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电解铝烟气脱硫技术研究进展

北极星大气网  来源:电解铝生产技术交流  作者:余创  2020/3/20 10:08:41  我要投稿  

北极星大气网讯:1电解铝烟气硫化物来源

目前,原铝生产基本采用熔盐电解的方式,其电解槽阳极采用预焙炭素阳极,预焙阳极中约85%为石油焦,约15%为煤沥青,因此,石油焦的含硫量决定了电解铝烟气的含硫量。根据硫含量的不同,可分为高硫石油焦(硫含量3%以上)和低硫石油焦(硫含量3%以下),按照《(铝工业污染物排放标准)修改单》的排放标准,据实际测算,电解铝烟气达标排放要求石油焦的含硫量低于2.3%。低硫焦市场产量少,价格高,长期处于供不应求的状态。因此,各炭素厂无奈使用高硫石油焦,导致预焙阳极炭块含硫量升高,使得铝电解过程烟气二氧化硫排放时常超标,造成环境污染。

目前,电解铝行业烟气脱硫主要有两种途径:

一是前端石油焦原料脱硫。石油焦经约1300℃回转窑煅烧,硫的脱除率低于30%,进一步提高煅烧温度至1600℃~1700℃进行煅烧,硫含量大幅降低,脱除率超90%。但高温煅烧,能耗高,经济性差,且石油焦的性质发生改变,活性降低。

二是制备成预焙阳极,在电解过程中进行烟气脱硫。2014年,国家环保部发布《2014年国家鼓励发展的环境保护技术目录(工业烟气治理领域)的公告》,将“电解铝烟气脱硫脱氟除尘一体化技术”列入目录,属国家鼓励项目。在铝电解过程中实现烟气脱硫已成为冶炼企业的共识,是未来发展趋势,但需针对电解铝烟气量大、浓度低、腐蚀强等特点开发投资运营成本低、无二次污染、安全稳定运行的工艺技术。

2国内研发现状

目前市场上常见的烟气脱硫技术主要有4种,分别是钙法脱硫、碱法脱硫、镁法脱硫、氨法脱硫,其中钙法脱硫占比超90%,不同的脱硫方式各具特点,下面对其中几种脱硫方式进行综合分析比较,如表1所示。

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从表1可知,钙法脱硫技术原料普遍易得,投资运行成本低,因此市场占有率高,但也存在管道易堵塞,产生的石膏渣堆存等问题。镁法脱硫技术脱硫效率高、原料消耗低,受制于镁资源,在镁资源缺乏的地区应用较少,且产生的化工副产品硫酸镁含有烟尘等杂质而堆存。钠法脱硫技术脱硫效率高、副产品低,不易堵塞等优势,在化工行业应用较广,但存在原料成本高,投资运行成本高等不足。氨法脱硫技术脱硫效率高、原料消耗低、无二次渣产生,因此具有一定市场,但投资运营成本高、腐蚀严重、农用化肥价格低等不足,限制其市场推广应用。

烟气脱硫技术在火电、化工、钢铁等行业已广泛应用,但在电解铝行业相对较少,目前主要处于知识产权布局阶段。梁树志等通过铝电解烟气净化工艺及影响净化效率关键因素分析,得出加大电解槽密闭性、控制合适的喷淋强度、选择合适的喷嘴是获得铝电解烟气湿碱法净化效率的关键因素。刘大钧等认为应采用高效率脱硫净化技术治理煅烧炉烟气如湿式石灰石/石灰石膏法脱硫技术等,确保环保设施高效、稳定运行。董成勇介绍了采用石灰石-石膏湿法净化技术对铝电解烟气进行深度处理的改造方案,实现铝电解烟气的趋零排放。武正君等提出了双氧水脱硫处理电解烟气并用铝灰制备硫酸铝的综合利用技术。指出双氧水脱硫在脱硫效率、项目投资上与氨法脱硫和半干法脱硫相当,可处理危险废物铝灰,生产具有较高经济价值的硫酸铝。田林等采用水平式钙法脱硫技术,获得了烟气中SO2浓度、液气比、钙硫比、吸收液pH值等对烟气中SO2脱除率的影响作用,并获得了最优工艺技术参数,脱除率可达90%以上。宁平等以电解铝铝灰与硫酸锰混合配制脱硫浆,并应用于电解铝烟气脱硫、脱氟藕合并回收铝资源,实现烟气脱硫、脱氟和铝资源的回收,达到以废治废的目的。

电解铝烟气脱硫自铝工业污染物排放标准实施以来,对于烟气深度净化认识越来越深刻,相继建立了相应的示范工程,暂未得到市场化推广应用。如云南云铝涌鑫铝业有限公司采用氨法电解铝烟气脱硫除氟除尘一体化技术于2013年获专家验收,实现了烟气SO2和氟化物治理一体化,治理后SO2排放浓度低于50mg/Nm3、F-排放浓度低于1mg/Nm3,验收后因氨水腐蚀严重、运行成本高而停用。2018年,中电投集团在霍林郭勒召开“铝电解烟气石灰石—石膏法脱硫脱氟除尘技术开发及产业化”科技成果评价及推广会,经专家评价认为该技术的减排效果二氧化硫<35mg/Nm3,氟化物<0.3mg/Nm3,粉尘<5mg/Nm3,该项目整体技术达到国际先进水平。

随着国家环保形势要求越来越严格,对电解铝烟气脱硫的研发逐渐深入,主要集中在钙法脱硫技术方面,该技术不仅可将烟气中的硫化物脱除,而且还可脱除烟气中的氟化物,具有脱硫脱氟除尘一体、投资运行成本低、安全稳定等特点,是未来电解铝烟气脱硫发展趋势,但要合理利用产生的含氟石膏渣。

3结语

国家和各地区对于电解铝烟气含硫的排放标准越来越严格,电解铝烟气脱硫工艺技术研发已势在必行,具有脱硫脱氟除尘一体、投资运行成本低、安全稳定等特点的石灰石-石膏钙法脱硫技术,是未来电解铝烟气脱硫发展趋势,需合理利用产生的含氟石膏渣。

原标题:电解铝烟气脱硫技术研究进展

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