低浓度SO2烟气脱硫工艺选择

余群波，李大江

（矿冶科技集团有限公司，北京 100160）

本项目为钼精矿冶炼项目，钼精矿主要成分如表1 所示。除钼以外，该矿还有铜、金、银、铼等有价金属，且含量较高。如果以钼精矿直接外售，铜、金、银、铼等有价金属不计价，得不到回收。所以，该项目通过钼精矿焙烧及湿法冶炼[1-2]综合回收其中的有价金属。目前，市场上，焙烧设备主要有回转窑和多膛炉。多膛炉多为国外引进技术，投资成本高，多针对大规模的钼冶炼，大型钼精矿的年处理量通常以万吨计。本项目处理规模小，考虑投资成本，所以选用回转窑焙烧。本项目钼精矿回转窑焙烧产生的SO2可到12 800 Nm3/h，体积浓度为1.2%，该浓度不能满足常规制酸工艺要求（SO2浓度至少需要达到2%）。

表1 钼精矿主要成分

（续表1）

1 低浓度SO2 烟气处理工艺

处理本项目低浓度SO2烟气，目前主要有3 种工艺路线：离子液吸附解吸+一转一吸常规制酸工艺（简称工艺一）；托普索湿法制酸工艺（简称工艺二）；碱法脱硫工艺（简称工艺三）。

1.1 工艺一

离子液吸附解吸+一转一吸常规制酸工艺将净化除杂后的低浓度SO2烟气分成两部分。一部分烟气通过吸附解吸技术产出高浓度SO2（可达99%），高浓SO2与剩余低浓度SO2烟气混合后，烟气浓度满足制酸要求，采用一转一吸常规制酸工艺生产工业硫酸，尾气再用离子液脱硫工艺处理达标后排放[3-4]。

该工艺利用离子液吸附解吸，将烟气中SO2富集后生产工业硫酸，兼顾尾气达标排放，同时全部实现国产化，不存在技术壁垒，从技术角度来看，可以作为本项目的烟气解决方案。但考虑本项目实际情况，该工艺存在以下问题：一是吸附解吸工艺蒸汽消耗较高（约6 t 蒸汽/t SO2），其适用于副产蒸汽充足的情况；二是本项目位置较为偏远，硫酸市场容量不大，硫酸产品的储存、运输和销售成本偏高。

1.2 工艺二

托普索湿法制酸（WSA）工艺直接利用低浓度SO2烟气生产工业硫酸。该工艺可以处理本项目的低浓度（1.2%）SO2烟气，在国内外有成功稳定的应用，生产效果较好，但该工艺需要完全引进国外技术，一次性投资高，适用于生产规模较大的钼冶炼企业。低浓度SO2烟气中SO2到硫酸的转化率为99%，转化率偏低。另外，制酸后的尾气SO2浓度超标，不能直接达标排放，仍然需要尾气脱硫装置。

1.3 工艺三

碱法脱硫工艺主要利用酸碱中和原理，将酸性废液转变成中性溶液，形成石膏副产品外售。同时，部分微量重金属也会被沉淀下来。石灰脱硫系统由吸收塔系统、石灰制备系统、石膏处理系统和废水处理系统等组成。吸收塔系统用于处理含硫烟气，保证烟气排放满足国家现行环保标准。烟气经喷淋洗涤后进入吸收塔内，然后迅速上升，遇到高度雾化的吸收液（由安装在塔体上部的喷淋装置喷射）。吸收塔系统包含吸收塔塔体、除雾装置、石膏浆液循环喷淋装置和氧化空气装置。脱硫剂制备与输送系统专为吸收塔提供脱硫剂。

在吸收塔中，SO2气体被喷淋液吸收后，在石膏浆液池中氧化、结晶，最终形成石膏晶体，以达到从烟气中脱除SO2的目的。石膏浆液循环喷淋装置定时定量地开路排出。石膏浆液池的石膏晶体含量、石灰添加量与系统的脱硫量成线性关系。根据这一关系，可以通过自动控制系统定量控制石膏浆液的排放，以保持吸收系统的物料平衡。排出的石膏浆液固液分离处理后，即可得到副产品石膏。

2 项目投资费用、运行成本与经济效益对比

按照本项目焙烧烟气量约12 000 Nm3/h、SO2浓度约1.2%的基准，分别对以上三种工艺的项目投资费用、运行成本及经济效益进行对比，结果如表2 至表4 所示。其中，经济效益对比未考虑一次性建设投资差异的影响。由此可以看出，工艺二采用进口技术，项目投资费用最高，但运行成本最低；工艺一项目投资费用居中，但其运行需要消耗较多低压蒸汽，运行成本最高；工艺三项目投资费用最低，运行成本居中。

表2 三种工艺的项目投资费用

表3 三种工艺的主要运行成本对比

表4 三种工艺的经济效益对比

从工艺一来看，吸附解收技术蒸汽消耗较高，本项目无工业自产蒸汽供应，若建设燃煤锅炉自产蒸汽，成本太高；相比工艺三，其一次性投资较高；本项目位置较为偏远，硫酸的储存、运输和销售成本偏高。从工艺二来看，本项目冶炼烟气SO2浓度低于2%，直接处理需要额外消耗电能或燃料气来补充系统热量，实际运行成本高，该工艺属于进口技术，一次性投资费用过高，引起项目固定资产折旧费用过高，将大幅降低项目收益率，而产出的硫酸产品同样存在储存、运输和销售问题。综上，根据冶炼烟气特点，本项目选用工艺三，即碱法脱硫工艺。

本项目采用三相反应脱硫塔，以石灰作为脱硫剂，利用石灰粉直接制浆，脱除烟气中的SO2，副产脱硫石膏。与常规石灰脱硫技术相比，该工艺具备以下特点：反应塔构造强化气液接触，具有较高的脱硫效率；喷嘴设计独特，采用大浆液通道，解决常规喷嘴设计易堵塞的问题。

3 结论

根据本项目烟气状况和所在地特点，离子液吸附解吸+一转一吸常规制酸工艺运行成本过高，不适合作为本项目的烟气处理工艺。托普索湿法制酸工艺虽然可以处理本项目冶炼烟气，但不是最适合工艺。基于上述情况，综合考虑项目投资费用、运行成本和经济效益，本项目产生的低浓度SO2烟气采用碱法脱硫工艺处理最为合适。