CN109482048B - 一种水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法 - Google Patents

一种水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法，所述方法包括以下步骤：1）吸收浆液的配制：将研磨至325‑400目的脱硫吸附剂与水充分混合均匀，得到吸收浆液；2）酸性气体的吸收：当水电硅冶炼的烟气进入脱硫系统时，将吸收浆液与烟气在脱硫塔内充分接触，使得烟气中的酸性气体及颗粒物被吸收浆液吸收；3）烟气排放：检测出口SO2排放浓度，符合要求即可排放，不符合要求重新返回脱硫系统处理，经吸收后的吸收浆液进行过滤，滤液返回步骤（2）作为吸收液，滤渣作为副产品出售，即可。本发明利用石灰石等脱硫吸附剂与水混合制成吸收浆液，烟气进入脱硫系统与浆液充分接触，脱去酸性气体及颗粒物，使烟气中二氧化硫排放浓度均降到80mg/Nm3以下，有效实现绿色、环保生产。

Description

一种水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法
技术领域
本发明属于烟气脱硫处理技术领域，具体涉及一种水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法。
背景技术
工业硅生产是以硅矿石为原料，碳材料为还原剂在电炉容器中进行冶炼的生产工艺，其反应实质是利用还原性碳与二氧化硅发生氧化还原反应对硅进行冶炼提纯。云南省依托丰富的硅矿资源、水电能源，推进水电硅产业发展优势和条件明显，同时也对绿色、环保生产提出了新的要求，其中重中之重就是水电硅冶炼的低浓度烟气处理。
电炉冶炼工业硅时排出含有大量硅尘和SO2等酸性气体的烟气，目前由于积极推动大容量电炉硅冶炼，烟气处理成为当务之急。水电硅烟气的特点是烟气中二氧化硫浓度偏低，处理起来难度大，成本较高，而且烟气中的二氧化硅含量高，即使经过除尘系统，仍然比其他冶炼烟尘中的硅含量高出数倍。烟气中高含量的二氧化硅对脱硫系统的危害大，进入吸收浆液中的二氧化硅会一定程度阻碍系统内的化学反应，导致脱硫效率上不去，石膏品质差。而且烟气中的硅尘粒度大多小于1μm，长此以往，对相应的工作人员也会形成较大的身体健康隐患。
现有技术中已有采用石灰石湿法脱硫的方法，但是大多数针对传统锌、铜等冶炼工艺，而且多数为火电冶炼，废气量以及硫含量都极高，二氧化硅含量几乎可以忽略不计。虽然也有硅冶炼烟气处理的现有文献，但是大多为直接沿用其他金属冶炼工艺的烟气处理参数。
针对以上情况，有必要发明一种水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法。
本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：
1）吸收浆液的配制：将研磨至325-400目的脱硫吸附剂与水充分混合均匀，得到吸收浆液；
2）酸性气体的吸收：当水电硅冶炼的烟气进入脱硫系统时，将吸收浆液与烟气在脱硫塔内充分接触，使得烟气中的酸性气体及颗粒物被吸收浆液吸收；
3）烟气排放：检测出口SO2排放浓度，符合要求即可排放，不符合要求重新返回步骤（2）中进行处理，经吸收后的吸收浆液进行过滤，滤液返回步骤（2）作为吸收液，滤渣作为副产品出售，即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明利用石灰石作为脱硫吸附剂，配合相应的原料成分，并与水混合均匀制成吸收浆液，工业硅烟气进入脱硫系统与吸收浆液充分接触，通过化学反应脱去烟气中酸性气体及颗粒物，使烟气中二氧化硫排放浓度均降到80mg/Nm3以下，甚至能够低达10mg/Nm3，有效实现绿色、环保生产。
2、本发明的脱硫效率能够达到99％以上，操作简单，适合于推广使用。本发明将吸收浆液循环使用，有效减少耗水量，降低成本，减少废液生成，同时脱硫渣作为副产品出售。
3、本发明适用于水电工业硅的冶炼的高硅低硫烟气，在石灰石作为主料的情况下，加入油酸，当烟气与吸收浆液充分接触，以二氧化硅为主的颗粒物进入吸收浆液，在油酸的作用下，改变其表面活性，从而使得颗粒物絮凝沉降，避免二氧化硅包裹石灰石，有效提高脱硫效率。
4、本发明使用聚二甲基硅氧烷进一步与吸收浆液中的二氧化硅反应，增加其疏水性，促进二氧化硅的沉降，便于过滤析出，另外聚二甲基硅氧烷同时作为消泡剂，避免吸收浆液在喷淋或者搅拌增溶的过程中产生大量泡沫从而阻碍反应；本发明通过多聚磷酸钠、六偏磷酸钠使得各原料分散均匀，便于吸附反应以及沉降的进行，同时多聚磷酸钠、六偏磷酸钠还能够对脱硫塔起到防腐蚀的作用，从而延长其使用时间。
5、本发明能同时除掉烟气中的硅尘和含酸气体，操作稳定，脱硫吸附剂的组方合理，不仅有效提高浆液中的钙离子含量，降低浆液中二氧化硅等粒子对石灰石的包裹，而且通过鼓入富氧空气促进浆液中二氧化硫向硫酸根的转化，促进吸收，提高脱硫效率。
6、本发明能够有效推动水电硅产业发展，不仅能够有效消纳富余的清洁水电能源，还能够持续提供绿色低碳的光伏能源，对改善能源结构、减少环境污染、促进可持续发展具有重要意义。
7、本发明通过在反应中控制吸收浆液温度，避免放热反应的进行导致吸收浆液温度过高，从而使得石灰石溶解降低，脱硫效率降低的情况。本发明通过将脱硫吸附剂研磨至合适的粒度，一方面在研磨过程中降低杂质含量，另一方面有效增大比表面积，增加溶解率，同时增加反应接触面，提高脱硫效率。
8、本发明通过在脱硫吸附剂中加入由工业硅渣以及植物源活性炭制备的专属活性炭，有效增强了对二氧化硫的吸附效果，其中工业硅渣为工业硅生产中产生的硅渣，通过处理得到工业硅渣介孔材料，复配植物源的椰子壳、云南粘木、云南梧桐等为原料制备的植物源活性炭，从而使得所得的活性炭对于水电硅冶炼的低浓度烟气中的二氧化硫有极佳的吸附效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法，包括以下步骤：
1）吸收浆液的配制：将研磨至325-400目的脱硫吸附剂与水充分混合均匀，得到吸收浆液；
2）酸性气体的吸收：当水电硅冶炼的烟气进入脱硫系统时，将吸收浆液与烟气在脱硫塔内充分接触，使得烟气中的酸性气体及颗粒物被吸收浆液吸收；
3）烟气排放：检测出口SO2排放浓度，符合要求即可排放，不符合要求重新返回步骤（2）中进行处理，经吸收后的吸收浆液进行过滤，滤液返回步骤（2）作为吸收液，滤渣作为副产品出售，即可。
进一步的，步骤（1）中所述的吸收浆液中水的加入量为控制吸收浆液中固体物含量不超过8%为宜。
进一步的，步骤（1）中所述的脱硫吸附剂包括以下重量份的原料：石灰石50-100份、油酸0.1-1份。
进一步的，步骤（1）中所述的吸收浆液还包括以下重量份的原料：聚二甲基硅氧烷0.5-2份、多聚磷酸钠0.1-0.5份、六偏磷酸钠0.1-0.5份。
进一步的，步骤（1）中所述的吸收浆液还包括以下重量份的原料：活性炭5-10份；所述的活性炭包括以下重量百分比的原料：工业硅渣10~30%，植物源活性炭70~90%。
进一步的，所述的植物源活性炭为椰子壳活性炭、云南粘木树皮活性炭、云南梧桐果实活性炭中的一种或多种。
进一步的，步骤（2）中所述的吸收浆液的温度为室温-70℃。
进一步的，步骤（2）中所述的充分接触包括吸收浆液的顶部喷淋和底部搅拌，将吸收浆液从脱硫塔顶部喷淋，与烟气逆流接触，接着将已经喷淋至脱硫塔底部的吸收浆液持续搅拌，同时向吸收浆液中鼓入含氧体积分数超过35%的富氧空气。
进一步的，步骤（3）中所述的检测出口SO2排放浓度具体为采用烟气在线监测系统实时监测出口烟气二氧化硫SO2排放浓度，所述的烟气在线监测系统包括设置在总烟气管道中的探测器、传感器、在线监测分析控制系统和回烟管道，所述的烟气通过探测器进行探测并通过传感器传递信号至在线监测分析控制系统，通过在线监测分析控制系统实时分析后控制烟气直接排放或返回至回烟管道再次进行处理。
进一步的，步骤（1）中所述的低浓度烟气为烟气中二氧化硫原始浓度为20 g/Nm3以下；步骤（3）中所述的符合要求即可排放具体为保证烟气中二氧化硫排放浓度为80mg/Nm3以下。
实施例1
一种水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法，包括以下步骤：
1）吸收浆液的配制：将研磨至325目的脱硫吸附剂与水充分混合均匀，得到吸收浆液；所述的吸收浆液中水的加入量为控制吸收浆液中固体物含量不超过8%为宜；所述的脱硫吸附剂包括以下重量份的原料：石灰石50份、油酸0.1份。
2）酸性气体的吸收：当水电硅冶炼的烟气进入脱硫系统时，将吸收浆液与烟气在脱硫塔内充分接触，包括吸收浆液的顶部喷淋和底部搅拌，将吸收浆液从脱硫塔顶部喷淋，与烟气逆流接触，接着将已经喷淋至脱硫塔底部的吸收浆液持续搅拌，同时向吸收浆液中鼓入含氧体积分数超过35%的富氧空气，使得烟气中的酸性气体及颗粒物被吸收浆液吸收；所述的吸收浆液的温度为室温-70℃，如果温度超过，则进行降温处理。
3）烟气排放：检测出口SO2排放浓度，符合要求即可排放，不符合要求重新返回步骤（2）中进行处理，经吸收后的吸收浆液进行过滤，滤液返回步骤（2）作为吸收液，滤渣作为副产品出售，即可。所述的符合要求即可排放具体为保证烟气中二氧化硫排放浓度为80mg/Nm3以下。本实施例中烟气中二氧化硫原始浓度为20 g/Nm3。经过实时监测，烟气排放出口的二氧化硫排放浓度均在80mg/Nm3以下，并无超标。
实施例2
一种水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法，包括以下步骤：
1）吸收浆液的配制：将研磨至400目的脱硫吸附剂与水充分混合均匀，得到吸收浆液；所述的吸收浆液中水的加入量为控制吸收浆液中固体物含量不超过7%为宜；
所述的脱硫吸附剂包括以下重量份的原料：石灰石100份、油酸1份、聚二甲基硅氧烷2份、多聚磷酸钠0.5份、六偏磷酸钠0.5份。
2）酸性气体的吸收：当水电硅冶炼的烟气进入脱硫系统时，将吸收浆液与烟气在脱硫塔内充分接触，包括吸收浆液的顶部喷淋和底部搅拌，将吸收浆液从脱硫塔顶部喷淋，与烟气逆流接触，接着将已经喷淋至脱硫塔底部的吸收浆液持续搅拌，同时向吸收浆液中鼓入含氧体积分数超过35%的富氧空气，使得烟气中的酸性气体及颗粒物被吸收浆液吸收；所述的吸收浆液的温度为室温-70℃。
3）烟气排放：检测出口SO2排放浓度，符合要求即可排放，不符合要求重新返回步骤（2）中进行处理，经吸收后的吸收浆液进行过滤，滤液返回步骤（2）作为吸收液，滤渣作为副产品出售，即可。所述的检测出口SO2排放浓度具体为采用烟气在线监测系统实时监测出口烟气二氧化硫SO2排放浓度，所述的烟气在线监测系统包括设置在总烟气管道中的探测器、传感器、在线监测分析控制系统和回烟管道，所述的烟气通过探测器进行探测并通过传感器传递信号至在线监测分析控制系统，通过在线监测分析控制系统实时分析后控制烟气直接排放或返回至回烟管道再次进行处理。所述的符合要求即可排放具体为保证烟气中二氧化硫排放浓度为80mg/Nm3以下。本实施例中烟气中二氧化硫原始浓度为10 g/Nm3。经过实时监测，烟气排放出口的二氧化硫排放浓度均在80mg/Nm3以下，并无超标。
实施例3
一种水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法，包括以下步骤：
1）吸收浆液的配制：将研磨至325目的脱硫吸附剂与水充分混合均匀，得到吸收浆液；所述的吸收浆液中水的加入量为控制吸收浆液中固体物含量不超过6%为宜；
所述的脱硫吸附剂包括以下重量份的原料：石灰石75份、油酸0.5份、聚二甲基硅氧烷1份、多聚磷酸钠0.3份、六偏磷酸钠0.3份、活性炭8份。所述的活性炭包括以下重量百分比的原料：工业硅渣10%，植物源活性炭90%；所述的植物源活性炭为椰子壳活性炭、云南粘木树皮活性炭、云南梧桐果实活性炭。
2）酸性气体的吸收：当水电硅冶炼的烟气进入脱硫系统时，将吸收浆液与烟气在脱硫塔内充分接触，包括吸收浆液的顶部喷淋和底部搅拌，将吸收浆液从脱硫塔顶部喷淋，与烟气逆流接触，接着将已经喷淋至脱硫塔底部的吸收浆液持续搅拌，同时向吸收浆液中鼓入含氧体积分数超过35%的富氧空气，使得烟气中的酸性气体及颗粒物被吸收浆液吸收；所述的吸收浆液的温度为室温-70℃。
3）烟气排放：检测出口SO2排放浓度，符合要求即可排放，不符合要求重新返回步骤（2）中进行处理，经吸收后的吸收浆液进行过滤，滤液返回步骤（2）作为吸收液，滤渣作为副产品出售，即可。所述的检测出口SO2排放浓度具体为采用烟气在线监测系统实时监测出口烟气二氧化硫SO2排放浓度，所述的烟气在线监测系统包括设置在总烟气管道中的探测器、传感器、在线监测分析控制系统和回烟管道，所述的烟气通过探测器进行探测并通过传感器传递信号至在线监测分析控制系统，通过在线监测分析控制系统实时分析后控制烟气直接排放或返回至回烟管道再次进行处理。所述的符合要求即可排放具体为保证烟气中二氧化硫排放浓度为40mg/Nm3以下。本实施例中烟气中二氧化硫原始浓度为5g/Nm3以下。经过实时监测，烟气排放出口的二氧化硫排放浓度均在40mg/Nm3以下，并无超标。
实施例4
一种水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法，包括以下步骤：
1）吸收浆液的配制：将研磨至400目的脱硫吸附剂与水充分混合均匀，得到吸收浆液；所述的吸收浆液中水的加入量为控制吸收浆液中固体物含量不超过5%为宜；
所述的脱硫吸附剂包括以下重量份的原料：石灰石90份、油酸0.8份、聚二甲基硅氧烷0.5份、多聚磷酸钠0.1份、六偏磷酸钠0.1份、活性炭10份。所述的活性炭包括以下重量百分比的原料：工业硅渣30%，植物源活性炭70%；所述的植物源活性炭为椰子壳活性炭、云南粘木树皮活性炭。
2）酸性气体的吸收：当水电硅冶炼的烟气进入脱硫系统时，将吸收浆液与烟气在脱硫塔内充分接触，包括吸收浆液的顶部喷淋和底部搅拌，将吸收浆液从脱硫塔顶部喷淋，与烟气逆流接触，接着将已经喷淋至脱硫塔底部的吸收浆液持续搅拌，同时向吸收浆液中鼓入含氧体积分数超过35%的富氧空气，使得烟气中的酸性气体及颗粒物被吸收浆液吸收；所述的吸收浆液的温度为室温-70℃。
3）烟气排放：检测出口SO2排放浓度，符合要求即可排放，不符合要求重新返回步骤（2）中进行处理，经吸收后的吸收浆液进行过滤，滤液返回步骤（2）作为吸收液，滤渣作为副产品出售，即可。所述的检测出口SO2排放浓度具体为采用烟气在线监测系统实时监测出口烟气二氧化硫SO2排放浓度，所述的烟气在线监测系统包括设置在总烟气管道中的探测器、传感器、在线监测分析控制系统和回烟管道，所述的烟气通过探测器进行探测并通过传感器传递信号至在线监测分析控制系统，通过在线监测分析控制系统实时分析后控制烟气直接排放或返回至回烟管道再次进行处理。所述的符合要求即可排放具体为保证烟气中二氧化硫排放浓度为30mg/Nm3以下。本实施例中烟气中二氧化硫原始浓度为1 g/Nm3以下。经过实时监测，烟气排放出口的二氧化硫排放浓度均在30mg/Nm3以下，并无超标。
实施例5
一种水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法，包括以下步骤：
1）吸收浆液的配制：将研磨至325目的脱硫吸附剂与水充分混合均匀，得到吸收浆液；所述的吸收浆液中水的加入量为控制吸收浆液中固体物含量不超过4%为宜；
所述的脱硫吸附剂包括以下重量份的原料：石灰石60份、油酸0.3份、聚二甲基硅氧烷1.5份、多聚磷酸钠0.2份、六偏磷酸钠0.4份、活性炭6份。所述的活性炭包括以下重量百分比的原料：工业硅渣15%，植物源活性炭85%；所述的植物源活性炭为云南梧桐果实活性炭。
2）酸性气体的吸收：当水电硅冶炼的烟气进入脱硫系统时，将吸收浆液与烟气在脱硫塔内充分接触，包括吸收浆液的顶部喷淋和底部搅拌，将吸收浆液从脱硫塔顶部喷淋，与烟气逆流接触，接着将已经喷淋至脱硫塔底部的吸收浆液持续搅拌，同时向吸收浆液中鼓入含氧体积分数超过35%的富氧空气，使得烟气中的酸性气体及颗粒物被吸收浆液吸收；所述的吸收浆液的温度为室温-70℃。
3）烟气排放：检测出口SO2排放浓度，符合要求即可排放，不符合要求重新返回步骤（2）中进行处理，经吸收后的吸收浆液进行过滤，滤液返回步骤（2）作为吸收液，滤渣作为副产品出售，即可。所述的检测出口SO2排放浓度具体为采用烟气在线监测系统实时监测出口烟气二氧化硫SO2排放浓度，所述的烟气在线监测系统包括设置在总烟气管道中的探测器、传感器、在线监测分析控制系统和回烟管道，所述的烟气通过探测器进行探测并通过传感器传递信号至在线监测分析控制系统，通过在线监测分析控制系统实时分析后控制烟气直接排放或返回至回烟管道再次进行处理。所述的符合要求即可排放具体为保证烟气中二氧化硫排放浓度为80mg/Nm3以下。本实施例中烟气中二氧化硫原始浓度为2 g/Nm3以下。经过实时监测，烟气排放出口的二氧化硫排放浓度均在80mg/Nm3以下，并无超标。
实施例6
一种水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法，包括以下步骤：
1）吸收浆液的配制：将研磨至325-400目的脱硫吸附剂与水充分混合均匀，得到吸收浆液；所述的吸收浆液中水的加入量为控制吸收浆液中固体物含量不超过3%为宜；
所述的脱硫吸附剂包括以下重量份的原料：石灰石70份、油酸0.4份、聚二甲基硅氧烷0.8份、多聚磷酸钠0.4份、六偏磷酸钠0.2份、活性炭5份。所述的活性炭包括以下重量百分比的原料：工业硅渣20%，植物源活性炭80%；所述的植物源活性炭为云南粘木树皮活性炭。
2）酸性气体的吸收：当水电硅冶炼的烟气进入脱硫系统时，将吸收浆液与烟气在脱硫塔内充分接触，包括吸收浆液的顶部喷淋和底部搅拌，将吸收浆液从脱硫塔顶部喷淋，与烟气逆流接触，接着将已经喷淋至脱硫塔底部的吸收浆液持续搅拌，同时向吸收浆液中鼓入含氧体积分数超过35%的富氧空气，使得烟气中的酸性气体及颗粒物被吸收浆液吸收；所述的吸收浆液的温度为室温-70℃。
3）烟气排放：检测出口SO2排放浓度，符合要求即可排放，不符合要求重新返回步骤（2）中进行处理，经吸收后的吸收浆液进行过滤，滤液返回步骤（2）作为吸收液，滤渣作为副产品出售，即可。所述的检测出口SO2排放浓度具体为采用烟气在线监测系统实时监测出口烟气二氧化硫SO2排放浓度，所述的烟气在线监测系统包括设置在总烟气管道中的探测器、传感器、在线监测分析控制系统和回烟管道，所述的烟气通过探测器进行探测并通过传感器传递信号至在线监测分析控制系统，通过在线监测分析控制系统实时分析后控制烟气直接排放或返回至回烟管道再次进行处理。所述的符合要求即可排放具体为保证烟气中二氧化硫排放浓度为40mg/Nm3以下。本实施例中烟气中二氧化硫原始浓度为0.5g/Nm3以下；经过实时监测，烟气排放出口的二氧化硫排放浓度均在40mg/Nm3以下，并无超标。

Claims (3)

1.一种水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法，其特征在于，所述低浓度烟气为烟气中二氧化硫原始浓度为20g/Nm3以下，包括以下步骤：
1）吸收浆液的配制：将脱硫吸附剂与水充分混合均匀，得到吸收浆液；脱硫吸附剂包括以下重量份的原料：石灰石50-100份、油酸0.1-1份；吸收浆液还包括以下重量份的原料：聚二甲基硅氧烷0.5-2份、多聚磷酸钠0.1-0.5份、六偏磷酸钠0.1-0.5份、活性炭5-10份；活性炭包括以下重量百分比的原料：工业硅渣10~30%，植物源活性炭70~90%；植物源活性炭为椰子壳活性炭、云南粘木树皮活性炭、云南梧桐果实活性炭中的一种或多种；
2）酸性气体的吸收：当水电硅冶炼的烟气进入脱硫系统时，将吸收浆液与烟气在脱硫塔内充分接触，使得烟气中的酸性气体及颗粒物被吸收浆液吸收；所述充分接触包括吸收浆液的顶部喷淋和底部搅拌，将吸收浆液从脱硫塔顶部喷淋，吸收浆液的温度为室温-70℃，与烟气逆流接触，接着将已经喷淋至脱硫塔底部的吸收浆液持续搅拌，同时向吸收浆液中鼓入含氧体积分数超过35%的富氧空气；
3）烟气排放：检测出口SO2排放浓度，烟气中二氧化硫浓度符合80mg/Nm3以下要求时即可排放，不符合要求重新返回步骤2）中进行处理，经吸收后的吸收浆液进行过滤，滤液返回步骤2）作为吸收液，滤渣作为副产品出售，即可。
2.根据权利要求1所述的水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法，其特征在于，步骤1）中所述的吸收浆液中水的加入量为控制吸收浆液中固体物含量不超过8%。
3.根据权利要求1所述的水电硅冶炼低浓度烟气脱硫方法，其特征在于，步骤3）中所述的检测出口SO2排放浓度具体为采用烟气在线监测系统实时监测出口烟气二氧化硫SO2排放浓度，所述的烟气在线监测系统包括设置在总烟气管道中的探测器、传感器、在线监测分析控制系统和回烟管道，所述的烟气通过探测器进行探测并通过传感器传递信号至在线监测分析控制系统，通过在线监测分析控制系统实时分析后控制烟气直接排放或返回至回烟管道再次进行处理。
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