钢渣脱硫

脱硫副产物处理系统流程图
（4） 控制系统
脱硫控制系统在设计上采用分散控制、集中管理， 整个系统结构紧凑、技术先进、适应性强、经济合理、
可靠性高、可操作和可维护性好。
控制系统流程图
四、钢渣脱硫实验研究及可行 性分析
钢渣法脱硫实验研究结果
钢渣和CaCO3作为脱硫剂的比较
（1）脱硫效率随PH值的变化
我国部分钢厂转炉钢渣的化学成分(%)
厂名 首钢 本钢 唐钢 太钢 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO 14.9 16.0 15.4 14.2 10.4 12.3 12.7 8.8 3.9 3.0 2.5 2.9 44.0 40.5 40.3 47.8 MgO 10.0 9.2 9.1 9.3 FeO 13.3 7.3 14.1 13.3 MnO P2O5 f-CaO 碱度 1.1 1.3 1.9 1.1 1.3 0.6 1.1 0.6 1.8 2.8 1.8 1.6 2.7 2.5 2.5 3.1
典型烧结烟气脱硫技术优缺点
（3） 循环流化床法
优势：该法占地面积小、耗水量小、无腐蚀，不需要废 水处理、脱硫剂容易获得、投资费用较低。 劣势：脱硫效率较低，运行不稳定，副产物不易利用。
（4） 活性炭法
优势：占地面积小、副产物可利用、不产生二次污染。
缺势：不适合低浓度含硫烟气，投资及运行费用高。
烧结烟气脱硫的主要技术难题
100% 95%
90% 85% 80% 75% 70%
65% 60% 55% 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 钢渣 CaCO3
钢渣法脱硫实验研究结果
钢渣和CaCO3作为脱硫剂的比较
（2）排放浓度随时间变化
600 550 500 450 400 350 300 250 钢渣 CaCO3
国内外烧结烟气脱硫技术发展现状及趋势
国外烧结烟气脱硫技术起步较早，经过几十年的发
展，脱硫技术已日趋成熟。从脱硫工艺来看，湿法、半 干法、干法都有成功的业绩，其中应用最成熟的是石灰 石—石膏法。近年来，日本已率先开始应用钢渣作为脱 硫剂的研究，并已取得一定成果。 我国钢铁企业烧结烟气脱硫的研究和应用起步较晚 ，2005年才开始进行烧结烟气脱硫工作。据不完全统计
量都很低，此时接近于清水吸收。其主要反应
如下： SO2+H2O → H2SO3 H2SO3 ↔ H++HSO3−↔2H++SO32-
(3) 中间稳定阶段
pH值越来越低，Fe2+、Fe3+不断生成，此阶段反应的 活性组分以FeO、Fe2O3为主，其主要可能的反应如下：
FeO+2H+ ↔ Fe2++H2O Fe2O3+6H+ ↔ 2Fe3+ +3H2O Fe2+、Fe3+与溶于水中的SO32-、O2等发生一系列反应。 Fe2+ + SO32- ↔ FeSO3 2 Fe3+ + 3SO32- ↔ Fe2(SO3)3 FeSO3+1/2O2 ↔ FeSO4 Fe2(SO3)3+3/2O2 ↔ Fe2(SO4)3 2FeSO4+SO2 +O2↔ Fe2(SO4)3 Fe2(SO4)3+SO2 +2H2O↔ 2FeSO4+2H2SO4 此过程中，Fe2+、Fe3+的溶出是控制关键。
马钢
鞍钢 南钢 韶钢
11.5
15.4 17.2 18.4
6.5
10.7 7.4 7.5
2.1
2.4 1.5 3.0
41.3
39.3 40.1 40.8
7.3
11.0 8.8 3.1
15.8
16.5 16.9 15.5
1.8
1.3 2.0 5.4
1.1
0.7 1.5 1.3
12.8
2.0 4.3 8.6
，目前已建和在建的烧结烟气脱硫装置约150余台套。
典型烧结烟气脱硫技术优缺点
（1） 石灰-石膏法
优势：脱硫效率高（90-95%），系统稳定可靠，脱硫 剂价格便宜。 不足：占地面积大，投资及运行费用高，副产物脱硫 石膏应用途径有待进一步拓宽。
（2） 氨-硫酸铵法
优势：反应速度快，吸收剂利用效率高，系统助力小， 占地面积相对较小。 不足：氨易挥发，易溢出，形成二次污染并存在安全 隐患；脱硫生成物硫铵质量差，难以资源化利用。
含有重金属、二噁英等。
这些特点都在一定程度上增加了烧结烟气二氧化硫 治理的难度。
烧结烟气脱硫的主要技术难题
（3）投资和运行费用高
投资方面：烧结烟气脱硫设施投资占烧结机总投资 的20%～30%，每个烧结脱硫项目的投资金额从2000
万～2亿元不等，主要影响因素有烧结机面积大小、现场
条件和脱硫技术的选择等。从国内已实施建设的太钢、 石钢、柳钢、济钢和郉钢等几个项目的情况看，项目造 价在4000万～8000万元之间。烧结烟气脱硫的运行费用 也很高，国家又未出台相应的补助政策，巨大的费用支 出是多年来烧结烟气脱硫不能有效开展的重要因素之一。钢渣法烧结烟气脱硫技术 Nhomakorabea张
凡
内
容
一、钢铁行业二氧化硫污染与控制现状
二、钢渣特性及脱硫机理
三、钢渣法烧结烟气脱硫装置工艺流程 四、钢渣脱硫实验研究及可行性分析 五、成果
一、钢铁行业二氧化硫污染
与控制现状
我国钢铁行业二氧化硫污染状况
我国重点钢铁企业二氧化硫排放量约175万吨， 约占全国工业二氧化硫工业排放量的8.8％，位居 全国工业二氧化硫排放总量笫三位。烧结工序排放 的二氧化硫约占钢铁生产总排放量的70％以上，是 钢铁行业实现二氧化硫污染减排的关键也是政府和 企业关注的减排热点和难点。
统、（4）烟气系统及控制系统。系统工艺流程图如
下:
钢渣法烧结烟气脱硫装置工艺流程图
(1)钢渣吸收剂制备系统
钢渣经“破碎—筛分—磁选、破碎—湿磨—磁选、
钢铁渣超细磨”等工艺条件，其粒度要达到较大的比 表面积的同时，其吸收二氧化硫的残渣与水泥添加剂
的粒度相匹配。流程图如下图：
钢渣制备工艺流程图
（2） 吸收塔系统
独有的滤泡发生器会在塔内产生大量的细密气泡， 使气液两相得以充分接触，烟气同时被浆液冷却并达到 饱和，烟气中的SO2等成分被吸收；再流经两层锯齿形 除雾器后除去所含雾滴；经洗涤和净化的烟气流出吸收 塔，通过净烟道进入烟囱排放。
吸收塔系统流程图
（3） 脱硫副产物处理系统
本系统改善了烟气中的微粒与液体的接触条件， 可以达到很高去除效率。脱硫后产生的残渣，很容易 进行脱水。脱硫残渣可直接制成高品质的水泥，也可 作为盐碱地的土壤改良剂，实现以废治废、变废为宝， 有力降低了烧结烟气的脱硫成本。
钢渣法脱硫主要优势：
1）具有较强的碱性可，作为脱硫剂用于处理烧结机 含SO2烟气；
2）钢渣中含有一定量的氧化性金属化合物，对于脱
硫副产物的氧化十分有利：
3）钢渣目前尚无其他用途，属于极其廉价的脱硫
剂，可大幅度降低烧结机烟气脱硫的运行费用； 4）钢渣磨制后为脱硫后副产物的资源化利用奠定了 基础； 5）废渣的综合利用符合国家的产业政策。
（2）烧结烟气的特殊性
◎ 风量变化大，幅度高达40%以上。
◎ SO2浓度变化大，400mg/Nm3～5000mg/Nm3 。
◎ 温度变化大，一般为80℃～180℃。 ◎ 水分含量大且不稳定，一般为10%～13%。 ◎ 含氧量高，一般为15%～18%。 ◎ 含有多种污染成分，除含有二氧化硫、粉尘外，还
(1) 初始阶段
由于pH值较高(一般为9左右)，钢渣中的 活性组分以CaO为主，可能还有一些如MgO 之类的活性金属氧化物，但是Fe的氧化物基 本不会溶解。此阶段的反应机理与石灰石—石
膏法类似，其化学反应机理具体可参阅石灰
石—石膏法脱硫的相关文献。
(2) 过渡阶段
钢渣中的CaO已接近反应完全，pH值降 低到Fe2+、Fe3+开始溶出，但这些活性组分含
3.3
2.4 2.2 2.1
钢渣脱硫机理
钢渣中含有40％～50％的氧化钙，利用钢渣 浆液为脱硫吸收剂与直接利用CaO或者CaCO3， 非常相似，但钢渣法也有与之不同的地方，钢渣中
含有的大量金属氧化物对其湿法脱硫的整个过程起
到重要作用，不容忽视。
利用钢渣为吸收剂湿法脱硫可分为四个过程：
初始阶段、过渡阶段、中间稳定阶段和结束阶段。
(4) 结束阶段
此时活性组分基本耗尽，以水的物理吸
收为主，其机理可参考第二阶段。
三、钢渣法烧结烟气脱硫装置 工艺流程
钢渣法烧结烟气脱硫装置工艺流程
钢渣法是一种类似于石灰石-石膏法的湿法脱硫
工艺，二者在流程设置上也比较相似。钢渣湿法脱
硫装置主要包括（1）钢渣吸收剂（钢渣浆液）制备
系统、（ 2 ）吸收塔系统、（ 3 ）脱硫副产物处理系
钢渣的特性
钢渣是钢铁生产过程中排出的固体废弃物。由
于各个企业采用的工艺、原料、炉型等各有区别，
其产生的钢渣成分也各不相同。一般而言，钢渣的
主要成分是硅、钙、铁等的氧化物，其矿物相主要
为硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）等，总量在
50%以上。
钢渣的特性
钢渣经过处理，消除因 f-CaO 引起的膨胀崩坏等
二、钢渣特性及脱硫机理
钢渣利用现状
目前我国钢渣堆积量达4亿吨，据保守估算每
年钢渣产生量约7500万吨，目前我国钢渣利用率不
足10%，已成为制约我国钢铁行业可持续发展的瓶
颈之一。
目前，钢渣的综合利用方向主要有回收废钢、
水泥、筑路材料及农业生产等几个方面，但钢渣的
成分波动大和硬度较大难磨的特点使其利用率不高。