尾氣量100 000 m3／h；入塔 SO2濃度≤5 000 mg／m3，出塔 SO2折算濃度≤400 mg／m3；脫硫率≥97%

4 脫硫裝置主要設備

雙氧水法尾氣處理裝置主要設備見表1。

表1 雙氧水法尾氣處理裝置主要設備

5 雙氧水脫硫裝置主要技術特點

與一般的尾氣脫硫工藝對比，雙氧水氧化脫硫技術具有非常明顯的優勢。

5.1 工藝流程較簡單，尾氣脫硫成本低

雙氧水尾氣脫硫裝置采用塔槽一體設計，脫硫反應及其產生的副產品回收，都在同一個塔內進行，配套設施簡單，流程短，操作自動化程度高，不需額外增加生產定員，因此成本相對較低。雙氧水法與鈉堿法尾氣脫硫成本比較見表2。

在《水之鄉》中，上述兩種歐洲傳統故事模式在歷史講述中相遇并合為了一體。強調證據、推理和分析的偵探小說與神秘、恐怖、非理性的哥特小說之間形成了一種張力。作家本人的歷史觀似乎介于這兩者之間：歷史講述和探究既要強調客觀證據和邏輯推理，也不能忽視口頭傳說、小道消息和民間巫術；歷史既是可知的、理性的、有規律可尋的，又是神秘的、盲目的和非理性的。

表2 雙氧水法與鈉堿法尾氣脫硫成本比較

5.2 氧化脫硫反應迅速，脫硫效率高

雙氧水尾氣脫硫工藝脫硫的速度極快，投加雙氧水前測脫硫裝置入口尾氣平均SO2含量1 200 mg／m3左右，循環噴淋液中加入雙氧水后尾氣中SO2含量瞬時開始下降，1 min內SO2折算濃度即可降至200 mg／m3左右。

雙氧水脫硫工藝脫硫效率高，經檢測當原尾氣SO2濃度在2 000 mg／m3左右時雙氧水脫硫效率大于97%，脫硫后的尾氣中SO2排放量最低可達20～50 mg／m3。

5.3 脫硫產物可在生產系統內部消化，不存在利用、堆存及銷售問題

雙氧水脫硫副產品為濃度20%～30%的H2SO4，稀硫酸回收至鋅濕法浸出工序，相對常規工藝如石灰-石膏法、氨法、鈉堿法工藝，沒有脫硫產物的利用、堆存及銷售問題，極大地降低了處置成本，同時杜絕了新的“三廢”產生。

6 存在問題及解決途徑

雙氧水尾氣脫硫工藝雖然成功地在該公司鋅I、鋅II系統制酸尾氣治理中得到應用，但仍存在著一些亟待改進的問題。

6.1 雙氧水及脫硫產物具有強烈的腐蝕性

雙氧水脫硫過程中會衍生具有強氧化性的過二硫酸（H2S2O8），其對鋼鐵等金屬材質具有極強的腐蝕性，如直接將產出的稀酸用于干吸工序成品酸補水，將對干吸工序的設備造成嚴重腐蝕。該公司根據自身工藝條件，將產出的稀酸作為濕法浸出的補充酸使用。即解決了稀酸使用途徑，又利用過二硫酸的強氧化性，替代了一部分二氧化錳氧化劑進行氧化水解除鐵。

雙氧水脫硫裝置的脫硫循環泵、雙氧水添加泵、稀酸泵、雙氧水添加管道等易發生腐蝕泄露的設備、設施均需采用雙配置，實行一開一備，即利于檢修又保證了雙氧水脫硫裝置連續運行。

雙氧水對橡膠有較強的腐蝕性，故管道、閥門等設備的密封件不宜用橡膠制品，宜采用四氟材質制品。

6.2 產出稀酸須合理控制酸濃度

雙氧水脫硫裝置產出酸濃度最高可達55%，但在生產實踐中發現一味提高稀酸濃度會使循環酸變粘稠影響脫硫效果，并易造成脫硫循環泵過載而跳閘。酸濃度控制在20%～25%之間，可有效避免上述問題發生。稀酸酸濃度采用密度檢測儀檢測并對照酸濃度表得出酸濃度，為確保稀酸酸濃度的準確性需定期進行人工校對。

6.3 脫硫塔工藝補充水須保證一定的品質

雙氧水脫硫裝置在運行中會隨尾氣帶走部分水分，故須要不斷向塔內補充水。該公司雙氧水脫硫裝置采用制酸系統冷卻塔開路水作為補充水，運行一年后雙氧水脫硫裝置系統阻力突然由1 000 Pa增高到4 000 Pa。停車檢查發現塔內填料、篦子板均結晶堵塞，解決辦法一是采取水質好的新水作為脫硫補充水，但成本增加大。二是充分利用雙氧水脫硫反應極快的特點，扒出脫硫塔內的填料，將其從填料塔轉變為空塔。所以采取扒出脫硫塔內填料的辦法，結晶堵塔的問題得到解決。

6.4 脫硫塔雙氧水補充點必須高于溢流口且補充管道要深入塔體，加入管道必須設止回閥

雙氧水添為確保持續性和計量的準確性，添加泵一般使用隔膜式計量泵。隔膜式計量泵在實際使用時易因吸入閥和排出閥內球體黏連形成反抽，將塔內脫硫循環液反抽至雙氧水儲罐，雙氧水發生劇烈化學反應極易衍生安全事故。

6.5 雙氧水脫硫裝置必須有完善可靠的安全措施

雙氧水化學性質活潑，生產中脫硫裝置必須有完善可靠的安全措施。

6.5.1 預防雙氧水無序分解

雙氧水是一種強氧化劑，可以和許多無機化合物、重金屬粉末或雜質接觸后會迅速分解，放出大量的熱量、氧和水蒸氣，在運用中雙氧水儲存和使用中應切忌混入易（可）燃物、還原劑、活性金屬粉末及其氧化物。因此預防雙氧水無序分解是雙氧水脫硫裝置安全運行的關鍵。

6.5.2 加強操作人員個體防護

進行雙氧水裝卸及維修等作業時必須釋放人體靜電。皮膚一旦接觸，立即脫去所沾污的衣物，用清水沖洗15 min以上，后就醫。一旦吸入蒸汽或霧，迅速轉移到空氣新鮮處，輸氧、就醫。一旦入口，服用足量溫水，催吐后就醫。

6.5.3 雙氧水儲存要配置備用儲罐

雙氧水在使用中較容易發生泄漏，泄漏出來的雙氧水不能簡單地沖洗進排水系統，也不能直接回收到在用儲罐，只能收集到備用儲罐。

7 結 論

在鉛鋅企業制酸系統采取雙氧水工藝處理尾氣，有效地解決了吸收產物的處理問題，處理過程無二次污染，成本較為低廉，值得推廣使用。