镁法脱硫及脱硫产物多元化利用研究现状

北极星环保网讯:镁法脱硫技术是以活性氧化镁为基础原料的湿法脱硫工艺，具有环境友好、节约资源、资源利用率高等优点。中国镁法脱硫技术成熟，资源优势显著，副产物可实现多元化利用。利用副产物制备的硫酸镁、氧化镁产品在各个领域具有广阔的发展前景，尤其在建筑业、农业等方面有着巨大的战略优势。总结了国内外镁法脱硫技术的研究及应用状况，凸显出中国镁法脱硫的技术优势、资源优势及资源多元化利用的优势。详细阐述了以镁法脱硫副产物制备硫酸镁及氧化镁的工艺过程，对副产物多元化利用的途径进行了深入分析。同时重点介绍了以镁法脱硫副产物为原料制备镁基新材及其在装配式建筑领域中的应用，为扩展副产物应用领域提供了研究思路。

中国《环境保护国家标准“十三五”发展规划》指出， 要进一步加强对燃煤电厂、热电厂烟气排放监控，要求企业实施除尘、脱硫、脱硝技术改造，使废气中污染气体的含量达到国家环境保护排放标准。发电厂二氧化硫烟气排放的治理， 一直是各国环保部门高度重视的问题。烟气脱硫（FGD）技术能有效降低排放尾气中大气污染物含量， 是一种广泛应用于含硫烟气处理的工艺手段，其种类有上百种之多，其中投入工业化应用的有几十种。FGD 技术又分为湿法和干法， 应用较为普遍的主要是湿法， 钙基脱硫、双碱法脱硫、氨法脱硫、镁法脱硫及微生物脱硫为湿法脱硫5 种主要技术。钙基脱硫是当前世界上比较成熟的工艺之一，但是其缺点也较为突出，如初期建设投资大、耗电量高及耗水量大、设备易堵塞磨损等，这些问题限制了其发展空间。相比于钙基脱硫，镁法脱硫的优越性体现在烟气脱硫效果优越、设备投资及运行维护费用低、不易堵塞、副产品综合回收等优点，具有广阔的发展及应用前景，一直是烟气脱硫领域研发和关注的焦点。

1 国内外镁法脱硫研究进展

日本是国外首个采用氢氧化镁浆法进行烟气脱硫的国家。石川岛播磨重工业株式会社（IHI）开发的镁剂湿法烟气脱硫工艺，经过长期的发展越来越成熟， 其烟气脱硫效率：锅炉烟气脱硫率达到98%以上、烧结厂烟气脱硫率达到96%以上、催化裂化炉烟气脱硫率达到95%以上。2017 年，日本镁法烟气脱硫装置技术已经达到世界领先水平，但是对于烟气脱硫副产物的处理大多采用抛弃法。美国在20 世纪80 年代建成一套工业规模的氧化镁法烟道气脱硫-再生装置， 该装置SO2脱除效率高达95%，且脱硫副产物综合利用制备硫酸。在脱硫副产物利用方面，美国一家公司开发的镁法脱硫装置将副产物转化成氢氧化镁作为产品销售，为企业创造了经济效益，实现了脱硫产物的综合利用。

中国镁法脱硫技术的研发主要把重心放在了对脱硫工艺的研究和机理探讨上，对脱硫副产物的综合回收研究不够深入。据数据显示，截止2015年中国实际投产运行的镁法烟气脱硫装置已达40 套， 其中投产运行的不仅仅是传统的发电厂、电站， 并且应用在了小型或大型的金属冶炼行业，对于脱硫副产物的利用问题已逐步深入寻找多元化的利用途径，其中氧化镁再生法和硫酸镁回收法是目前的主流技术手段。中国某化工集团所属电厂建成的再生氧化镁烟气脱硫装置，将产生的二氧化硫废气经过脱硫浆液吸收生成副产物亚硫酸镁和少量被氧化成的七水硫酸镁，经过蒸发、结晶、干燥，再经过焙烧热解， 生成的二氧化硫被转化吸收，之后输送至硫酸系统作为制备硫酸的原料，整个过程高效、环保，热解氧化镁可循环使用。

2 镁法脱硫技术的应用优势

2.1 镁资源优势

中国镁资源储量在世界上属于较为丰富的国家之一，资源类型多，主要从提炼菱镁矿、盐湖区镁盐、含镁白云石、海水这4 种途径获得，分布领域几乎遍布整个国家。盐湖区镁盐主要指来源于中国四大盐湖区的镁资源。据探测显示，青海盐湖储存16.5 亿t 氯化镁资源， 中国74%的氯化镁资源位于青海省。中国盐湖镁资源主要以氯化镁形式存在，易开采。据中国菱镁矿资源勘测统计，中国菱镁矿资源主要分布在东北、华北及西北地区，其中东北辽宁省菱镁矿资源储量最大， 占中国总储量的85.62%。中国菱镁矿储量集中，矿石中MgO 平均品位为43%，菱镁矿的类型也较为单一， 大部分菱镁矿呈现镁质碳酸盐地层中层控晶质，在镁法烟气脱硫领域，菱镁矿焙烧而成的氧化镁才是镁法烟气脱硫剂的主要原料来源。中国主要菱镁矿产区及探明储量见表1。由表1 看出，菱镁矿探明储量最多的城市为海城市。

目前， 中国镁法脱硫技术应用最为广泛的区域主要在华北及东北地区， 这些地区主要是以火力发电为主， 镁法脱硫作为一种绿色环保的SO2减排技术，脱硫原材料运输便利，为镁法脱硫技术的研究与开发提供了保障。

2.2 脱硫技术成熟

中国镁法烟气脱硫技术的应用已有数十年。脱硫技术领域综合评价显示， 中国火电厂行业对镁法脱硫技术的评价仅仅低于钙法脱硫技术。这主要是因为镁法脱硫技术只在少数镁资源丰富的地区推广运行， 但在全国范围内特别是一些镁资源储量少的地区， 限制于地域因素， 使得脱硫原材料运输费用高，这些区域主要是以钙法脱硫为主，而镁法脱硫技术投资运行较为少见。

镁法烟气脱硫装置使用的脱硫剂是提纯后的菱镁矿经过焙烧生成的活性氧化镁， 活性氧化镁水化迅速，其反应活性比氧化钙高10 倍以上，并且脱硫剂消耗成本低廉。2008 年韶钢四号烧结机的烟气脱硫选用湿式镁法脱硫工艺，该镁法脱硫装置不仅脱硫效率高，经吸收排放的尾气达到国家排放标准，并且副产物的利用形成了一套完整的处理工艺体系，即通过曝气氧化→过滤除杂→蒸发→冷却结晶→离心分离→干燥→自动包装工艺流程， 实现了由副产物到产品制备的过程，提高了公司的整体效益。

应用镁法烟气脱硫技术除去电厂烟气中的二氧化硫，还可用于现存石灰/石灰石法脱硫工艺的改造。相比于其他脱硫技术，应用镁法脱硫技术进行改造， 设备的改造费用低廉。改造后脱硫工艺的优点：吸收剂制备简单、液气比小、吸收剂利用率高、副产物可形成产品进行销售、设备运行稳定、不易堵塞，同时为低品位镁矿资源化利用提供了新的方向。

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