盐泥对烟气固硫反应的影响

李开存，朱伯麟，沙 剑，潘存鹏，刘成军

（金川集团有限公司金川集团化工厂，甘肃 金昌 737100）

盐泥对烟气固硫反应的影响

李开存，朱伯麟，沙 剑，潘存鹏，刘成军

（金川集团有限公司金川集团化工厂，甘肃 金昌 737100）

介绍了盐泥产生的主要原因及回收方式，通过实验方法研究了盐泥作为固硫剂在固硫反应中的作用机理，并对实验过程进行了分析。

盐泥；回收；固硫反应

盐泥来源于原盐中钙、镁离子及其不溶性杂质等，是一次盐水在溶解、除杂过程中产生的一般性固体废物，具有产生量大、成分复杂等特点，较难综合利用。目前，盐泥的综合利用价值低，大多数盐泥经压滤后堆存或填埋，既占用土地又污染环境。由于盐泥含有固硫成分碳酸钙等物质，可选用盐泥作为固硫剂和固硫过程中的添加剂，减少固体废渣在环境中的大量堆积。

1 盐泥产生情况

金川集团化工厂40万t/a离子膜烧碱（一期）系统于2009年投产运行。按一期20万t/a离子膜法烧碱项目为例，每年产生6 250 t盐泥，此部分盐泥经板框压滤机压滤、洗涤后，送尾矿坝作为筑坝材料进行利用。由于盐泥中主要含有 CaCO3、Mg（OH）2等组分，其中CaCO3质量分数约为14.04%、Mg（OH）2质量分数为5.8%，详细组分见表1。

2 盐泥固硫反应实验

为研究盐泥中的碳酸钙及氢氧化镁对烟气固硫效果的影响，利用石灰石的固硫原理，通过实验的方式研究盐泥的固硫效果。

表1 盐泥样品组分成分表 %

该工厂在前期对固硫实验进行了大量的数据搜集，与检测中心化验室三厂区化验站沟通后建立了一套实验装置，见图1。该装置采用ZCL型自动测硫仪，由库伦积分仪、温度控制仪、气体处置装置、管式电炉、电解池和搅拌器组成。实验原料选用工业煤及烧碱生产车间的盐泥。选用工业煤的主要原因为原料容易得到，与火法冶炼具有相似之处，通过实验可最终推广至大型冶炼烟气系统。

2.1 实验过程

图1 固硫实验装置

实验所选用的煤是在空气中长期暴露的，为了测定煤的有效含硫成分，将其在900℃条件煅烧2 h，经定量分析有效固硫成分氧化钙的质量分数为86.58%。所选添加剂盐泥的定量分析见表1。实验条件：Ca/S 分别为 1.0、1.5、2.0、2.5；燃烧温度分别为850℃，900℃，950℃，1 000℃，1 050℃，1 150℃；添加剂的质量分数为3.5%。

式中：η为固硫率；S0为原煤全硫含量；S为在温度T（℃）下，添加固硫剂后燃烧煤样最终析出的硫量。

图2是不同Ca/S条件下的固硫率随温度变化的曲线。由图2可以看出：

图2 固硫率随温度变化的曲线

（1）Ca/S不同，最佳固硫温度范围也不同。燃烧温度为 1 000 ℃、CaCO3为 1.5、2.0、2.5 时，Ca/S 的固硫效果比较接近；Ca/S为2.5时，最佳固硫温度范围较宽；在高温段，固硫率随着温度的增加而快速下降[1]。

（2）实验选用NaCl和盐泥对煤进行调质处理。为了得到明显效果，所选用的NaCl及盐泥与煤的质量比为1∶3，焙烧在同样条件下进行。

（3）选用 Mg（OH）2作添加剂分别在 850℃和1 000℃条件下进行固硫实验，发现添加Mg（OH）2在850℃条件下高于单一的煤的固硫率，而1 000℃时却比相同条件下煤的固硫率还低。

2.2 原因分析

（1）通过实验可知盐泥对煤的固硫起到了促进作用。盐泥作为煤的添加剂时，其本身所起的固硫效果显然低于正常固硫率。因此认为是盐泥中的一些成分从微观结构上改变了煤的结构而使固硫率提高。

（2）固硫剂是很多小粒子的聚集体，小粒子之间的空间形成了固硫剂颗粒的孔隙。烟气通过颗粒的孔隙扩散到小粒子的表面进行反应。CaCO3固硫的主要反应如下：

CaCO3分解温度为700℃，当温度为800～900℃时分解速度最快。由图2可以看出，在800～900℃温度范围内碳酸钙的固硫率最大。原因在于该温度范围内煤释放硫的速度与CaCO3分解形成CaO的速度最为接近。随着温度的进一步升高，所形成CaSO4开始分解，温度越高分解越快，使固硫率逐渐下降。

（3）在850℃条件下的实质是对固硫反应的催化作用，盐泥中加热分解的MgO，在固硫反应中与盐泥中的CaCO3作用，发生下列反应：

无论是从催化反应的角度还是从Mg（OH）2或MgO本身具有固硫效果的作用来看，都能说明盐泥的存在有利于提高固硫率[2]。

3 实施效果及经济效益分析

该项目进行生产应用后，预计每年处理6 250 t钙镁盐泥。经过化学分析钙镁盐泥中的碳酸钙及氢氧化镁含量分别为18.42%和12.95%，相当于每年回收碳酸钙及氢氧化镁分别为1151.25 t和809.38 t，节约生产成本及盐泥处理费用每年45.48万元。

4 总结

通过本实验的研究后，盐泥中的碳酸钙及氢氧化镁对烟气固硫效果有积极的作用。确立了碳酸钙及氢氧化镁对实验原料煤的最佳固硫温度及Ca/S比值，为盐泥的综合利用的推广提供了可靠的理论依据，为盐泥回收的工业化提供了参考。

［1］唐海香，张荣光，张荣曾，徐志强.添加剂对CaCO3固硫效果的影响.中国安全科学学报，2006（05）：118-120.

［2］张兴桥，杨 欢，方 茹.盐泥作固硫添加剂在固硫反应中的机理.煤炭技术，2007.8，140-142.

Effect of salt mud on sulfur fixation in flue gas

LI Kai-cun,ZHU Bo-lin,SHA Jian,PAN Cun-peng,LIU Cheng-jun

（Jinchuan Group Chemical plant,Jinchang 737100,China）

The main causes and recovery methods of salt mud are introduced,and the mechanism of salt mud as sulfur fixing agent in sulfur fixation reaction is introduced and the experimental process is analyzed.

salt mud;recovery;sulfur fixation reaction

X701.3

B < class="emphasis_bold"> 文章编号：1

1009－1785(2017)12-0040-02

2017-08-17