烟气脱硫溶液中硫酸根的去除

2014-04-12邱正秋黎建明任艳丽王建山张小龙

化工环保 2014年2期

邱正秋，黎建明，任艳丽，王建山，张小龙

（攀钢集团研究院有限公司钒钛资源综合利用国家重点实验室，四川攀枝花 617000）

烧结烟气有机胺法脱硫工艺是指采用有机胺脱硫溶液，首先在低温条件下对烧结烟气中的SO2进行富集，然后在高温下解析出高纯SO2，副产工业级硫酸或高纯硫磺，生产过程中脱硫溶液可循环利用［1-2］。由于攀钢集团烧结烟气中SO3含量高，粉尘中含有钠等金属元素，在运行过程中，脱硫溶液中的累积速率快、累积量大，导致脱硫溶液易失效、设备腐蚀加速［3］。脱硫溶液中的去除效果直接影响烧结烟气中SO2的脱除效果。

1 实验部分

1.1 试剂、材料和仪器

CaO，NaOH，Na2CO3：化学纯。

烟气脱硫溶液的组成见表1。

表1 脱硫溶液的组成 ρ，g/L

PH-3C型pH计：上海精密仪器厂；SRLX-4-13型硅碳棒马弗炉：河南鑫科分析仪器有限国内公司；HP-400型数显控温不锈钢加热板：盐城瑞高电热设备有限公司；BSA224S-CW型分析天平：北京赛多利斯仪器系统有限公司；SH-III型循环真空泵：上海精密仪器厂；906型爱·智能系列全自动电位滴定仪：瑞士万通中国有限公司；670型原子吸收光谱仪：日本岛津公司。

1.2 实验方法

1）石灰乳化学沉淀法：在室温条件下，取烟气脱硫溶液400 mL，用25%（w）的CaO溶液调节pH，搅拌，沉降静置分层，抽滤，对滤液进行分析。

2）低温结晶法：向200 mL烟气脱硫溶液中加入一定量的NaOH溶液或Na2CO3溶液，将反应温度由室温降至7 ℃，冷却结晶3 h，将结晶物洗涤，抽滤，对滤液进行分析。

1.3 分析方法

2 结果与讨论

2.1 石灰乳化学沉淀法的实验结果

在室温、CaO溶液质量分数25%的条件下，反应pH对石灰乳化学沉淀法的去除率的影响见图1。由图1可见：随pH的增大，的去除率均逐渐增加，且的去除率大于的去除率，这是因为二者的溶度积（Ksp）有差别，Ksp（CaSO4）=9.1×10-6，Ksp（CaSO3）=1.3×10-7，CaSO4会在溶液中进一步生成CaSO4·2H2O，而Ksp（CaSO4·2H2O）=1.3×10-4，Ksp（CaSO4）和Ksp（CaSO4·2H2O）均大于Ksp（CaSO3），故CaSO4较CaSO3更易溶于溶液中，CaSO3沉淀优先析出，导致的去除率大于；当pH=12时，的去除率为97.46%的去除率为59.51%；当pH＞12时，继续增大pH，的去除率变化较小，说明此时已沉淀较为充分，而的去除率略有下降。

图1 反应pH对石灰乳化学沉淀法和的去除率的影响●

2.2 低温结晶法的实验结果

在结晶温度7 ℃、结晶时间3 h、NaOH加入量32.0 g/L、Na2CO3加入量84.8 g/L的条件下，不同低温结晶法对去除率的比较见图2。

图2 不同低温结晶法对去除率的比较

在结晶温度7 ℃、结晶时间3 h的条件下，NaOH加入量对去除率的影响见图3。由图3可见：随NaOH加入量的增加，的去除率逐渐增大、滤液的ρ（Na+）先减小后增大；当NaOH加入量为34.8 g/L时，的去除率为82.04%、滤液的ρ（Na+）为3.88 g/L；继续增加NaOH加入量，滤液的ρ（Na+）显著增加、的去除率略有增加。滤液ρ（Na+）的增加会对烟气脱硫溶液的吸收与解吸带来不利的影响。因此，选择NaOH加入量为34.8 g/L较适宜。