二氧化锰法处理铜冶炼尾气中的SO2

阮冬

[摘 要]在不同条件下，利用二氧化锰处理铜冶炼尾气中的二氧化硫，探讨最适宜条件下二氧化锰处理二氧化硫的最佳效果。

[关键词]二氧化锰 二氧化硫 脱硫 浓度 PH 温度

中图分类号：U284.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0326-02

[Abstract]under different conditions， the use of manganese dioxide exhaust gas in the processing of copper smelting sulfur dioxide， discusses the most suitable manganese dioxide under the condition of the desired effect of the treatment of sulfur dioxide.

[Key words]manganese dioxide， sulphur dioxide， desulfurization， concentration of PH and temperature

在有色金属铜的冶炼过程中，SO2是随尾气排到大气中的有害气体之一，也是尾气中危害最严重的气体。它会危害人、畜的身体健康，破坏植物的叶面，影响生长，腐蚀建筑物，使金属表面生锈，混泥土砼疏松。因此，SO2对环境造成的危害相当大。

目前，工业上脱硫的方法较多，大体分为生产前和生产后两大类，所谓生产前就是在硫还未形成SO2时，在原料中就将其除去，如湿法炼铜；第二种方法就是在硫形成SO2后再将其从尾气中除去，第二种方法工业上采用较多一些，工业上也相对成熟一些。

试验中，我们选用我省建水县生产的软锰矿为原料，将锰矿磨细，加水制成料浆作为吸收硫，装于一个吸收筒中，SO2尾气由吸收筒底部进入，经过吸收硫。软锰矿中含有丰富的MnO2，尾气中的SO2与MnO2发生化学反应转化成MnSO4，经过滤，提纯即得到硫酸锰晶体。

反应机理如下，第一步生成连二硫酸锰。

MnO2+2 SO2= MnSO6

一部分MnSO6随即发生分解，生成MnSO4，加热后几乎全部分解生成MnSO4和少量的SO2。

MnS2O6△MnSO4+ SO2

当吸收硫中MnO2充足时，一份连二硫酸锰（MnSO6）与一份二氧化锰反应生成两份硫酸锰。

MnS2O6+ MnO2=2MnSO4

因此，只要吸收液中保持足够浓度的MnO2，尾气中的SO2几乎可以大部分被转化为MnSO4，从而达到脱硫的目的。

将吸收液沉淀、过滤，除去杂质，加热浓缩，结晶，即可得到副产品MnSO4晶体。MnSO4晶体可用于纺织工业，也可以用于生产纯度更高的二氧化锰和电解制成金属锰，在农业上可作为一种微量肥料使用。

下面就将试验方法以及在不同条件下的试验没结果介绍如下：

将磨细的软化锰矿粉加水制成料浆，装入一个可封闭的有机玻璃筒内作为吸收反应塔，吸收液面高度每次保持在0.5m高，其压差要低于尾气压力，以免SO2尾气不能由底部进入吸收液，为了使SO2 与MnO2能充分接触反应，反应塔底部加了一块有细孔的隔板，增加了SO2 与MnO2的接触机率。在反应塔的两端各装有一个转子流量计和一个温度计，以及一个液差压力计，这两套装置是用来控制气体温度、压力、流量，计标脱硫率。

SO2 尾气是用铜精矿在马福炉中加热，用鼓风机送入上述反应装置，模拟冶炼厂生产尾气。如图所示：

试验装置示意图

尾气中的SO2 浓度是通过采集反应塔吸收前和吸收后的气体，用吸收前后的温度T1，压力P1，流量V1及温度T2、压力P2、流量V2等指标计算得到。

为了找到一个最佳脱硫率，我们还分别进行了不同条件下的吸收试验，结果如下：

一、最佳浓度比试验（指料浆）

脱硫率=N1-N2/N1x100%

N1—吸收前SO2浓度 N2—吸收后SO2浓度

从表中可以看出最佳浓度比为软锰矿：水=1：40

二、最佳PH值试验（指料浆中的PH）

从表中看出当吸收液中的PH为6时，脱硫率为99%。料浆中的PH值是用NaOH调节的。

三、最佳温度试验（指吸收液温度）

由于反应塔温度不易控制，反应塔改用一个烧瓶进行，用料浆浓度比为1：40，pH调节6的吸收液进行试验，结果如下。

由表中看出温度在26℃时，脱硫率为94.9%为最佳温度。

下面我们就对以上条件试验结果进行讨论。

首先是料浆比试验，料浆比在化工反应中也叫原料比，她是任何一项化工反应都必须进行的试验，这是应为，在生产过程中，原料过多会造成浪费，有时还会阻止正反应发生。原料过少，则正反应不充分，效率降低，在表<1>中我们看到料浆比为1：40最理想。

第二是吸收液的PH值试验，由于二氧化锰脱硫反应是一个有氧化还原发生的反应，PH值是有影响的。试验结果看出，吸收液中PH值由酸性变到接近中性，脱硫率最高，PH为6时脱硫率为99%。因此当反应进行到一定PH下降时，就要加碱进行中和，控制在中性左右最理想。

第三是吸收硫的温度影响，同样，温度对氧化还原反应也是有影响的。从表<3>中我们看出吸收温度在26℃左右脱硫率最高，这个温度接近室温，因此，在实际生产或试验中，温度不作为其控制标准。

该试验从理论上和试验结果来看都是可行的，特别是对我省较为适用，建水县有丰富的软锰矿资源，中小型冶炼厂较多，有利于我省的环境保护。

目前还存在的问题是，副产品MnSO4的回收成本较高，工业化回收SO2方法还不成熟，本试验结果只是在实验室模拟得到，要供其生产上运用，还有待于进一步试验。

参考文献：

[1]《炼铜尾气脱硫试验结果报告》.

[2]《从工业气体中回收二氧化硫》 （化学工业出版社）.

[3]《低浓度二氧化硫烟气脱硫》 （上海科学技术出版社）.

[4]《环境保护科学》1982年第一期.