氧化锌法矿化吸收重金属冶炼烟气中SO2分析

氧化锌法矿化吸收重金属冶炼烟气中SO2分析

  ,臧朕 

西南能矿集团股份有限公司  贵州省贵阳市云岩区550004

摘要：近几年，人们对冶炼烟气脱硫问题的重视程度逐渐提升，技术人员针对脱硫技术展开了一系列的研究，当前，氧化锌法在其中的运用范围较广，并且已经得到了良好的运用效果。基于此，先确定氧化锌法脱硫的原理和流程，再分析氧化锌法矿化吸收重金属冶炼烟气中的SO2。利用这种方式确定其中存在的影响因素，掌握其规律，最终达到提高氧化锌法脱硫效率的目的。

关键词：氧化锌法；脱硫技术；重金属冶炼

引言：随着人们的环保意识越来越高，对烟气中SO2排放的控制力度提高，并且制定了较为严格的排放标准，该种情况下，重金属冶炼企业为了实现在市场中的持续发展，要将SO2吸收作为重点，利用脱硫技术实现高效、经济环保的废气处理，使其能够达到相应的排放标准，降低环境污染。当前氧化锌法在脱硫中的运用范围逐渐扩大，其在实际运用中具有成本低，效果好的优势、

一、氧化锌法脱硫原理和流程

（一）原理

氧化锌法脱硫在吸收过程中，通过氧化锌和烟气中的SO2发生反应，形成ZnSO3·5/2H2O，其溶解度较小，实现沉渣，完成SO2的固化处理。在SO2数量过多的情况下，反应过程中还会形成Zn（HSO3）2，如果 Zn O数量较多，则生成的主要物质为ZnSO3·5/2H2O。而在发生氧化过程中，亚硫酸锌的氧化反应从气体到液体再到固体，整体上看较为复杂，需要在液相中完成反应，主要反应过程为ZnSO3·5/2H2O+1/2O2+9/2H2O=ZnSO4·7H2O、Zn（HSO3）2+O2+7H2O=ZnSO4·7H2O+H2SO4。

（二）流程

氧化锌法在脱硫工程中，氧化锌利用料浆的形式吸收SO2，产生亚硫酸锌，在脱硫塔底位置继续发生氧化反应，形成硫酸锌，硫酸锌达到一定浓度之后，进入到电解阶段。对SO2进行吸收是氧化锌法运用的关键组成部分，但是硫酸锌的氧化速度较慢，浆液中的亚硫酸锌含量逐渐累积，固体的含量逐渐增加，随着反应时间的增加，非常容易在脱硫塔内壁以及进料筒等位置产生结垢。而针对这一现象，可以使氧化锌脱硫过程中直接生成硫酸锌，避免在此过程中产生亚硫酸锌，控制反应过程中固体的数量，避免结垢问题出现[1]。

三、氧化锌法矿化吸收重金属冶炼烟气中SO2

（一）ZnO浓度影响

在分析ZnO浓度产生影响的过程中，在反应初期阶段，脱硫率为100%，这也表示在一定时间之内，氧化锌产生了较好的吸收效果，并且溶液中并不存在氧化锌，除此之外，纯水也能够吸收一定量的SO2。随着反应时间的逐渐增加，反应槽中氧化锌的数量逐渐减少，在出口位置SO2的数量逐渐增加，该阶段对SO2的吸收率处于下降状态。氧化锌浓度为0的情况下，脱硫率从100%出现下降这一过程的时间为50min。浓度上升到0.05%之后，脱硫率下降的时间为180min。从PH值变化的角度分析，随着氧化锌浓度的提升，PH值变化主要分为三个变化阶段，分别为缓慢下降、迅速下降以及趋于稳定。在缓慢下降过程中，SO2与氧化锌之间发生反应，产生氢氧化锌。在快速下降过程，浆液中氧化锌的数量逐渐减少，导致浆液PH下降，而在溶液中SO2达到饱和之后，PH值基本不变，进入到稳定阶段。氧化锌浓度越高，发生反应的时间越长，而PH值缓慢下降的时间也越长，整体上看PH值较高。这也表示反应溶液属于弱碱性，该种条件下氧化锌吸收SO2的效率提高，从上述分析能够看出，氧化锌浓度越高，SO2的吸收率越高。

（二）SO2浓度影响

反应初期阶段，不同浓度的SO2脱硫率均为100%，随着反应时间的逐渐增加，有效脱硫的时间降低，SO2浓度在800mg/m3的条件下，有效脱硫时间为199min，而在SO2浓度达到2400mg/m3之后，有效脱硫时间为46min。随着SO2浓度的降低，脱硫率下降逐渐缓慢，在氧化锌浓度不变的情况下，SO2的浓度越高，则脱硫剂的有效时间越短[2]。

在PH值分析中，氧化锌溶液溶解之后的PH值为7.5，其变化规律分别为缓慢下降、迅速下降以及稳定不变三个过程。SO2浓度的增加，进入到反应体系中SO2的总数量增加，溶液酸化速度提升，因此PH值缓慢下降的时间缩短。

（三）通气流量影响

在氧化锌以及SO2浓度、氧气浓度不变的情况下，对通气流量产生的影响进行分析。反应开始的初期阶段，反应体系中氧化锌溶液处于饱和状态，吸收反应的动力较大，SO2被吸收的速度较快，脱硫率为100%。而在通气流量增加之后，液体搅动逐渐强烈，由于气泡直径缩短，气液接触面进一步促进氧化锌的吸收速率。通气流量在240L/h的条件下，高效脱硫的时间为160min，气流量在420L/h条件下，高效脱硫的时间为60min。

通气流量也会对溶液的PH值产生影响，在最初反应阶段，PH值为7，氧化锌溶解之后溶液PH值为中性，反应时间的增加，溶液PH值处于下降状态。通气流量越高，相同时间之内进入到反应体系中SO

2的数量越多，溶液的酸化速度上升，会在单位时间之内消耗较多的吸收剂，导致溶液中PH值处于快速下降状态，进而PH值缓慢下降的时间变短。

（四）ZnSO4浓度影响

浆液中ZnSO4浓度也会对脱硫速率产生影响，在初期阶段，氧化锌的脱硫率达到100%，并且在较长的时间之内处于有效脱硫状态。浆液中硫酸锌浓度为0的条件下，有效脱硫的时间为95min，ZnSO4浓度在0.5mol/L时，有效脱硫时间为140min，浓度为1.5mol/L时，脱硫时间为117min，由此可见，ZnSO4的浓度上升，有效脱硫时间缩短。导致这一现象出现的主要原因为，Zn2+与OH-相互结合，降低了溶液PH值，脱硫率也会受到一定的影响，有效脱硫时间缩短。

在PH值方面，ZnSO4浓度上升，溶液中H+的数量增加，与没有增加ZnSO4的溶液相比，溶液PH值降低，随着其浓度的增加，开始反应的PH值下降，浆液吸收SO2在饱和状态下，溶液PH值并没有发生较大变化。

通过上述分析能够看出，氧化锌法在实际运用中，氧化锌浓度上升，有效脱硫时间会增加，而在其他反应条件不变的情况下，SO2浓度、ZnSO4浓度以及通气流量越大，有效脱硫的时间便越短。在溶液PH值方面，可以将整个反应的变化过程分为三个阶段，分别为缓慢下降、迅速下降以及基本不变。氧化锌浓度上升，反应溶液的PH值下降速度较慢，而SO2的浓度、通气流量以及ZnSO4浓度在增加的状态下，溶液PH值处于快速下降的状态。因此工作人员要想提高SO2的吸收速率，则可以通过增加氧化锌浓度、降低ZnSO4浓度、控制通气流量等措施实现，充分利用以上因素与脱硫率之间的关系，实现重金属冶炼烟气中SO2的有效吸收[3]。

结束语：综上所述，氧化锌法当前在我国重金属冶炼烟气SO2吸收中得到了有效运用，其在实际脱硫中，存在一定的影响因素，要想对有效脱硫时间进行控制，就要从影响因素入手，确定其中的变化规律，在实际脱硫中采取相应的控制措施，实现脱硫率的最大化。

参考文献：

[1]范晓彬,张伟光,曹雪娇.氧化锌法矿化吸收重金属冶炼烟气中SO_2的研究[J].有色金属科学与工程,2022,13(03):20-25.

[2]解增光,张玲,吕勇.氧化锌法脱硫技术在回转窑烟气处理中的应用[J]. 有色矿冶,2021,37(02):36-39.

[3]曹雪娇,张廷安,刘燕.臭氧强化氧化氧化锌法脱硫过程中产生的亚硫酸锌[J]. 有色金属科学与工程,2020,11(01):1-7.