软锰矿中的杂质对烧结烟气脱硫的影响

仵 恒，李水娥，胡亚林，周绪忠

（贵州大学 材料与冶金学院，贵州 贵阳 550025）

目前，直接用软锰矿矿浆从烧结烟气中脱硫是国内外的研究和应用热点［1-13］。无论是品位高的软锰矿还是品位低的软锰矿都具有很好的脱硫效果。对于一些低品位软锰矿，由于锰含量低，选矿难度大，工业上难以利用，但可用于烟气脱硫。软锰矿中的杂质对烟气脱硫的影响已有一些研究［14-15］。本试验研究了用软锰矿矿浆脱硫，并考察了矿浆中的杂质对烟气脱硫的影响。

1 试验原理

1．1 软锰矿脱硫反应机制

软锰矿主要成分为MnO2，具有强氧化性，在非碱性溶液中氧化性更强；而SO2的水溶液还原性较强，SO2与水反应生成亚硫酸；MnO2与亚硫酸之间发生氧化还原反应，将SO2转化成硫酸盐［16］，可以实现从烟气中脱硫。脱硫主要化学反应为：

1．2 软锰矿中杂质的反应机制

软锰矿中杂质较多，见表1，主要为Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、SiO2，这些杂质在矿浆中易变为活性氧化物参与脱硫反应：

锰脱硫反应中，MnO2与SO2进行反应，而矿石中杂质的存在使得MnO2与SO2的接触几率减少，进而影响二者的反应。

表1 软锰矿主要成分 %

2 试验原料与方法

2．1 试验原料

烟气：用纯SO2和空气在缓冲瓶内配制而成。

矿浆：用二氧化锰和一定比例的软锰矿杂质与清水配制而成。二氧化锰和软锰矿杂质均为纯物质，其比例按贵州某锰矿石组成而定，见表2。

表2 软锰矿矿浆组成 %

2．2 试验装置及方法

试验在自行设计的吸收塔中进行。吸收塔塔身为圆柱形，用有机玻璃材料制成。

利用液体的流动性、润湿性在填料表面形成一层液膜，SO2气体在液膜表面被吸收。增大气流速度可以加强气液吸收能力。矿浆从吸收塔上部进入，下部排出，模拟烟气连续从下部进入，穿过矿浆从塔的上部排出。矿浆在吸收塔内连续循环，每隔一定时间检测进、出口气体中SO2体积分数及矿浆中锰离子质量浓度，计算SO2脱除率及锰浸出率。

SO2体积分数由英国KM9106型烟气分析仪测定。

锰离子质量浓度采用分光光度法测定。

3 试验结果与讨论

3．1 MnO2矿浆脱硫

试验条件：矿浆液固体积质量比5∶1，矿浆体积5L，烟气中SO2体积分数0．3%，室温，气体流量800L／h，搅拌速度300r／min。烟气脱硫试验结果如图1所示。可以看出：反应开始时，烟气脱硫率达95%；随反应进行，脱硫率降低。

图1 脱硫时间对脱硫率的影响

3．2 矿浆加钙、镁对脱硫率和锰浸出率的影响

其他条件不变，矿浆中加入钙、镁，试验结果如图2、3所示。可以看出：MnO2矿浆中加入钙、镁，烟气脱硫率有所提高，钙的加入可使脱硫率达到90%。钙、镁的加入，减少了MnO2与SO2的接触反应几率，导致反应前期锰浸出率较低；由于钙、镁加入量较少，反应后期与SO2溶入水中所生成的硫酸反应消耗完全，使MnO2与SO2接触机会增大，锰浸出率有所提高。

图2 矿浆加钙、镁对脱硫率的影响

图3 矿浆加钙、镁对锰浸出率的影响

3．3 矿浆加硅、铝对脱硫率和锰浸出率的影响

其他条件不变，纯MnO2矿浆中加入硅、铝试验结果如图4、5所示。

图4 矿浆加硅、铝对脱硫率的影响

图5 矿浆加硅、铝对锰浸出率的影响

从图4、5看出：纯MnO2矿浆中加入硅、铝对烟气脱硫率影响不大，这主要是因为硅、铝的氧化能力较弱；而对于锰的浸出，反应前4h相差不大，反应5h后，锰浸出率稍有提高。初步认为是硅对锰的浸出有协同作用［17］。

3．4 矿浆加铁对脱硫率和锰浸出率的影响

其他条件不变，纯 MnO2矿浆中加入铁，试验结果如图6、7所示。可以看出，纯MnO2矿浆加铁对烟气脱硫率和锰浸出率影响都不大。

图6 矿浆加铁对脱硫率的影响

图7 矿浆加铁对锰浸出率的影响

4 结论

软锰矿中的杂质对脱硫率和锰浸出率有一定影响，试验结果表明：钙、镁的加入可提高烟气脱硫率，而铁、硅、铝的加入对脱硫率及锰浸出率影响不大。由此推断，钙和镁能促进软锰矿烟气脱硫，将低品位软锰矿用于烟气脱硫是可行的。

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