钢渣烧结烟气脱硫现状

钢渣烧结烟气脱硫现状

作者：李正青

来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第07期

摘要：通过对钢渣成分和其脱硫机理的研究，说明钢渣用于烟气脱硫是可行的。钢渣用于烟气脱硫能够达到废物利用的效果，具有良好的经济价值。通过对钢渣的传统应用方式、钢厂烟气脱硫方法以及钢渣烧结烟气脱硫技术的探讨，分析了钢渣用于烧结烟气脱硫的现状，提出了产业化应用中存在的问题并给出了解决方案。

关键词：钢渣；烧结烟气；脱硫

烧结烟气中SO2的排放给我国带来了严重的环境问题。中国钢铁企业环境保护协会统计的报告显示，目前钢铁企业SO2年排放量大约为177万吨，约占工业SO2排放量的9.5%，其中约有60%以上来源于烧结烟气的排放。然而，目前钢铁企业SO2处理率仍在30%以下。钢渣是炼钢过程中排放的主要废弃物，其产量约为粗钢产量的11～15%，但整体利用率却很低。钢渣的主要化学成分是CaO，具碱性，可与SO2发生反应。如果把钢渣用于烧结烟气脱硫，既能使脱硫成本降低，又能使钢渣得到综合利用。

1 钢厂烧结烟气脱硫现状

烧结烟气是烧结混合料在高温烧结成型过程中产生的气体。烧结过程中原料和配料的种类、燃料的用量、混合料的含水量、燒结矿的碱度以及混合料的硫含量都会对烟气中SO2的排放量产生影响。其中烧结烟气SO2的浓度一般在1000～3000mg/m3范围内波动。目前，世界上研究开发的各式烟气脱硫技术已有200余种。我国烧结烟气脱硫技术的研究开始于2005年，还处于起步阶段，近几年发展较快，主要利用脱硫剂的吸附作用或与SO2发生反应生成稳定的含硫产物两种方式脱硫。

2 钢渣烧结烟气脱硫

2.1 钢渣用于烧结烟气的脱硫技术

利用钢渣进行了湿法烟气脱硫试验，得出了钢渣烧结烟气脱硫的机理。通过利用钢渣浆液和石灰石粉末作为脱硫剂进行湿法脱硫对比研究，结果表明，钢渣浆液与石灰石粉末的脱硫过程机理大致相同，表明钢渣可以替代石灰石作为湿法脱硫剂来使用，钢渣作为烟气脱硫剂具有可行性。通过利用不同配比的煤灰粉和钢渣脱硫性能的实验研究表明，钢渣的脱硫性能随钢渣比例的增加而升高。通过利用钢渣在干湿两种条件下进行了脱硫实验研究结果表明，干燥状态的钢渣脱硫反应只是在表面进行，脱硫效果并不好。

2.2 固膜传质阻力的判别

利用钢渣湿法对烧结烟气脱硫的过程中，液相中形成的SO2·H2O等与CaO、MgO在反应界面生成不溶于水的沉淀CaSO4与MgSO4。沉淀附着在悬浮钢渣表面，形成固膜阻力。虽然悬浮钢渣表面形成的颗粒层会产生固膜阻力，但固体中的扩散系数大致为（10-11）～（10-19）m2/s-1，远远小于气膜中的扩散系数（10～50m2/s-1），所以，固膜阻力非常低，其对整个传质过程的影响可忽略不计。

2.3 脱硫后副产物的处理

烧结烟气脱硫后的尾液呈酸性状态，将其存放于海洋地区的盐碱地，对土壤的改良具有突出的效果。同时，用作脱硫剂后，钢渣中的f-CaO和MgO含量大幅度降低，减少了钢渣再利用时因膨胀所引起的风险，为再次利用创造了良好的条件。以钢渣作为脱硫剂，其脱硫产物中石膏的含量高达70%以上，能够用作水泥的缓凝剂。

3 产业化应用存在的问题及解决办法

3.1 钢渣研磨困难

钢渣湿法烟气脱硫，对钢渣的粒度要求较高，因此需要对钢渣进行较细的研磨。但是如果钢渣在除铁过程中不能够完全除净，会导致磨细过程中能耗过高。钢渣中约含有1%-10%的单质铁，其硬度比较大，且脱除困难，造成钢渣在细磨过程中能耗较高。以钢渣的循环除铁工艺为基础，研制开发复合型助磨改性剂以及超细化粉磨技术，可以达到钢渣细磨和高效活化的目的。

3.2 烟气携带液滴严重

湿法钢渣烟气脱硫过程中，烧结烟气会与脱硫剂浆液深度接触，使烟气上升过程中携带大量小液滴，这些小液滴在上升过程中不仅会在烟道和烟囱中沉降，引起底部积水，并且其本身也溶有固体物，会导致排放烟气中的含尘量增加。应设置具备一定除雾除尘能力的除雾设备，使烟气携带的小液滴被去除后，再通过烟囱排入大气。

3.3 烟气腐蚀问题

烧结烟气在与脱硫浆液接触的过程中，浆液中的烟气量接近饱和，水汽在后路冷凝下来。尽管在钢渣烟气脱硫过程中绝大部分SO2被吸收消耗，但并不能完全去除，残留的SO2会与冷凝液接触，使其具有一定的酸性，对净烟道和烟囱产生露点腐蚀。需要对净烟道和烟囱进行合理的防腐处理来解决这一问题。

4 结语

①随着节能减排要求不断提高，企业降本增效的压力也不断加大，烧结烟气脱硫将成为钢渣综合利用的主要途径之一；②钢渣在湿法工艺条件下与烧结烟气中SO2反应的扩散传质阻

力主要集中在气膜内，固膜与液膜传质阻力对反应速率影响较小。通过降低气膜阻力的方法能够有效减小传质阻力，提高反应速率；③钢渣烧结烟气脱硫产物可用于改良土壤，还可用作生产水泥的缓凝剂；④钢渣烧结烟气技术存在含铁钢渣难以研磨、脱硫后烟气大量带水和脱硫后烟气腐蚀设备等问题，可以通过研发复合型助磨改性剂、加装高效除雾装置和对脱硫后路进行有效防腐的方法来解决。

参考文献：

[1]任奇，王颖杰，李双林.钢渣处理与综合利用技术[J].钢铁研究，2012（01）：54-57.

[2]张朝晖，廖杰龙，巨建涛等.钢渣处理工艺与国内外钢渣利用技术[J].钢铁研究学报，2013（7）：1-4.