有色金属冶炼渣脱硫脱硝研究进展

有色金属冶炼渣脱硫脱硝研究进展

刘海君

河钢集团承钢公司板带事业部 河北省 承德市 双滦区 067002

摘要：首先利用有色金属炼渣分别进行烟气脱硫脱硝研究，探讨了温度、气体流量、粒径三个因素对脱除率的影响，并对反应后产物进行XRD表征。结果显示：有色金属炼渣对烟气中SO2/NO2脱除效率随着温度的升高、气体流量的降低以及粒径的减小而提高。然后利用有色金属炼渣同时进行脱硫与脱硝研究，探讨了不同温度、气体流量条件下SO2对NO2脱除率的影响，结果表明：SO2对NO2脱除有促进作用，温度为60℃，流量为50mL/min时，SO2脱除率为99.0%，NO2脱除率为98.0%。

关键词：有色金属炼渣；二氧化硫；氮氧化物；同时脱硫脱硝

1试验部分

1.1原料及试剂

试验原料与所用试剂如表1所示。有色金属炼渣中有C2S、MgO·2FeO的存在，也有碳酸钙，这是由于有色金属炼渣与空气中的二氧化碳反应生成的，并有少量FeO存在。

表1试验原料与所用试剂

1.2试验方法

1.2.1有色金属炼渣分别脱硫脱氮的试验方法

对球磨后的有色金属炼渣粉进行筛选，选取160目以上（平均粒径为100μm，称之为粗有色金属炼渣）和325目以下（平均粒径为30μm，称之为细有色金属炼渣）的有色金属炼渣，称取一定质量筛选过的有色金属炼渣粉末，然后倒进反应器，使其分散匀称，用去离子水润湿有色金属炼渣粉，再将反应器放入恒温水浴锅中。将SO2、NO2气瓶接上减压阀和转子流量计，之后通入反应器，分别通入气体，SO2浓度为4500ppm，NO2浓度为500ppm，均以氮气为载气，脱硫过程和脱氮过程分别在反应器底部加入NaHSO3饱和溶液和水，增加试验湿度，之后每隔10min用铝箔采气袋将尾气收集，后接入到烟气分析仪上，待示数相对稳定后，记下SO2和NO2浓度，最后计算脱除率。

（1）粒径选用30μm、100μm；

（2）温度选取30℃、60℃、80℃；

（3）气体流量选定50mL/min、100mL/min、150mL/min。

1.2.2有色金属炼渣同时脱硫脱硝的试验方法

称取一定质量有色金属炼渣粉末，倒进反应器使有色金属炼渣粉末在多孔板上分散匀称，用去离子水润湿钢渣粉末，反应器通过铁架台固定放入恒温水浴锅中。通入气体，气体通过氧化剂进入反应器，每隔固定时间用铝箔采气袋将尾气收集，然后将铝箔采气袋接入烟气分析仪，记下尾气中SO2、NO2的浓度。计算出SO2、NO2的脱除率。

（1）温度选定30℃、50℃、60℃、70℃、80℃；

（2）气体流量选取50mL/min、70mL/min、100mL/min、120mL/min、150mL/min。

2有色金属冶炼渣脱硫脱硝研究进展

2.1钢渣脱硫过程研究

温度增加，一方面钢渣中Ca²⁺等金属离子更多地溶解于水，脱硫率提高；另一方面SO2溶解在水中的量变少，溶解的SO3^2-、HSO3^2-浓度降低，脱硫率降低。试验结果显示温度升高，脱除率增加，这说明温度升高过程中，钢渣中溶出Ca²⁺等金属离子的作用更明显。气体流量为50mL/min时，脱除效率呈缓慢下降趋势，100min时仍有80%以上；气体流量为100mL/min时，有色金属炼渣脱硫率略低于气体流量为50mL/min；当气体流量增大为150mL/min，40min后脱硫率急速下降，且在100min时100mL/min、150mL/min气体流量的SO2脱除率在20%以下。有色金属炼渣SO2脱除率与通入的流量呈反比；流量增加，有色金属炼渣失活越早。在温度60℃、气体流量50mL/min条件下30μm和100μm的有色金属炼渣脱硫率。如图4所示，100min之内粒径小的有色金属炼渣脱硫率在90%~100%，明显高于粒径大的有色金属炼渣，且粒径较大的有色金属炼渣在85min后有急剧下降趋势。有色金属炼渣的脱除效率和其粒径呈反比。粒径越细的吸收剂，表面积与体积的比值越大，与通入的气体能够充分接触并反应。

不同时间里有色金属炼渣在90℃下与SO2反应前后测试的样品XRD图，未参与反应的有色金属炼渣中有硅酸二钙（C2S）、镁铁相固溶体MgO·2FeO的存在，也有部分CaCO3，这是因为有色金属炼渣与空气中的CO2反应生成的，并有少量FeO存在。4h时，有很强的产物衍射峰，它是CaSO3·0.5H2O，原有部分相的衍射峰变得很弱，几乎没有，也可以发现镁铁相固溶体衍射峰并未发生变化，这说明其未被反应。

2.2有色金属炼渣脱硝过程研究

气体流量50mL/min时30℃、60℃、80℃下有色金属炼渣脱氮率。有色金属炼渣脱硝率随着温度的升高而增加。温度增加，一方面有色金属炼渣中Ca²⁺等金属离子更多地溶解于水，脱硝率提高；另一方面NO2与水反应生成NO^2-和NO^3-离子，放热，反应逆向发生，NO-和NO-浓度降低。试验结果显示，温度升高，脱粒径呈反比，选用细颗粒的有色金属炼渣做吸收剂更好。除率增加，这说明温度升高过程中，吸收剂中溶出Ca²⁺等金属离子的作用更明显。

有色金属炼渣的脱除效率和其粒径呈反比。粒径越细的吸收剂，表面积与体积的比值越大，与通入的气体能够充分接触并反应，另外被溶解的Ca2+越多，因此有色金属炼渣的脱除效率和其粒径呈反比，选用细颗粒的有色金属炼渣做吸收剂更好。比较有色金属炼渣反应前的衍射图，反应后出现很强的产物衍射峰，它是Ca(NO3)2·4H2O，原有的部分相衍射峰变得很弱，有的甚至消失，如CaCO3，可以发现镁铁相固溶体衍射峰并未发生变化，这说明其未被反应。

2.3有色金属炼渣同时脱硫与脱硝过程研究

固定气体流量50mL/min，不同温度时试验通入SO2对有色金属炼渣NO2脱除效率的影响。试验选定五个温度点，SO2或NO2脱除率均随温度增加而增加。提高温度，气体单位时间内通过单位传质面积扩散的物质的量增加，促进脱除。气体流量为50mL/min，反应温度为30℃时，有色金属炼渣单独脱除NO2的效率为85.0%，加入SO2、NO2后脱除率为87.0%。将同时脱除与单独脱除相比，同时脱除时的NO2脱除率明显高，说明通入SO2会提高有色金属炼渣脱氮率。

3结论

（1）钢渣对SO2脱除效率与温度成正比；脱硫率与气体流量呈反比；钢渣对SO2脱除效率与粒径呈反比。在温度为80℃、气体流量为50mL/min、

粒径为30μm的条件下，钢渣脱硫率最高可达99%。（2）钢渣脱硝率与温度呈正比；钢渣对NO2脱除效率与气体流量呈反比；钢渣对NO2脱除效率与粒径呈反比。在温度为80℃、气体流量为50mL/min、粒径为30μm的条件下，钢渣脱硝率达97%。（3）钢渣同时脱硫与脱硝，不同气体流量和温

度下SO2对钢渣脱除NO2均有促进作用。温度为60℃、流量为50mL/min时，NO2脱除率为98.0%，SO2脱除率为99.0%。

参考文献

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[3]史汉祥，史跃展，刘常胜，等.钢渣法烧结烟气脱硫技术及工程应用[A].中国金属学会、河北省冶金学会.2011年全国烧结烟气脱硫技术交流会文集[C].中国金属学会、河北省冶金学会，2011:6.