【技術(shù)匯】新型含鎂渣環(huán)保脫硫劑的制備及其性能測(cè)試

大氣網(wǎng)訊:摘要:為降低脫硫劑生產(chǎn)成本，提高資源綜合利用率，對(duì)皮江法冶鎂工藝過程中產(chǎn)生的鎂渣固體廢棄物的成分、水溶液pH值、粒徑分布以及中和性能進(jìn)行分析，提出了基于鎂渣固體廢物混比的新型脫硫劑制備方法。廢料成分分析實(shí)驗(yàn)證明:冶鎂工藝除塵器和還原爐中的廢料成分能與亞硫酸進(jìn)行反應(yīng)，滿足脫硫劑的基本要求。粒徑測(cè)試發(fā)現(xiàn)，廢料粒徑在40μm以下的成分含量接近90%，粒徑分布峰值在20μm以上，40μm以上仍有大量顆粒存在，研磨、風(fēng)采等手段是提高脫硫反應(yīng)效率的重要措施。通過兩種廢料不同配比的水溶液pH值分析，提出除塵器廢料與還原爐廢料配比為7∶40可滿足脫硫劑要求，并通過滴定實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用驗(yàn)證了其消耗亞硫酸的能力。

關(guān)鍵詞:皮江法；還原渣；濕法脫硫；脫硫劑

0 引言

2016年國務(wù)院印發(fā)了《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃的通知》，指出我國每年二氧化硫(SO2)等污染物排放量處于2000萬t左右的高位，環(huán)境承載能力超過或接近上限。煤炭燃燒過程中所排放的煙氣是空氣中SO2和粉塵的主要來源，引發(fā)了霧霾等環(huán)境問題，嚴(yán)重危害到人類的健康，因此控制煙氣中SO2的排放對(duì)我國節(jié)能減排大政方針的實(shí)施具有重要意義。

目前，我國二氧化硫(SO2)的控制主要以濕法脫硫工藝為主，脫硫系統(tǒng)主要包括吸收塔系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、石灰石制備系統(tǒng)、公用系統(tǒng)、排放系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)，其工藝流程如下:將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔和噴淋裝置，鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，通過增壓風(fēng)機(jī)、降溫后進(jìn)入吸收塔。煙氣在吸收塔內(nèi)向上流動(dòng)且被向下流動(dòng)的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌，再與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成硫酸鈣。

濕法脫硫按脫硫劑種類，具體可以分為鈣法脫硫和鎂法脫硫，脫硫劑分別為氧化鈣(CaO)脫硫和氧化鎂(MgO)，二者脫硫原理基本相同。

由于MgO價(jià)格較高，限制了其應(yīng)用和推廣。鈣法脫硫因脫硫反應(yīng)速度快、原材料成本較低，脫硫劑利用效率高，得到廣泛應(yīng)用。但隨著我國大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格實(shí)施，鈣法脫硫劑的石灰石(CaO)在開采和燒結(jié)過程中造成嚴(yán)重的大氣污染，隨著治理霧霾力度的加大，石灰石的開采、生產(chǎn)限制越來越嚴(yán)格。石灰石的產(chǎn)量下降，價(jià)格在逐漸升高，傳統(tǒng)的鈣法脫硫工藝的缺點(diǎn)開始暴露。

隨著皮江法冶鎂技術(shù)在我國的推廣，中國鎂產(chǎn)量從1990年的0.58萬t達(dá)到2014年的87.38萬t，每生產(chǎn)1t原鎂，約產(chǎn)生5.5t鎂冶煉渣和粉塵(簡(jiǎn)稱鎂渣)，鎂渣產(chǎn)量巨大且目前未有效利用，填埋后引發(fā)土壤鹽堿化給環(huán)境帶來沉重負(fù)擔(dān)。許多學(xué)者針對(duì)煉鎂廢渣的綜合利用進(jìn)行相關(guān)的研究，霍冀川等對(duì)鎂渣配料煅燒硅酸鹽水泥熟料進(jìn)行研究，其研究結(jié)果表明，鎂渣中的主要礦物組成為CaO，MgO，CF，C2F，F(xiàn)eO，CaF2等。趙愛琴對(duì)利用鎂渣研制新型墻體材料進(jìn)行研究，將鎂渣直接磨細(xì)與一定比例的磨細(xì)礦渣混合，在復(fù)合激發(fā)劑作用下，配制膠結(jié)料生產(chǎn)各種新型墻體材料。

綜上所述，雖然煉鎂廢渣的綜合利用的研究已經(jīng)很普遍，但是其作為脫硫劑的相關(guān)研究還較少，尤其是煉鎂的還原渣(含MgO)和煙塵(含CaO)混比配成新型脫硫劑的研究尚未見報(bào)道，在我國以鈣法脫硫“一統(tǒng)天下”的今天，鈣鎂法(CaO和MgO混合)脫硫更彰顯其技術(shù)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和資源優(yōu)勢(shì)。本文研究結(jié)合對(duì)濕法脫硫工藝中脫硫劑與皮江法煉鎂廢渣處理的雙重需求，分析了該新型環(huán)保脫硫劑的特點(diǎn)及其應(yīng)用。

1 鎂渣廢料的測(cè)定與脫硫效果分析

在皮江法冶鎂工藝中主要產(chǎn)生兩種廢料，分別是通過回轉(zhuǎn)窯后除塵器(如圖1所示)產(chǎn)生的過濾粉塵廢料(廢料A)，以及還原爐(如圖2所示)高溫煅燒后產(chǎn)生的殘?jiān)?廢料B)。廢料A的產(chǎn)量較小，廢料B產(chǎn)量較大。為了對(duì)兩種廢料的成分、粒徑及其溶液的pH值等合理分析和了解，采用X射線衍射分析實(shí)驗(yàn)、酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)以及激光粒度分析等方法進(jìn)行研究。

圖1除塵器外觀

圖2還原爐外觀

1.1皮江法冶鎂廢料的成分測(cè)定

本文采用美國PANalytical公司的EMPYＲEAN型X射線衍射分析儀對(duì)廢料A進(jìn)行成分及其比例的測(cè)定。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，廢料A的主要成分為氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、白云石和碳酸鈣(CaCO3)，其含量占總含量的93%，如表1所示。

表1廢料A的成分 %

廢料B的主要成分主要為氧化鈣(CaO)、二氧化硅(SiO2)、氧化鎂(MgO)、三氧化二鐵(Fe2O3)、三氧化二鋁(Al2O3)，如表2所示。

從廢料成分分析可以看到:廢料A和B中MgO、CaO等能與亞硫酸(SO2溶于水的產(chǎn)物)反應(yīng)的成分較大，對(duì)于脫硫非常有利。

表2廢料B的成分 %