氧化鋅脫硫現狀
國內“氧化鋅菸灰脫硫及脫硫副產物綜合利用”課題,在20世紀80年代初由水口山礦物局和中南礦冶學院等單位合作進行過研究,並建立了8000Nm/h煙氣量的工業性試驗裝置,但因若干關鍵技術問題未解決而未能工業套用。2000以來,中國雲南銅業集團公司和廣西來賓冶煉廠等一些大型鉛鋅冶煉企業,都相繼建立了氧化鋅脫硫工業裝置,均因為關鍵技術問題未解決而沒有成功。
國外,日本、韓國、德國、美國雖有工業套用,但有的國外企業對ZnO菸灰的品位和雜質要求較高。國內某廠曾與美國孟山都公司(世界最大的化工公司之一)接觸,希望從該公司引進氧化鋅脫硫技術,但費用卻相當高昂,不得不讓這家上市公司望而卻步。
2002年,湘潭大學童志權教授主持研發成功了低品位ZnO菸灰脫硫及硫、鋅資源回收技術。該技術於2004年~2006年在廣州華立公司先後有3套煙氣脫硫系統成功投入運行。
2009年,童志權教授與四川清源環境工程有限公司合作,將這一處於世界領先、國內獨有的氧化鋅脫硫技術付諸於實施。先後在雲南金鼎鋅業有限公司及西部礦業股份有限公司鋅業分公司的煙氣脫硫工程中獲得了非常成功的套用(這也是目前國內唯一的兩個氧化鋅脫硫技術的成功套用案例)。至今,項目運行正常,無結垢、堵塞等現象。鉛鋅冶煉企業若利用氧化新脫硫技術進行脫硫治理,不僅可以高效地達到或超過國家相關排放標準,而且還能在以廢治廢的同時,為企業創造一定的經濟效益。這不得不說氧化鋅脫硫是一項利國利民、以廢治廢、節能減排的高科技脫硫技術。
氧化鋅脫硫基本原理
氧化鋅脫硫技術是將含ZnO的粉料加水或工藝中返回的脫硫渣的洗液配製成懸浮液,在吸收設備中與煙氣中SO2反應,將煙氣中的SO2主要以亞硫酸鋅(還有亞硫酸氫鋅、硫酸鋅)的形式予以脫除。吸收後的副產物亞硫酸鋅經空氣氧化或熱分解或酸分解處理,最終可生產硫酸鋅、電解鋅和硫酸(或液態二氧化硫)等產品。
次氧化鋅漿液在吸收塔內與煙氣中SO接觸時,發生如下主要脫硫反應:
ZnO+SO+5/2HO==ZnSO·5/2HO (1)
也可生成可溶性的Zn(HSO),反應為:
ZnSO+SO+HO== Zn(HSO) (2)
Zn(HSO)可與ZnO反應,生成ZnSO·5/2HO,反應為:
ZnO+ Zn(HSO) +4HO==2ZnSO·5/2HO (3)
2、脫硫過程次要反應
由於煙氣中存在氧氣,部分ZnSO和 Zn(HSO)被氧化:
ZnSO+1/2O==ZnSO (4)
Zn(HSO)+O==ZnSO+HSO (5)
如果在合適的設備中鼓入空氣,利用空氣中的O可按照反應(4)、(5)將ZnSO和 Zn(HSO)氧化為ZnSO。
氧化鋅脫硫的優點
1. 投資少 脫硫產物(亞硫酸鋅等)的處理可與鉛鋅冶煉廠的生產工藝結合起來,即工廠原有的一些生產設備(如鋅精礦沸騰焙燒爐、SO2制酸系統、硫酸鋅溶液的淨化、電解系統等)可作為脫硫副產品的回收設備,所以,與其他脫硫方法比較,本方法的投資是較少的,體現了因條件制宜的特點。
2. 運行費用低 使用鉛鋅冶煉過程的中間產物—ZnO菸灰作脫硫劑脫除SO2後,脫硫劑中的鋅和煙氣中的硫均轉化為副產品,實現了硫、鋅資源的綜合利用。與其他脫硫方法相比,本方法省去了脫硫劑費用支出(在其他脫硫法中,脫硫劑費用占總運行費用的60%以上),只需動力、維修、工資等費用。因此,ZnO脫硫的運行費用較低。
3. 不產生二次污染 由於鋅和SO2都回收利用,本方法不存在二次污染問題,而其他許多脫硫方法常存在這個問題,如用NaOH或Na2CO3脫硫,若直接排放脫硫產物Na2SO3,則不僅消耗了鹼同時未能回收煙氣中硫,且由於所排Na2SO3具有還原性,會增加環境水體的COD,造成二次污染;若將含Na2SO3的脫硫液作廢水處理後排放,將大大增加處理成本。