【能量人正在关注，点击右上角添加‘关注’】
北极星大气网讯： 摘要：如何处理低浓度SO2烟气，达到综合利用硫资源、消除环境污染的目的，具有重要的现实意义。 本文对有色金属冶炼中低浓度SO2烟气处理进行探讨。
关键词：有色金属冶炼； 二氧化硫； 烟气冶炼
有色金属常与硫伴生，形成闪锌矿、方铅矿、辉铜矿、针铁矿等硫化物矿物，是冶金工业的重要原料。 在有色冶炼行业中，有火法和湿法两种冶金工艺。 目前，大多数情况下仍采用烟火法处理硫化矿石。 在火法冶金过程中，硫化物金属矿石经过高温焙烧，使硫从金属中分离出来，硫转化为SO2，与焙烧烟气一起排放。 这不仅浪费了大量硫资源，而且严重污染环境。 烟气中的SO2是大气污染的主要成分，因此大幅减少SO2污染刻不容缓。
一、SO2概述
SO2 是最常见、最简单且具有刺激性的硫氧化物。 大气中的主要污染物之一。 二氧化硫是一种无色透明的气体，有刺激性气味。 易溶于水、乙醇、乙醚。 另外，二氧化硫的化学性质极其复杂。 不同温度下可充当非质子溶剂、路易斯酸、还原剂、氧化剂、氧化还原剂等。
2、有色冶炼过程中低浓度SO2造成的环境污染
铅、锑、锌、铜等重金属的冶炼主要以硫化矿为主要原料，因此冶炼过程中排放的废气主要为SO2和烟尘。 一些铅、锑冶炼厂周围空气环境中二氧化硫超标，山地植被受到二氧化硫污染而枯死。 半径几公里内的农作物因SO2污染而减产甚至绝收。 同时，冶炼废气烟尘中含有铅、镉等重金属污染物，对人体健康有害。
3、低浓度SO2烟气处理
1、低浓度SO2烟气转化脱硫。 烟气脱硫是各国烟气中低浓度SO2的主要处理方法。 烟气脱硫方法大致可分为两类： 1）湿法。 即用液体吸收剂（如水或碱溶液等）洗涤去除SO2，典型代表工艺有：湿石灰石/石灰石膏法、碱性硫酸铝-石膏法、亚硫酸钠循环法、氨酸法、活性炭吸附法等。 湿法脱硫具有设备小、操作简便、脱硫效率高的优点。 但工艺废水和污泥量较大，运行成本不低，且脱硫后烟气温度较低，不利于烟囱尾气的扩散。 一般必须对烟气进行重新加热来克服。 2）干法。 使用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂去除SO2。 使用的固体吸收剂和吸附剂包括金属锰核、软锰矿、石灰/石灰石、金属氧化物（MgO、ZnO、MnO2等）。 干法脱硫具有流程短、无污水和酸排放、净化后烟气温度高、可采用烟囱尾气扩散等优点。 但脱硫效率低、设备庞大、操作技术要求高。 此外，旋转喷雾干燥法和电子束法（PPCP）也可归入干法脱硫范畴。 旋转干燥法是20世纪70年代开始出现的一种新型烟气脱硫技术。 美国巴森电力公司是推广这项技术的先驱。 PPCP法的原理是利用加速器产生的电子束或脉冲高压电源放电产生的高能电子来解离气体分子并注入氮气或其他化学产品来生产肥料。 这两种方法一般不适合用于冶炼烟气控制。
根据净化原理和工艺流程，烟气脱硫可分为：利用各种液体和固体材料优先吸收或吸附SO2； 将气流中的SO2氧化成SO3，然后冷凝成硫酸； 将气流中的SO2还原为S。 ，然后冷凝硫。 其中，SO2吸收或吸附法是迄今为止使用最多的方法，其次是SO2氧化法。
将SO2还原为硫的方法分为火法和湿法。 火法中可以使用的还原剂包括H2S、H2、水煤气、天然气、炉气(CO)和碳(焦炭或煤等)。 对各种还原剂选择的热力学分析表明，固体碳或CO是还原SO2生成单质硫的最佳还原剂。 前者重点研究基于平衡运动原理的固体碳还原SO2生产单质硫的反应设备和控制技术； 后者应重点研究开发CO还原SO2生产单质硫的催化剂。 湿法将SO2还原为硫一般是该公司提出的还原硫法。 流程主要分为三个阶段：Na2S溶液吸收→常温常压还原→Na2S再生。 其主要优点是所用试剂可再生，并产生高价值的单质硫。 同时，冶炼烟气中SO2浓度和烟气量增加。 可以波动。
根据产品是否有用，脱硫方法还可分为废弃法和回收法。
前者的产品作为固体废物丢弃，而后者的产品则被回收利用。 从长远来看，回收方式应该是主要的。
2、低浓度SO2烟气制酸。 利用低浓度SO2烟气制酸一般有两种思路：一是尝试提高SO2烟气浓度，采用常规方法制酸；二是尝试提高SO2烟气浓度，采用常规方法制酸；二是尝试提高SO2烟气浓度，采用常规方法制酸。 另一种是直接利用低浓度SO2烟气制酸。
采用常规方法利用低浓度SO2烟气制酸必须满足以下条件：一是烟气必须连续； 其次，烟气到达转炉前的SO2浓度必须达到4%以上。 为此，可通过加强冶炼设备密封、对低浓度SO2烟气进行返烟操作、富氧冶炼等措施来提高烟气中SO2浓度。 其中，最常用的方法是硫气分配法。 该方法是将一部分烟气通过硫磺焚烧炉焚烧硫磺，提高烟气中SO2浓度，然后与另一部分烟气混合，满足制酸工艺要求，进入传统的制酸工艺系统。 该工艺的主要优点是简单易操作，节省投资。 但如果用硫磺燃烧来用气体生产酸，成本会更高。
低浓度烟气SO2直接制酸工艺目前主要有非稳态法和托普索WSA工艺。
非稳态法利用转炉催化剂蓄热，并周期性改变供风方向，使催化剂两端交替放热和蓄热，从而实现低浓度SO2烟气制酸的自热平衡。 其突出特点是没有中间换热器，工艺简单。 同时，由于催化剂在封闭状态下储存和释放热量，因此热损失很小。 但由于催化剂冷热交换频繁、损坏快、转化率低，我国仅有少数企业采用非稳态工艺，转化率仅在85%~90%之间。 必须增设废气处理设施。
托普索WSA工艺是一家丹麦公司在20世纪80年代中期开发的一种新型催化工艺，无需任何干燥即可从纯化的烟气中生产浓硫酸。 该工艺的最大优点是无论烟气中SO2浓度高低，都能生产出浓度96%以上的硫酸。 不产生任何废物和废水，不使用任何化学吸附剂，尾气可满足环保排放标准。 但该工艺对烟气净化质量要求较高，常规净化设备无法满足要求。 需采用功率波或可调文丘里气体净化装置； WSA工艺系统转换器和内部换热器采用熔盐作为冷却介质； 该段用于净化水分的换热器采用内衬聚四氟乙烯的玻璃管； WPS管壳式冷凝器采用特种耐热、耐硫玻璃； 另外，由于WSA工艺采用湿法转化，因此对催化剂的要求严格。 而且托普索WSA工艺对设备要求较高，投资也较大。
3、采用先进的冶炼技术和技术创新。 采用先进冶炼技术替代目前落后工艺，可有效解决低浓度SO2烟气污染问题。 从国内外铅冶炼工艺技术的发展来看，现有的新型直接冶炼工艺是当前铅冶炼工艺改造的首要规划和发展方向。 可用的工艺有法、QSL法、卡尔多炉法、氧气顶吹熔炼法和底吹氧化熔炼-高炉还原法（SKS法）等。这些工艺均具有流程短、烟气SO2高的优点。集中度高，环境管理良好。
为了解决低浓度SO2烟气造成的环境污染问题，20世纪80年代提出了石灰强化金属硫化物还原工艺。 该工艺的特点是在炉料中加入脱硫剂和还原剂，直接将硫化矿还原成金属，而硫变成易于处理的化合物，然后将化合物中的金属分离出来，硫磺被回收，可以以环保的形式被淘汰。 添加石灰有两个作用：一是石灰固硫；二是石灰固硫。 其次，石灰通过吸收 SO2 并改变化学平衡来提高反应速率。 显然，在炉料中添加固硫剂，在冶炼过程中直接固定硫是一种新颖的思路，与释放SO2烟气然后送回制酸过程的传统工艺相比具有无可比拟的优势。 如果仅使用石灰作为固硫剂，所生产的石膏的适销性会出现问题，而且其储存容易造成二次环境污染。 为此，有人提出了一种减少冰铜冶炼、不排放SO2的一步炼铅方法，即采用高价氧化铁作为固硫剂。 同时，高价的氧化铁还起到消光剂的作用。 石灰的优点是生成的FeS在空气中很容易氧化形成单质硫。 该工艺对于解决我国中小型铅厂低浓度SO2污染问题具有重要意义。 已完成工业试验。 未来需要解决的问题是选择合适的设备，提高FeS生成单质硫的转化率。
4。结论
综上所述，SO2是有色金属冶炼过程中产生的主要污染物。 近年来，我国有色冶炼行业显着发展，在有色金属产量不断增加的同时，冶炼烟气SO2排放达标成为环保要求的重中之重。 因此，如何处理低浓度SO2烟气具有重要的现实意义。