我国有色金属冶炼烟气脱硫技术综述

中国瑞林工程技术有限公司 徐才仁

我国有色金属冶炼烟气脱硫技术综述

中国瑞林工程技术有限公司 徐才仁

有色金属多与硫伴生成硫化矿，我国的有色金属冶炼矿物原料多以硫化物形态存在。在有色冶炼工业中一般有火法和湿法两种冶炼工艺，现在绝大部分采用火法处理硫化矿。硫化金属矿经过高温焙烧使硫和金属分离，硫转化成SO2随冶炼烟气排出。因而在我国主要金属如铜、铅、锌、镍、钴及贵金属黄金等的火法冶炼过程中都会释放出大量含SO2的烟气，是造成我国大气污染的污染源之一。根据我国有色金属工业发展趋势，在今后一段时间内，我国的有色金属冶炼仍将以火法冶炼为主，由此造成的大气污染仍以颗粒物和SO2特别突出，且中小型有色金属冶炼锅炉（窑）在未来一段时间内仍无法被取缔，也无法被湿法冶炼所代替。因此，中小型有色金属冶炼锅炉（窑）烟气的治理，尤其是烟气中低浓度SO2的治理仍将是我国所面临的突出问题。而随着我国加入WTO组织和国家对大气污染物排放标准的重新制定，国家对于SO2的污染越来越重视，在烟气中脱硫仍是相当长的一段时间内最现实、最有效、最经济的处理方法。因此，研究和推广简单、经济、可行、实用且无二次污染的烟气脱硫技术，对我国环境保护和全球气候的好转有着重大的意义。

一、有色冶炼烟气脱硫的处理现状

我国的有色金属冶炼烟气治理分两部分，冶炼烟气中高浓度的SO2用于冶炼烟气制酸，而烟气中的低浓度SO2则采用脱硫治理。目前，世界上已研究开发的烟气脱硫技术达200多种，我国在有色冶炼烟气脱硫的治理工作也已经开展多年，取得了一定的成效。国内使用比较普遍的脱硫技术，可分为湿法和干法两种类型。

1.湿法处理技术。湿法处理技术已经应用于工业化生产，应用较为广泛的湿法烟气脱硫技术包括麻石水膜除尘脱硫工艺、石灰石-石膏法、氧化锌-酸解法、亚纳循环吸收法、废碱液吸收法、钠碱法和氨酸法等。

（1）麻石水膜法。该法除尘有着巨大的市场，一般采用耐腐浊的麻石砌筑反应池，利用水吸收烟气中的SO2，但该方法只适合于处理含硫量较低的烟气，而高含硫量的烟气用此法很难达标。

（2）石灰石-石膏法。该法以碱性的石灰石或石灰浆液与烟气中的SO2发生化学反应，这也是目前世界上应用较为广泛的技术之一。其核心处理装置为吸收塔，该塔运行可靠。脱硫效率高达95%以上。但其反应后产物容易造成二次污染。

（3）氧化锌-酸解法。该法以含氧化锌溶液作为吸收剂对烟气中所含的SO2进行吸收，完成吸收过程而产生的富含SO2的亚硫酸锌溶液，通过酸解将亚硫酸锌溶液中所含的SO2酸解出来，产生出纯净的SO2气体，用于生产硫酸或液体SO2。其核心处理装置为吸收塔，运行可靠，脱硫效率高达95%以上。这也是在我国锌冶炼厂运用较为广泛的脱硫技术，其循环经济效益较好，无二次污染。尤其对于锌冶炼企业的尾气脱硫更为适用，吸收SO2后的产物（亚硫酸锌溶液）可用做后续精炼的原料。目前在国内已经有几套建成投产或在建，如：驰宏锌锗股份有限公司会泽冶炼厂烟化炉和多膛炉的尾气氧化锌-酸解法脱硫工艺（气量140 000 Nm3/h）、中金岭南丹霞冶炼厂回转窑的尾气氧化锌-酸解法脱硫工艺（气量70 410 Nm3/h）。

（4）海水脱硫法。该法在沿海地区有利用条件的冶炼厂等有着应用空间，该法主要利用海水的弱碱性来脱硫，并且成本较低，有着较好的利用前景。

（5）亚纳循环吸收法。该法主要利用Na2SO3吸收烟气中SO2的生成NaHSO3，吸收液加热分解除高浓度的SO2（进一步加工成产品）和NaHSO3（用于循环使用）。

（6）氨-亚硫酸铵法。该法是以贫氨液吸收烟气中的SO2而生成硫酸铵（化肥），其核心处理装置为吸收塔，该装置运行可靠，脱硫效率高达95%以上。这也是在我国有色冶炼厂运用较为广泛的脱硫技术之一。

（7）钠碱液吸收法。该法主要是利碱液和烟中SO2的反应，或生成化肥，或中和后将废水进一步处理排放，在我国一些冶炼厂应用该法较多。

（8）再生胺吸收解吸法。该法是先用特定的吸附剂对烟气中所含SO2进行吸附，将SO2吸附在溶液中，完成吸附过程而产生的富含SO2的吸附剂通过蒸汽进行解吸SO2。产生出纯净的SO2气体，用于生产硫酸或液体SO2；再生后的吸附剂重新回用于前段SO2吸附过程。这也是在我国冶炼厂中运用较为广泛的脱硫技术，其循环经济效益好，且无二次污染。目前在国内已经有几套建成投产或在建，如：山东阳谷祥光铜业有限公司一期冶炼烟气脱硫工程、贵铝氧化铝改扩建锅炉烟气综合治理工程（气量920 000 Nm3/h），铜陵球团脱硫工程（气量260 000 Nm3/h）、云南锡业股份有限公司冶炼分公司冶炼烟气综合治理工程。

湿法脱硫由于整个烟气脱硫过程为气液反应过程，反应速度和反应过程较快，吸收效果较好，因此目前国内市场上80%以上的除尘脱硫装置为湿法，但其缺陷为设备易堵塞和腐蚀情况较为严重，又有一部分脱硫工艺增加了反应废弃物，易产生二次污染，必须进行妥善的后续处理，因此需要的运行费用较高。另外湿法脱硫工艺适用于水资源相对丰富的地区，对于水资源缺乏的地区，湿法脱硫技术的应用将受到一定的限制。

2.干法脱硫技术。干法脱硫目前主要有活性焦脱硫、荷电干粉喷射脱硫、电化学方法脱硫等。

（1）活性焦烟气脱硫法。该法主要是利用活性焦的吸附特性和催化特性使烟气中SO2与烟气中的水蒸气和氧反应生中H2SO4吸附在活性焦的表面，吸附SO2的活性焦加热后再生，释放出高浓度SO2气体，解吸SO2的活性焦循环使用，高浓度SO2气体可加工成硫酸、单质硫等多种化工产品。

（2）荷电干粉喷射脱硫法。该法主要为石灰干粉高速通过高压静电电晕充电区，干荷粉电后波喷射到烟气中，由于荷电干粉同性相斥，因此在烟气中呈悬浮状态，增加了与SO2反应的机会，提高了脱硫效率，该技术为美国专利，我国目前尚未有实验应用。

（3）电化学方法脱硫法。该法主要利用氧化反应，将烟气中的SO2等分子波激活或电离，生成自由基，在与其他物质反应（如注入氨，生成化肥等），这种方法在我国部分地区已有案例。

干法脱硫设备相对简单，而且反应过程是在气相中完成的，反应产物为干态，因此不存在腐蚀等问题。脱硫过程中不消耗水，不存在废水、废渣等二次污染问题，但实际运用上由于技术和脱硫效果的原因，尚未得到大面积推广应用，有些尚停留在实验室研究阶段。

二、有色金属火法冶炼烟气脱硫的预测

目前，国内外可采用防治冶炼尾气SO2污染的途径很多，但从技术、成本等方面综合考虑，在今后相当长的一段时间内，在我国湿法脱硫仍是有色金属火法冶炼尾气脱硫的主要技术手段。但由于烟气脱硫装置投资大，因此对脱硫技术的选用要适合我国国情。要立足国情，尽可能因地制宜，利用本地资源，选用经济上合理，工艺流程简单且可靠的脱硫技术。开发适合中小型企业的烟气脱硫技术和成套设备具有重大的意义，尤其是在湿法脱硫的基础上增加技术含量，提高脱硫效率，降低脱硫成本，都将是今后的工作方向，本文，笔者认为应从以下几方面着手。

1.在企业继续开展节能降耗研究，加大企业以转型力度，从管理着手，提高冶炼技术水平，减少产品的冶炼初加工，增加产品的精加工，从而在管理环节减少二氧化硫的产生。

2.减少或关闭能耗大的且对环境污染大的小冶炼厂，相应地减少小冶炼厂的数量和分散治理的难度。

3.增大对硫化矿的前期脱硫技术的研究，如对硫化矿实行前期化学脱硫、微生物脱硫，减少硫化矿的含硫量。

4.加大对有色金属火法冶炼低浓度SO2尾气脱硫技术的研究开发，对循环经济效益高的脱硫技术加大推广应用力度。

5.加大对有色金属湿法冶炼技术的研究与开发，从而相应地减少尾气的排放。

6.加大对现有的湿法烟气脱硫技术研究，减少处理成本，实现废物资源化利用。

7.在湿法烟气脱硫技术上改善气液接触条件，增加传质接触面积。

8.在现有的湿法烟气脱硫技术上研究采用高效的液相脱硫反应催化剂，进一步强化传质，提高脱硫效率。

9.研究新型的防腐材料、防结垢材料及其在湿法烟气脱硫装置中的内衬技术。

综上，我国的有色金属冶炼方式短期内不会有太大的变化，仍将以火法冶炼为主，因此开发具有脱硫效果好，运行费用低，易于推广利用的烟气脱硫技术仍将是环保工作者的目标和追求。可以相信，随着高新技术和材料技术的不断发展，在不断改进现有的脱硫技术的基础上，必使氧化锌-酸解法、再生胺吸收解吸法和氨-亚硫酸铵法等湿法脱硫技术在脱硫效果好，运行费用低，无二次污染方面有着长足发展，而且必将带来烟气脱硫技术的一次更新。

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