氧化锌脱硫工艺处理硫酸尾气的应用实践

氧化锌脱硫工艺处理硫酸尾气的应用实践

同国兴 白宇峰 王盼

陕西锌业有限公司 726000

摘要：随着经济和科技水平的快速发展，采用回转窑回收湿法炼锌中的锌，转窑尾气改造前采用传统钙法脱硫工艺处理，存在以下问题：脱硫效果差、排放尾气不能达到《铅、锌工业污染物排放标准》 ；副产品石膏渣难处置，造成二次污染；脱硫系统易堵难清，开工率低。为达到环保要求，经多方考证，根据回转窑的烟气参数以及稳定情况，并结合脱硫剂的来源、供给、品质和杂质情况，决定采用氧化锌－酸解法组合式两段脱硫工艺取代原来的钙法脱硫工艺，脱硫剂采用自产氧化锌烟尘或焙砂，产出的二氧化硫返回硫酸系统制酸，含硫酸锌的酸解液返电锌系统综合回收锌。新系统投产后，运行稳定，排放尾气指标优于《铅、锌工业污染物排放标准》(GB25466—2010)修改单限值标准要求。

关键词：脱硫剂；金属氧化物；常温

引言

对氧化锌、氧化铜和氧化铁的脱硫机理进行阐述，分析了常温下单一金属氧化物脱硫剂在不同制备方法和工艺条件对脱硫性能的影响，单一金属氧化物常温下脱硫性能较差。复合型金属氧化物可以有效地增加反应活性，改善了脱硫剂在常温下的脱硫性能。负载型金属氧化物采用多孔材料为载体，提高了活性组分在其表面的分散性，缓解了脱硫剂表面出现闭孔或变得致密的情况，进而有效地提高脱硫剂的脱硫性能。

1存在问题及改进措施

1.1脱硫喷淋压力下降

脱硫循环泵总管喷淋压力是脱硫工序监控的一个重要指标。压力偏低，影响脱硫效果；压力偏高，增加系统阻力。经过生产实践证明：压力控制在70~90kPa比较合理。脱硫循环泵叶轮和大口径喷头磨损、脱硫循环泵进液口堵塞，都是导致脱硫喷淋压力下降的原因。为了稳定脱硫喷淋压力，防止上述现象发生，采取以下措施：①浆液中w(ZnO)控制在8%~15%比较合理，降低脱硫循环泵磨损程度；②向脱硫塔内补水，补充烟气带走的水分，维持塔内体积平衡，补充水0.5~1.0t/h；③将脱硫泵四级电机改为六级电机，功率由185kW改为132kW，能满足脱硫生产要求。

1.2回转窑处理浸出渣

回转窑处理浸出渣，采用焦粉作燃料，并兼作还原剂，窑内分干燥段、预热段、反应段和冷却段，物料随回转窑的转动向窑头运动，并与窑内的热烟气充分接触，逐渐被烟气加热，在高温下，焦粉和浸出渣中的Zn、Pb、Cd、In等有价金属氧化物发生还原反应，并挥发进入烟气，在后期又和烟气中的氧反应，生成氧化物，并随烟气离开回转窑进入收尘系统。收集的氧化锌烟尘由刮板输送机送到原氧化锌储仓，除尘后的烟气外排。

1.3调浆浓度不均匀

Ⅰ期脱硫项目采用人工将烟尘加入浆液制备槽，浆液配制浓度不均匀，脱硫后的吸收液pH值波动大；Ⅱ期脱硫项目投运后，同样采取上述方法配制浆液，存在浆液配制供给不足的问题，不能满足生产需要。为了解决上述问题，陕西锌业对脱硫调浆系统进行改造，增加板链式提升机、烟尘储仓和螺旋给料机各1台。烟尘通过提升机转运至烟尘储仓，再通过螺旋给料机进入浆液制备槽，用水配制成氧化锌浆液。通过改造，浆液实现了连续供给，浓度配制均匀，能够满足脱硫生产所需，有效地提高了脱硫系统的处理能力。

2氧化锌脱硫技术生产

2.1浆液制备

制浆原料是自产的氧化锌烟尘或焙砂或是它们的组合，造浆液是脱硫系统自身过滤的亚硫酸锌滤液，造好的浆液分别注入一级、二级脱硫塔槽供系统生产循环使用。1)控制浆液液固比。制浆液固比按设计要求是7∶1或含固量15%，生产中试用过7∶1、6∶1、5∶1、4∶1。如果液固比小，循环量、输送量小，但在塔槽、管道易沉积、挂料、堵塞，严重时脱硫塔挂料、挂渣垮塌，循环槽压死，被迫停机清理；如果液固比大，循环量、输送量大，电耗高，运行不经济。长期实践表明，最适合的液固比是5∶1。2)选择合适脱硫剂及组合配比。生产中使用的氧化锌物料都是自产的氧化锌烟尘和焙砂，不同比例组成脱硫剂使用效果截然不同。生产试用过氧化锌与焙砂比例分别为1∶0、8∶2、5∶5、2∶8、0∶1的脱硫剂配合比，吸收效果与脱硫剂氧化锌含量正相关，全部使用焙砂吸收效果最好；但泵、管、阀体的磨损速度，塔、槽、管沉积、堵塞速度，明显也与焙砂使用量正相关，在焙砂占脱硫剂比例超过60%时，循环泵后盖、叶轮、机封、阀芯等设备磨损急剧恶化，12～13d更换一幅，玻璃钢管转角处需补包堵漏，经济上很不合理。因此在生产中基本单纯使用氧化锌烟尘作吸收浆液，只有当单纯使用氧化锌烟尘作吸收浆液不能维持两级吸收塔的pH值，或者氧化锌烟尘杂质含量太高时，才选用氧化锌烟尘与焙砂的组合，或全部使用焙砂。

2.2烟气脱硫流程

（１）浆液制备和供应储存。运来的氧化锌吸收剂在配浆槽制备一定浓度的氧化锌浆液，经密度计检测达到浓度要求送至吸收剂储槽，浓度不满足要求，浆液返回配浆槽。新鲜氧化锌浆液经供浆泵送入二氧化硫吸收塔，用于脱除烟气中的二氧化硫。补充的ZnO浆液量由吸收塔内ｐＨ值控制。（２）二氧化硫吸收。脱硫系统设接力风机，接力风机引入回转窑烟气，同时烟气经风机加压后进脱硫塔。烟气吸收系统主要包括动力波洗涤塔、二氧化硫吸收塔、循环泵、电除雾。烟气进入吸收塔后，以９０°折向，朝上流动，与自喷淋层而下的浆液进行大液气比接触，脱硫并除尘后的净烟气通过除雾器除去气流中夹带的雾滴后经尾气烟囱排放。除雾器设有在线自动冲洗系统，除雾器冲洗水由工艺水泵供给。吸收塔浆液和除雾器清洗水流入吸收塔底部，即吸收塔浆液池。通过吸收塔浆液池上的搅拌器搅拌，使浆液池中的固体颗粒保持悬浮状态。

2.3负载型金属氧化物

研究发现，金属氧化物反应不仅仅发生在脱硫剂的表面，还会深入到脱硫剂的内部，因此反应速率由外扩散、内扩散和反应活化能等控制。脱硫剂对硫化物的吸收是一个体积膨胀的过程，随着反应的进行，生成的硫化物越来越多，脱硫剂可能会出现闭孔的情况，阻碍了气体向脱硫剂内部的扩散，导致反应大多在催化剂的表层进行，这时反应的控制步骤转变为内部扩散控制。将金属氧化物负载在多孔载体上，例如:活性炭、分子筛等，可以充分的提高金属氧化物活性组分在其表面的分散性，加快反应的扩散，提高脱硫剂的脱硫性能。因此，采用多孔材料为载体制备的负载型金属氧化物脱硫剂，可以提高活性组分的在其表面的分散性，为反应提供更多的反应活性点，还能改善反应后期由于气体内部扩散阻力过大导致脱硫剂性能下降的情况，是一种有效改善脱硫剂常温下脱硫性能的方法之一。

结语

通过对尾气脱硫装置进行设备升级改造、优化工艺参数，实现了尾气脱硫装置稳定运行。烟气脱硫工艺的研究分析，并结合生产实际情况，采用了氧化锌法工艺处理回转窑烟气，脱硫剂无需外购，可以利用厂内生产过程产生的烟尘，脱硫产物可返回其他工序回收锌，与常规冶炼流程有效结合，无任何废弃物外排，副产品可在厂内循环利用，再不会造成二次污染。负载型金属氧化物采用多孔材料为载体的脱硫剂，改善了活性组分在其表面的分散性，为脱硫反应提供更多的反应活性点，有效缓解了脱硫剂表面出现闭孔或变得致密的情况，提升了脱硫剂的脱硫性能。

参考文献：

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[2]岳焕玲,高飞.氧化锌法脱硫技术在挥发窑烟气处理中的应用[J].硫酸工业,2014(2):38-40.

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