镍闪速炉干燥窑低浓度SO2烟气治理技术的研究与应用*

史万敬，程华花，彭国华

(金川集团有限公司化工厂，甘肃金昌737100)

镍闪速炉干燥窑低浓度SO2烟气治理技术的研究与应用*

史万敬，程华花**，彭国华

(金川集团有限公司化工厂，甘肃金昌737100)

针对镍冶炼闪速炉干燥窑产生的低浓度二氧化硫烟气治理问题，对比了多种处理方法，研发出一套利用有色湿法冶炼过程中产生的碱性废水(碳酸镍上清液)作为主脱硫剂，以w(NaOH)30%氢氧化钠溶液作为脱硫装置应急保险脱硫剂的烟气治理工艺。投运后消耗碳酸镍上清液68.3 t/h、w(NaOH)30%溶液0.48 t/d，可实现镍闪速炉干燥窑烟气的达标排放。既降低了污水处理费用，也减少了脱硫运行费用，实现废气、废液综合利用，以废治废。

镍闪速炉 干燥窑 低浓度二氧化硫烟气 治理 碳酸镍上清液 脱硫装置

1 现状

金川集团有限公司(以下简称金川集团)镍闪速炉干燥窑系统将w(H2O)约11%的铜镍混合湿精矿经干燥窑干燥后降低至0.3%以下，含尘烟气经电收尘器收尘后，从尾气烟囱排空。目前，镍闪速炉干燥窑烟气总量约100 000 m3/h，ρ(SO2) 400～3 000 mg/m3，超出了400 mg/m3的排放标准，干燥窑烟气亟待治理。与此同时，金川集团镍厂在碳酸镍湿法冶炼过程中形成了约120 m3/h的碱性废水(碳酸镍上清液)，直接排入公司污水处理站中和、除杂后作为中和水回用。由于上清液成分复杂，治理成本高。电收尘器出口烟气条件见表1。

表1 电收尘器出口烟气条件

2 低浓度二氧化硫烟气治理方法比较

目前，国内外工业化应用的低浓度二氧化硫脱除方法有10余种，其中应用较为广泛的有钠碱法、离子液法、活性焦法、双氧水法、有机胺法及柠檬酸钠法等[1]。各种方法的优缺点如表2所示。

目前，处理低浓度SO2烟气大多采用碱液中和法和吸收解析法，但存在投资和运行费用高、产生酸性废水等问题。相对来说，钠碱法投资较低、运行费用一般、适应性广。若能解决废水排放问题，是一种值得推广应用的较好方法。

表2 几种脱硫方法适用范围及优缺点对比

注： 1)气量100 000 m3/h，φ(SO2)0.5%。

3 碳酸镍上清液处理低浓度二氧化硫烟气的研究与应用

3.1 碳酸镍上清液的主要成分

碳酸镍上清液的主要成分见表3。

表3 碳酸镍上清液主要成分

3.2 工业化试验研究

3.2.1 工艺原理

以碳酸钠作为主要脱硫剂，是因为碳酸钠易溶于水呈碱性，极易与SO2发生反应，生成硫酸钠和亚硫酸钠。碳酸镍上清液中含有大量ClO-，可将亚硫酸钠氧化成稳定的硫酸钠，防止逸出SO2造成二次污染。

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3.2.2 工业化试验

试验条件：初始pH值8.36、入口烟气ρ(SO2)2 964 mg/m3、气量160 m3/h、气速8.4 m/s、初始吸收液体积158 m3、上酸量1 600 L/h。工业化试验装置见图1。

图1 现场工业化试验装置

监测数据：吸收液pH值和出口二氧化硫烟气浓度数值的变化统计数据见表4。试验分析计算数据见表5。

表4 2014年12月25日试验反应原始数据

由表4和表5数据可见：通过补充吸收液方式将循环槽吸收液pH值控制在5.0～6.0，试验共耗时64 min。经过计算后得知，每消耗1 m3碳酸镍上清液可吸收二氧化硫4.654 kg。

表5 试验分析计算数据

3.3 工业应用实践

3.3.1 工艺流程

金川集团按试验结论进行工业化放大，新建了1套利用碳酸镍上清液处理干燥窑低浓度二氧化硫尾气的湍冲洗涤脱硫装置。现场照片见图2。

图2 碳酸镍脱硫系统现场照片

将干燥窑电收尘器出口ρ(SO2)400～3 000 mg/m3的低浓度二氧化硫烟气由接力风机抽入湍冲管，与管内动力波泡沫区自下而上的碳酸镍上清液逆流接触，气、液两相充分传质后，烟气进入脱硫塔内再次洗涤、捕沫，最后从脱硫塔顶的尾气烟囱排空。正常情况下，洗涤喷淋液采用碱性废水，通过泵输送至湍冲逆喷管和脱硫塔喷头；异常情况下，加入w(NaOH)30%的NaOH溶液，增加洗涤喷淋液的碱性，进行把关吸收；同时配备工艺补水、高位槽应急补水等工艺，保证设备设施的正常运行。具体工艺流程如图3所示。

图3 碳酸镍上清液处理镍闪速炉干燥窑烟气工艺流程

3.3.2 处理效果

新建脱硫系统正常情况下，约8 m3/h的碳酸镍上清液经中和吸收二氧化硫后排放至污水处理站，降低污水处理费用，也减少脱硫运行费用(年运行费用约200万元，远远低于传统脱硫法)，实现“以废治废”。接力风机的安装为脱硫塔提供了动力，并保证干燥窑电收尘的负压，新建系统没有影响冶炼系统的正常生产；w(NaOH)30%碱液始终作为脱硫系统的一种保险措施，保证了尾排二氧化硫的达标排放。

碳酸镍上清液处理镍闪速炉干燥窑烟气系统已于2015年10月31日建成投产，平均消耗碳酸镍上清液68.3 t/h、w(NaOH)30%碱液0.48 t/d，实现了镍闪速炉干燥窑烟气的达标治理。2015年11月统计数据见表6所示。

表6 2015年11月脱硫装置运行指标统计

4 结语

金川集团针对内部资源情况，摸索出一套利用碱性碳酸镍上清废液治理镍闪速炉干燥窑低浓度二氧化硫的工艺方法，并取得工业化的成功应用，为金川公司处理30多台冶炼炉窑环集烟气及有色冶金碱性废水的综合治理提供了新思路，对同行业具有借鉴意义，值得推广。

[1] 董四禄.低浓度烟气脱硫[J].有色冶炼，2002(5):40-42.

Research and application of the treatment of flues gas containing low concentration of SO2from the drying kiln of the nickel smelting flash furnace

SHIWanjing,CHENHuahua,PENGGuohua

(Jinchuan Chemical Co., Ltd., Jinchuan Group., Jinchang, Gansu, 737104, China)

Various flue gas treatment methods are compared to solve the problems encountered in the treatment of the flue gas containing low concentration of SO2from the drying kiln of the nickel smelting flash furnace. A new technology is proposed using the alkaline wastewater (nickel carbonate supernatant), produced in the nonferrous metallurgy by a wet process, as the main agent for sulphur removal. The 30 wt.% of sodium hydroxide solution works as the desulphurization device to treat the flue gas as an emergency action. After the technology is put into operation, the consumption amount of nickel carbonate supernatant is 68.3 t/h andw(NaOH) 30% solution 0.45 t/d. The tail gas emission of the nickel flash furnace drying kiln can meet the requirement. This not only reduces the cost of sewage treatment, but also decreases the operating costs of the desulphurization process. The integration of the waste gas and waste liquid treatment has been achieved.

nickel flash furnace; drying kiln; low concentration sulphur dioxide off-gas; treatment; nickel carbonate supernatant; desulphurization device

2017-04-15。

史万敬，男，金川集团股份有限公司化工厂高级工程师，主要从事生产管理工作。电话：18609457965；E-mail：hgmmr@jnmc.com。 *基金项目： 甘肃省科技计划项目1502GKDC013。 **通讯联系人： 程华花，电话：13830586214；E-mail：hgchh@jnmc.com。

TQ111.16

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1002-1507(2017)06-0053-04