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钢铁冶金渣用于烧结机烟气脱硫述评

北极星环保网来源:电力行业节能环保公众服务平台 史跃展2018/9/11 9:01:16我要投稿

3. 5试验结果及分析

3. 5. 1钢渣吸收浆液PH变化情况:由不同时刻测定的钢渣浆液的PH值,绘制成钢渣浆液的PH值与反应时间的关系如图3所示。

图3钢渣浆液的P日值与反应时间的关系图

从图3中可以看出,钢渣浆液PH值随反应时间的推移而降低,PH值改变分为三个阶段:第一阶段,反应的前6个小时。新鲜的钢渣浆液的PH值由13降到6. 5,在前3个小时内,PH值迅速由13降到7,然后缓慢降至6. 5。用水调新鲜的钢渣浆液,钢渣中的游离CaO接触水后消化成Ca(OH)2,此时浆液的PH值升高,而其它矿物不会被水所分解。

钢渣浆液与烟气中的SO2接触,SO2与Ca(OH)2及镁、锰等氧化物反应生成相应的亚硫酸盐,随着Ca(OH)2及镁、锰等氧化物消耗浆液的PH值降低,PH降至7,Ca(OH)2及镁、锰等氧化物逐渐减少,其它矿物开始分解参与反应。

第二阶段,随后24个小时,SO2继续溶于水中,钢渣浆液PH值下降至6-6.5。钢渣中的硅酸三钙(3CaO˙SiO2)、硅酸二钙(2CaO˙SiO2)、钙镁橄榄石(CaO˙MgO˙SiO2)、钙镁蔷薇辉石(MnO˙MgO˙CaO)˙SiO2、铁铝酸钙(2CaO˙XAl2O3˙(1- X) Fe2O3 )等矿物分解,同时矿物分解出来的CaO,MgO,MnO再与SO2溶于水中所得酸性溶液,生成相应的亚硫酸盐、硫酸盐。第三阶段,最后5个小时。

矿物分解及分解出来的金属氧化物在酸性溶液中的反应完成后,SO2继续溶入浆液中,浆液PH值下降,最后降到3. 5,此时,可以认为钢渣中能吸收SO2的成分己耗尽,吸收达到平衡。

3. 5. 2不同浆液PH下脱硫后烟气中SO2含量及脱硫率

选取反应较为稳定脱硫烟气温度在43℃左右时,所脱测定的烟气脱硫前后SO2浓度及相应的钢渣浆液PH,计算出脱硫率,据此绘成脱硫烟气SO2浓度、脱硫率与钢渣浆液PH值的关系曲线,如图4所示。

图4吸收烟气S02浓度、脱硫率与钢渣浆液P日的关系曲线

从图4可以看出,PH在8-7之间时,脱硫烟气SO2浓度随钢渣浆液PH的降低而降低,PH为7时脱硫烟气SO2浓度最低。PH为7-4. 5之间时脱硫烟气SO2浓度随钢渣浆液PH的降低而升高,PH为4. 5之后脱硫烟SO2浓度随钢渣浆液PH的降低而降低;相应地,PH在8-7之间时,脱硫率随钢渣浆液PH的降低而升高。PH为7时脱硫率最高。PH为7-4. 5之间时脱硫率随钢渣浆液PH的降低而降低,PH为4. 5之后脱硫率随钢渣浆液PH的降低而升高。

4问题讨论

1)钢渣吸收烟气中SO2工业试验充分证实钢渣是非常好的SO2吸收剂,完全可以用于烟气脱硫。脱硫烟气温度在43℃时,脱硫烟气SO2浓度< 75 mg /dNm3;在脱硫前烟气SO2浓度<1000 mg /dNm3的情况下,脱硫率达93%。根据各行业对SO2排放限值的要求,对脱硫工艺进行适当调节完全可以做到35 mg /m3以下。

2)钢渣中吸收SO2的成份不仅仅是游离CaO,其它含CaO, MgO构成的矿物其含量远高于游离CaO和MgO,才是吸收SO2的主体成分。

3)钢渣脱硫过程中钢渣浆液最适合的PH值在6. 5一6之间,脱硫烟气SO2浓度最低,脱硫率最高。PH值高于6. 5含Ca, Mg的其它矿物不易分解,难与SO2反应,脱硫效果并不理想。PH值低于6特别是低于4. 5,虽然可能某些难分解的含钙、镁矿物被分解,参与脱硫反应,提高钢渣的利用率,但相应的气相中SO2分压增高,脱硫效果变差。

4)高炉渣的矿物组成与钢渣不一样,但都是由是Ca,Mg,Fe,Al,Si等的氧化物构成,脱硫性能相似,高炉渣同样可以用于烟气脱硫,无需置疑。

5)钢铁企业的烧结烟气是主要的SO2污染源之一,虽然有其自身特点,但与其它SO2烟气无本质区别。烟气大只不过是增大脱硫装置而己,不会造成什么困难;SO2浓度和烟气量变化大,宁波太极环保设备有限公司开发的脱硫技术本身就有适应SO2浓度和烟气量变化大的特点;钢渣、高炉渣脱硫技术还需向循环槽鼓入空气强制氧化,钢渣、高炉渣脱硫本身是湿法脱硫,烟气中含水高低没有任何影响。钢渣、高炉渣用于烧结烟气脱硫是可行的,没有技术障碍。

6)任何一项脱硫技术都应包含脱硫产物的再利用,才成为一套完整技术。钢渣、高炉渣脱硫技术同样必须解决脱硫产物的出路。钢渣、高炉渣脱硫产物是良好的土壤调理剂,宁波太极环保设备有限公司进行了5个地块利用炉渣脱硫产物改良盐碱地大田试验,效果十分突出。我国有大面积的盐碱地急待改良,钢渣、高炉渣脱硫产物作为土壤调理剂用于改良盐碱地前景极其广阔。

钢渣、高炉渣脱硫产物作为土壤调理剂施入土壤,存在重金属污染土壤的风险。为了避免这种风险需对脱硫工艺、上游钢渣、高炉渣分类管理和磨制作适当改进,从源头和过程中将重金属离子(Cr2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Cu2+、Ni2+、Co2+等)与作为土壤调理剂的滤饼分离,避免了进入土壤造成的重金属污染。

7)钢渣、高炉渣用于烟气脱硫特别是用于烧结烟气脱硫,进而把吸收SO2后的脱硫产物作为土壤调理剂,用去改造盐碱地,真正实现“以废治废、变废为宝”。不仅利用了废弃物、污染物,减少了对环境的不良影响,而且还可以开发出大量可耕土地。所有这一切构成了“资源一产品一再生资源”的物质反复循环的过程,在企业、地域和社会不同层面体现了循环经济的“减量化、再利用、资源化”原则。

5结语

概括性地介绍了钢铁冶金渣脱硫原理、工艺流程及钢渣用于燃煤锅炉烟气脱硫的工业实践;探讨了钢铁冶金渣用于烧结烟气脱硫的技术可行性及脱硫产物用作土壤调理剂所遇问题的解决方法。最后,对钢铁冶金渣吸收烟气中二氧化硫技术的发展前景提出了展望。

延伸阅读:

烧结烟气联合脱硫脱硝工艺的比较

烧结烟气脱硫脱硝处理技术的比较分析

多图了解钢铁行业烧结烟气脱硝脱二噁英S-SCR技术

不同烧结烟气脱硫工艺应用比较与分析

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