次氧化锌粉吸收低浓度SO2试验.pdf

2 0 1 4 年第1 1 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 6 3 d o i l O ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 4 ．1 1 ．0 1 6 次氧化锌粉吸收低浓度S 0 2 试验 袁文辉，王成彦，邱定蕃，杨玮娇，邢鹏 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 摘要以某锌冶炼企业所收集的次氧化锌粉制备的浆料吸收低浓度二氧化硫烟气。结果表明，在常温、 次氧化锌浆料浓度1 5 ％、浆料p H 4 ．5 、烟气流量7 5 0m 3 ／h 的条件下，吸收模拟的含二氧化硫21 3 0 m g ／m s 的烟气，二氧化硫吸收率能达到9 9 ．6 ％，吸收后的尾气二氧化硫可达到相关排放标准，并且二氧 化硫和锌可循环利用。 关键词次氧化锌粉；吸收；二氧化硫；循环利用 中图分类号X 7 0 l 文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 4 1 1 一0 0 6 3 0 3 E x p e r i m e n to fA b s o r b i n gL o wC o n c e n t r a t i o nS 0 2w i t h S e c o n d a r yZ i n co x i d eP o w d e r Y U A NW e n - h u i ，W A N GC h e n ．y a n ，Q I UD i n g f a n ，Y A N GW e i _ j i a o ，X I N GP e n g B e 巧i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e 巧i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a A b s t r a c t S e c o n d a r yz i n co x i d es l u r r yf r o mo n ez i n cs m e l t e rw a sa p p l i e dt oa b s o r bl o wc o n c e n t r a t i o nS 0 2 ． T h er e s u l t ss h o wt h a ta b s o r p t i o nr a t eo fS 0 2i ns i m u l a t i v eg a sw i t h21 3 0m g ／m 3S 0 2i s9 9 ．6 ％u n d e rt h e c o n d i t i o n si n c l u d i n gr o o mt e m p e r a t u r e ，c o n c e n t r a t i o no fs e c o n d a r yZ n Os l u r r yo f1 5 ％，p H 4 ．5 ，a n dg a s f l o wo f7 5 0m 3 ／h ．C o n c e n t r a t i o no fS 0 2i no f f g a sc a nm e e tt h er e I a t e dd i s c h a r g es t a n d a r d ． R e c y c n n go f S 0 2a n dZ nc a nb ea c h i e v e d ． K e yw o r d s s e c o n d a r yZ n Op o w d e r ；a b s o r b i n g ；s u l f u rd i o x i d e ；r e c y c l i n g 传统的锌冶炼企业在锌精矿焙烧过程中会产生 大量的次氧化锌烟灰，在制酸的尾气中还含有低浓 度的二氧化硫，直接排放这些废气和废渣会对环境 造成严重污染。处理二氧化硫烟气的方法较多，目 前国内外使用较多的有湿式石灰石／石灰一石膏法、 钠碱法、氨法等[ 1 ’2 ] ，但会额外增加企业的原料费用 和处理成本。利用氧化锌可吸收二氧化硫的特点， 国内一些单位也做了利用氧化锌烟灰吸收二氧化硫 的研究和生产应用[ 3 1 ] ，但还不够完善。研究锌产业 可持续发展中急需解决的低浓度二氧化硫烟气的无 废渣脱硫治理工艺，从而实现以废治废，并能循环利 用，具有显著的社会效益和经济效益。本文利用云 南某锌冶炼企业生产过程中所产生的次氧化锌粉进 行吸收模拟低浓度二氧化硫的研究。 1 原料分析 试验原料为云南某锌冶炼企业湿法炼锌的浸出 渣配加焦炭粉在回转窑内高温下富集锌、铅等金属 后，挥发物经收尘回收所得的次氧化锌粉，主要化学 成分 ％ Z n5 7 ．5 4 、P b1 3 ．2 4 、C u0 ．3 2 、F e2 ．9 4 、 M g0 ．1 3 、A l0 ．2 0 、C a 0 ．4 0 、C dO ．6 7 、A sO ．8 2 、 S2 ．2 9 、C l1 ．5 6 、S i0 ．6 4 。 使用H y d r 0 2 0 0 0 M U A 型激光粒度仪对原料 进行粒度分析，原料粒径范围o ．1 2 ～5 5 ．o 肚m ， 收稿日期2 0 1 4 一0 6 0 9 基金项目云南省对外科技合作计划项目 2 0 1 2 I B 0 1 7 ；云南铜业 集团 有限公司院士工作站资助项目 作者简介袁文辉 1 9 7 0 一 ，男，湖北黄石人，博士，高级工程师． 万方数据 6 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 4 年第1 1 期 一7 ．9 6 l 肛m 占9 0 ％，体积平均粒径D [ 4 ，3 ] 一3 ．1 9 2 弘m ，表面积平均粒径D [ 3 ，2 ] 一o ．4 1 6 弘m ，比表面积 1 4 ．4m 2 ／g 。可见，原料粒度小、比表面积大，有利于 增大吸收反应接触面，提高吸收效率，但粒度太小也 要避免泥化，增大搅拌能耗。 物相分析表明，锌主要以Z n O 形式存在，而铅 以P b 0 和P b s O 。形式存在。s E M 形貌如图1 所 示，物料呈球形团聚体，结构空隙较大，比较疏松，有 利于分散，增大反应界面。 图1 次氧化锌粉的S E M 形貌 F i g ．1 S E Mm i c r o s t r u c t u r eo fs e c o n d a r y z i n co x i d ep o w d e r 2试验原理 将含氧化锌的物料配制成吸收浆液，在吸收设 备中喷淋浆液与低浓度二氧化硫烟气接触，氧化锌 浆液与烟气中二氧化硫的主反应为 Z n O S 0 2 2 ．5 H 2 0 Z n S 0 3 2 ．5 H 2 0 一 9 9 ．2k J ／m o l 1 吸收时生成的Z n S O 。2 ．5 H 。O 溶解度较小， 常温常压下在1 0 0g 水中的溶解度仅为o ．1 6g 。由 于反应 1 为放热反应，因此，宜在常温下进行吸收 反应【8 ] 。 二氧化硫先溶解于水中生成亚硫酸，再水解成 H 、H S O 。一、S O 。2 。，Z n 0 被酸化溶解出Z n 2 ，继而 又发生沉淀反应生成Z n S O 。，从而达到氧化锌粉吸 收二氧化硫的目的。 3 试验结果与分析 本试验是以生产企业现场收集的次氧化锌粉和 模拟低浓度二氧化硫烟气 现场制酸尾气中二氧化 硫浓度约22 0 0m g ／m 3 ，标态，下同 为特定研究对 象，开展相关研究。 吸收试验的主体设备为自制的喷淋吸收塔 图 2 。试验以喷淋次氧化锌浆料吸收模拟二氧化硫气 体，调整矿浆浓度、浆料p H 、烟气流量等因素，通过 测定进、出口二氧化硫的浓度来计算二氧化硫的吸 收率7 7 。 ，1，、 刁一旦万旦1 0 0 ％ 2 ’ L ／1 式中，C 。和C 分别为吸收塔入口和出口二氧化 硫的浓度。 图2 喷淋吸收塔 F i g ．2S p r a ya b s o r b e r 3 ．1 浆料浓度的影响 提高浆液固体含量，有利于提高二氧化硫的吸 收效率，但如果浆液固体含量过高时，喷淋时不容易 雾化，易泥化，也容易导致管道堵塞，引起生产操作 困难，一般矿浆浓度控制在3 0 ％以下。 在常温条件下，分别试验了不同浓度的矿浆对 二氧化硫吸收率的影响，塔进出口气压的压差为 一o ．4k P a ，浆料p H 一6 ．o ，二氧化硫进气浓度～2 1 3 0m g ／m 3 ，稳定吸收1 0m i n 后测定吸收率。结果 如图3 所示。图3 表明，使用1 0 ％以上浓度矿浆吸 收二氧化硫，吸收率都能达到9 9 ．5 ％以上，1 5 ％浓 度矿浆的二氧化硫吸收率为9 9 ．6 ％。 3 ．2 浆料p H 的影响 氧化锌浆液的p H 对脱硫效率的影响非常大。 浆液初始p H 在7 ．0 左右，随着吸收过程的进行， p H 会逐步降低。试验在常温条件下，采用1 5 ％浓 度矿浆，塔进出口气压的压差为一O ．4k P a ，二氧化 硫进气浓度～21 3 0m g ／m 3 ，通过检测浆料p H 的变 化，同步测定二氧化硫的吸收率，结果如图4 所示。 从图4 可见，矿浆p H 大于4 ．5 时，二氧化硫吸 收率都能达到9 9 ％以上，小于4 ．5 后，吸收效果明 万方数据 2 0 1 4 年第1 1 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 6 5 零 褂 擎 整 堰 翌 球 1 1 图3 浆料浓度对S O 吸收率的影响 F i 昏3 E f f e c to fs l u r r yc o n c e n t r a t i o no n S 0 2a b s o r p t i 蚰r a t i o 冰 哥 餐 督 疆 S 耳 图4 浆料p H 对S 伤吸收率的影响 F i 昏4 E f f e c to fp Ho fs I u r r yo nS 0 2 a b s o r p t i o nr a t i o 显降低。 在初始p H7 时，二氧化硫吸收以水溶为主，在 弱酸性条件下，氧化锌才能逐渐溶解，生成亚硫酸 锌，达到进一步吸收二氧化硫的目的，但在过低的 p H 时有一定的酸分解现象，不利于二氧化硫吸收。 因此浆料p H 控制在4 。5 以上较好。 3 ．3 烟气流量的影响 适当提高烟气流量、增加停留时间，则氧化锌浆 液与二氧化硫接触反应更充分，有利于提高二氧化 硫的吸收率。但过高或过低的烟气流量均不利于提 高脱硫效率。 在相同条件下，烟气流量与进出口风压的压差 成正比。试验通过控制吸收塔的进出口风压来控制 模拟二氧化硫烟气的流量。试验在常温条件下，采 用1 5 ％浓度矿浆，二氧化硫进气浓度控制在～21 3 0 m g ／m 3 ，浆料p H 在6 ．o 左右，出风口相对压力固定 在一1 ．2 4k P a ，调整进口风压，待稳定后，测定二氧 化硫的吸收率，结果见图5 。 图5 表明，压差在0 ．3 ～o ．4k P a 时，二氧化硫 的吸收效果较好，吸收率能达到9 9 ．6 ％。针对试验 所采用的喷淋吸收装置，根据经验公式估算，设备进 出口压差在O ．4k P a 时，对应的烟气流量约为7 5 0 m 3 ／h 。低浓度二氧化硫烟气经吸收后，排放的尾气 中的二氧化硫浓度降低到5 3m g ／m 3 以下，完全满 足铅锌工业污染物排放标准 G B 2 5 4 6 6 2 0 l o 排 放限值 ≤4 0 0m g ／m 3 的要求。 水 褂 掣 督 增 S 球 图5 烟气进出口风压差值对S O 吸收率的影响 F i g ．5 E f f e c to fg a sp r e s s u r ed i f f 打e Ⅱc eV a l u e b e t w e e ni m p o r ta n de x p o r to nS 0 2 a b s o r p t i o nr a t i o 4结论 在常温、次氧化锌浆料浓度1 5 ％、浆料p H 在 4 ．5 以上、烟气流量7 5 0m 3 ／h 的条件下，吸收模拟 含二氧化硫21 3 0m g ／m 3 的烟气，二氧化硫吸收率 能达到9 9 ．6 ％，吸收后的尾气二氧化硫能达到排放 标准，用回收的次氧化锌粉吸收低浓度二氧化硫是 切实可行的。亚硫酸锌经后续的酸化或氧化处理后 也能进一步再利用。实现了企业生产体系内的以废 治废，二氧化硫和锌可以循环利用。 参考文献 [ 1 ] 张志凌．我国有色冶炼低浓度二氧化硫烟气治理现状及 对策[ J ] ．硫酸工业，2 0 0 3 5 8 1 1 ． [ 2 ] 陈南洋．氧化锌法处理低浓度S 0 。烟气的试验研究和生 产实践[ J ] ．硫酸工业，2 0 0 4 4 9 1 4 ． [ 3 ] 岳焕玲，李旭朋．氧化锌法处理低浓度s 0 烟气的模拟 实验研究[ J ] ．污染防治技术，2 0 1 1 ，2 4 1 9 1 3 ． [ 4 ] 艾永新．氧化锌脱硫在挥发窑烟气处理中的应用[ J ] ．湖 南有色金属，2 0 0 7 ，2 3 3 5 8 6 0 ． 下转第6 9 页 万方数据 2 0 1 4 年第1 1 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 6 9 [ 4 ] 陶高驰，肖峰，蒋伟．国内采用回转窑生产镍铁的实践 口] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 4 8 5 1 5 4 ． [ 5 ] 邱夏陶，韩小良．回转窑传热数学模型及其优化[ J ] ．钢 铁，1 9 9 4 ，2 9 6 6 6 7 0 ． [ 6 ] 马爱纯，周孑民，李旺兴．氧化铝熟料窑喷射干燥段参数 的仿真优化[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 4 ，1 4 1 1 3 8 一1 4 1 ． [ 7 ] 艾元方，高胜斌，戴天红，等．流化床气固传热模型[ J ] ． 锅炉技术，1 9 9 8 ，2 9 4 1 2 1 6 ． [ 8 ] G u n nDJ ． T r a n s f e ro fH e a to rM a s st oP a r t i c l e si n F i x e da n dF l u i d i z e dB e d s [ J ] ．I n t ．J ．H e a tM a s sT r a n s f e r ，1 9 7 8 ，2 1 4 6 7 4 7 6 ． 上接第6 2 页 [ 6 ] 周安梁，谢永金．贵冶铜阳极泥处理工艺与扩能改造 [ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 1 0 1 1 1 4 ． [ 7 ] 孙文达．分银渣中贵金属的回收[ J ] ．铜业工程，2 0 0 8 1 3 5 3 6 ． [ 8 ] 陆凤英，魏庭贤，沈雅君，等．分银渣综合利用新工艺扩 大试验[ J ] ．云南冶金，2 0 0 1 ，3 0 3 2 8 3 0 ． [ 9 ] 陈白珍，李义兵，龚竹青，等．分银渣综合提取工艺研究 [ J ] ．中国稀土学报，2 0 0 4 ，2 2 增刊1 5 4 2 5 4 5 ． [ 1 0 ] 胡少华．阳极泥中金银等有价金属的回收[ J ] ．江西有 色金属，1 9 9 9 ，1 3 3 3 7 3 9 ． [ 1 1 ] 王超，蒋训雄，蒋伟，等．从铜阳极泥分银渣中回收铋 和锑[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 4 9 1 6 1 8 ． 上接第6 5 页 [ 5 ] 覃宝桂，唐谟堂．次品氧化锌吸收法处理低浓度二氧化 硫烟气的工业试验[ J ] ．中国有色冶金，2 0 0 9 ，3 8 1 5 4 5 6 ． [ 6 ] 杨超．锌冶炼挥发窑烟气硫锌资源回收技术的工业化应 用[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 1 1 1 3 1 5 ． [ 7 ] 杨超，杨领．低品位氧化锌烟气脱硫结垢试验研究[ J ] ． 有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 1 2 1 3 ． [ 8 ] 钟竹前，梅光贵．化学位图在湿法冶金和废水净化中的 应用[ M ] ．长沙中南工业大学出版社，1 9 8 6 2 1 1 2 2 4 ． r 。’9 p p p p 9 p p 9 p p p 、P p p p 、P p 9 p p p p 9 9 9 p p p p 9 9 p p p p ≈ ≈ 2现货供应 ≈ 2混合澄清槽离心萃取器 ’ ≈ 2请联系大连市沙河口区精华萃取设备设计研发中心 2法人代表叶春林 电话1 3 7 0 4 1 1 3 6 7 7 ／0 4 1 1 8 8 1 2 4 2 2 7 邮箱s h o p 8 8 8 8 8 9 2 0 s o h u ．c o m 2 更多信息请登录M 聊c u i q u s h e b e i c 。m 和m 删L - 1 一e ≈ k _ 一t 一_ p 毋毋_ 一毋_ 一毋毋F s 、一t 心t t 一毋p p 毋一毋_ p 一_ p ≮一一一一p _ 一_ ◇一_ 一≮p _ 一一 9 p p p p p p p p 气 ≮ 万方数据