氧化镁脱硫技术在金川公司的应用

2018-11-20高敏勇何英志潘树军

世界有色金属 2018年17期

高敏勇，何英志，潘树军，马岩

（1. 金川镍钴研究设计院有限责任公司，甘肃金昌 737100；2.金川集团股份有限公司安全运行管控中心，甘肃金昌 737100；3.金川集团股份有限公司镍冶炼厂，甘肃金昌 737100；4.兰州金川科技园有限公司，甘肃兰州 730010）

金川集团股份有限公司（以下简称金川公司）是以矿业和金属为主业，采、选、冶、化、深加工联合配套，相关产业共同发展，工贸并举，产融结合的跨国集团。镍冶炼厂是金川公司下属的主流程生产单位之一，闪速炉和反射炉是该厂两大冶金炉窑。闪速炉在生产过程中会产生大量的含二氧化硫为430～6200 mg/Nm3的环集烟气；反射炉产生的环集烟气含二氧化硫在530～28500 mg/Nm3。鉴于新的GB25467-2010《铜、镍、钴工业污染物排放标准》中规定二氧化硫质量排放限值为400mg/m3，两处的环集烟气合为一起需新建一套设计总烟气量为75万Nm3/h脱硫系统。

烟气脱硫按照硫化物吸收剂及副产品的形态，脱硫技术可分为干法、半干法和湿法三种。目前最成熟的技术是湿法脱硫。湿法脱硫运用比较广泛的技术有石灰法（钙法）、氧化镁法(镁法)、氨法、海水法、钠碱法、活性焦法、双碱法等。金川公司成立有专门的废气治理项目组，通过对各种脱硫方法的理论研究比较，以及组织人员外出进行实践考察分析，最后决定选用氧化镁技术脱硫。

1 化学原理

氧化镁脱硫技术是以氧化镁为原料，通过与水熟化后生成氢氧化镁浆液。氢氧化镁浆液在吸收塔内与环集烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸镁或硫酸镁。氧化风机向吸收塔内鼓入足够的空气，使脱硫塔内的亚硫酸镁充分转化成硫酸镁。

主要的化学反应方程式如下：

2 工艺流程

图1 氧化镁脱硫工艺流程简图

外聘罐车通过自带气力输送装置将氧化镁颗粒送至储仓内部，通过氧化镁储仓底部给料机下料至熟化池中制浆，熟化后的浆液转存至氢氧化镁浆液箱，通过浆液泵输送至脱硫塔。闪速炉的环集烟气经环保增压风机后与来自反射炉环保增压风机的环集烟气合并一同进入脱硫系统，利用氧化镁（含量约85%）制成的浆液（15%～25%）对烟气中二氧化硫进行吸收。在脱硫塔内，烟气与喷淋管组喷出的氢氧化镁浆液逆流接触，发生传质、传热与吸收反应，以脱除烟气中的SO2；脱硫后的烟气经电除雾器去除烟气中夹带的液滴，通过烟囱（烟囱顶标高为55m）达标排放。脱硫后生成亚硫酸镁，利用氧化风机向塔内鼓入足够的空气，使脱硫塔内的亚硫酸镁充分转化成硫酸镁。经反应后达到一定浓度的硫酸镁浆液经排浆密度计检测，达到设定值时，自流到塔外的脱硫后液储存池。

工艺流程简图如下见图1。

3 主要设计技术指标

氧化镁脱硫系统主要设计技术指标见表1。

表1 氧化镁脱硫系统主要设计技术指标

4 应用情况

氧化镁脱硫系统于2016年6月初开工建设，2016年11月中旬通入烟气试生产。经过一段时间的调试，目前系统运行稳定可靠。从刚开始的试生产中抽取三个月的分析数据统计结果可以看出，该系统的各项技术性能基本达到预期目标。氧化镁脱硫系统运行的实际统计情况见表2。

表2 氧化镁脱硫系统运行的实际统计情况

7 MgO 耗量 t/t SO2 0．58 8 水消耗 t/t SO2 17．96 9电消耗 kWh/t SO2 2757．83 10 蒸汽消耗 t/t SO2 2．77

其中，反射炉烟气因测试仪故障，无法显示准确的数值，烟气量及浓度的平均值按照18万、3900 mg/Nm3计算。

从以上两个表格数字可以得出以下结论：

（1）环集烟气经氧化镁脱硫系统后，脱硫效率在95%以上，排放的尾气中SO2平均浓度约60mg/m3，远小于国标GB25467-2010要求的400mg/m3。

（2）氧化镁脱硫系统外排的废液为312.8m3/d，含固量为16%，基本达到设计要求。

（3）氧化镁脱硫系统的原料氧化镁的消耗是0.58t/t SO2，与设计参数基本一致。

（4）氧化镁脱硫系统的水消耗是17.96t/t SO2，与设计参数接近；电和蒸汽的的消耗为2757.83 kWh/tSO2、2.77t/t SO2，较设计参数偏大。

5 问题及改进

氧化镁脱硫系统投入运营后，主要的问题有以下几个：

（1）环保风机无备用。

因闪速炉环保风机和反射炉环保风机设备购置费昂贵，考虑到成本费用的问题，设计阶段没有设置备用环保风机。一旦环保风机发生故障，环集烟气将无法进入氧化镁脱硫系统，只能外排造成环境污染。

（2）反射炉产生的环集烟气中SO2含量及其不稳定，造成氧化镁脱硫系统排放尾气中SO2含量波动频繁。

进入反射炉的电解残极中含有阳极泥，阳极泥中含大量单质硫，单质硫进入炉内后瞬间气化燃烧，造成烟气中二氧化硫波动较大。车间通过“二次筛分”技改来降低电解残极中阳极泥，进而减少烟气波动。通过“二次筛分”技改后，尾排废气SO2浓度稳定控制在100mg/Nm3以内，反射炉环集烟气每月对脱硫系统的影响频率由原来平均30次降低至0～1次。