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CN101480577A - 利用赤泥作为吸收剂的鼓泡法脱硫工艺 - Google Patents

利用赤泥作为吸收剂的鼓泡法脱硫工艺 Download PDF

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李永旺
张明
刘鹏程
吴树志
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Abstract

提供了利用赤泥作为吸收剂的鼓泡法脱硫工艺，它包括下列步骤：a)使所述的污染气体通过位于鼓泡塔上部的进气口进入鼓泡塔，与通过位于所述进气口下方的喷嘴喷入鼓泡塔的赤泥浆液和经由一端伸入赤泥浆液中的氧化风管通入的氧化气在鼓泡塔中接触，发生氧化和中和反应；b)由位于鼓泡塔中下部的排气口排出净化后的气体；c)由塔下方的排液管排出浆液，使该浆液进行沉淀而分离为浓浆液，其中让浓浆液进入堆场，让上清液返回鼓泡塔或进入下面的中和和再沉淀步骤；d)中和和再沉淀步骤：向分离后的上清液中加入石灰乳进行中和并且再沉淀而分离为浓浆液和上清液，让浓浆液进入堆场，让上清液返回氧化铝厂。本发明还提供了赤泥浆液在本发明的脱硫工艺中的用途。

Description

利用赤泥作为吸收剂的鼓泡法脱硫工艺
技术领域
本发明涉及一种利用氧化铝生产工艺过程中排放的废弃物赤泥作为脱酸性气体(特别是脱硫)吸收剂的鼓泡法脱酸性气体(特别是脱硫)工艺。
背景技术
氧化铝生产过程产生的工业废渣赤泥是一种严重的碱性污染源，因生产方法和铝土矿品位不同，每生产1吨氧化铝大约要产生1～2吨的赤泥。赤泥湿法排放，每吨赤泥伴有3～4m3废液，其质量浓度以Na2O计为2～7g/L。赤泥的存放不仅占用大量土地和农田、耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在于赤泥中的剩余碱能向地下渗透，造成地下水污染。由于赤泥特有的理化性质，其化学组成复杂，一直是氧化铝工业三废治理的重点和难点。在土地资源日趋紧张、环境保护日趋重要的当今社会，如何限制赤泥的环境危害，多渠道的综合治理赤泥已成为氧化铝企业健康发展的瓶颈。
目前国内普遍应用的湿法烟气脱硫技术所使用的吸收剂大多为石灰石，虽然石灰石价格低廉，但是在进入脱硫系统前需要磨制成粉状并加水制成浆液，这增加了脱硫运行成本。赤泥中含有大量的碱性物质，赤泥浆液pH值在12.5～13.0范围内，与二氧化硫有很强的反应活性。同时由于氧化铝生产的特点，外排赤泥的粒度很小，完全符合脱硫过程的粒度要求。因而，采用赤泥作为脱硫剂，具有节能、节水、减少石灰石资源消耗等多方面的现实意义。脱硫后生产的赤泥还可以作为生产水泥的原料，实现“以废治废、变废为宝”。
中国专利ZL200610200499.6和ZL200610098706.1分别报道了采用赤泥吸收烟气中SO2的工艺方法。两专利中采用的吸收塔型均为填料塔，虽然填料塔的气液接触面积较大，但是由于在运行过程中压降较大，增加了动力消耗，并且由于赤泥本身的性质，采用填料塔易出现结垢、堵塞等问题，严重时甚至会使系统停运。此外，由于赤泥脱硫后的浆液需要进行沉降浓缩，浓缩所得上清液部分回送到脱硫系统，部分回送到氧化铝厂。而回送到氧化铝厂的上清液由于经过脱硫系统，会含有一定量的亚硫酸盐和硫酸盐，易引起氧化铝厂管道设备结垢。
因此对现有的采用赤泥作为吸收剂的烟气脱硫技术进行改进，提高脱硫系统的运行稳定性和可靠性，避免赤泥脱硫对氧化铝厂产生负面影响，对推动节能减排和环境保护具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种利用氧化铝生产过程中排放的废弃物赤泥作为脱酸性气体(特别是脱硫)吸收剂的鼓泡法脱硫工艺，同时该工艺不影响氧化铝的正常生产。
具体地，本发明涉及一种脱酸性气体(特别是脱硫)方法，所述的脱硫方法利用鼓泡塔作脱硫装置和赤泥浆液作为脱硫剂来脱除污染气体中的SO2、SO3、HF、HCl或其它酸性气体或其混合物(特别是脱除含硫气体SO2、SO3)，该方法包括下列步骤：
a)使所述的污染气体通过位于鼓泡塔上部的进气口进入鼓泡塔，与通过位于所述进气口下方的喷嘴喷入鼓泡塔的赤泥浆液和经由一端伸入赤泥浆液中的氧化风管通入的氧化气在鼓泡塔中接触，发生氧化和中和反应；
b)由位于鼓泡塔中下部的排气口排出净化后的气体；
c)由塔下方的排液管排出浆液，使该浆液进行沉淀而分离为浓浆液，其中让浓浆液进入堆场，让上清液返回鼓泡塔或进入下面的中和和再沉淀步骤；
d)中和和再沉淀步骤：向分离后的上清液中加入石灰乳进行中和并且再沉淀而分离为浓浆和上清液，让浓浆液进入堆场，让上清液返回氧化铝厂。
在一种优选的实施方式中，所述的污染气体是含有SO2、SO3、HF、HCl或其它酸性气体或其混合物的烟气。更优选地，其中所述的污染气体是含有SO2、SO3或其混合物的烟气。
在一种优选的实施方式中，所述的氧化气是空气、氧气或其它含有氧气的气体。
在一种优选的实施方式中，所述的赤泥浆液的pH值在12.5～13.0范围内。
在一种优选的实施方式中，所述的氧化和中和反应在搅拌下进行。
在一种优选的实施方式中，所述的搅拌采用磁力搅拌器、机械搅拌器或超声波搅拌器进行。
在一种优选的实施方式中，所述的净化后的气体不含有或基本上不含有SO2、SO3、HF和HCl。更优选地，所述的净化后的气体不含有或基本上不含有SO2和SO3。
本发明还涉及鼓泡塔在除去污染气体中的SO2、SO3或其它酸性气体或其混合物中的用途。优选地，所述的污染气体是烟气。
本发明进一步涉及赤泥浆液在本发明所述的脱酸性气体(特别是脱硫)方法中的用途。
例如，脱硫工艺的原理为：
1)烟气流程：原烟气直接进入鼓泡塔，在塔内进行洗涤脱硫，脱硫后的净烟气排出脱硫塔。
2)氧化空气流程：氧化空气直接鼓入鼓泡塔浆液中，氧化空气中的烟气与浆液中的亚硫酸盐发生反应，将浆液中的亚硫酸盐氧化为硫酸盐。同时，未参与反应的空气从浆液中以气泡的形式离开浆液进入烟气中，随同烟气一起排出鼓泡塔。
3)浆液流程：氧化铝生产工艺产生的赤泥浆液作为脱硫吸收剂送入鼓泡塔，在鼓泡塔内与烟气中的二氧化硫发生反应，同时浆液的pH值降低，浆液中的碱性物质如Na2O、CaO、Al2O3、Fe2O3等与二氧化硫反应被消耗掉。为提高吸收剂的利用率，降低浆液输送系统的能耗，控制鼓泡塔内浆液的pH值为中性或者偏酸性。脱硫过程中，为维持浆液pH值，新鲜赤泥浆液不断地补充进入鼓泡塔内，脱硫反应后的浆液也不断地排出吸收塔进入沉淀浓缩装置。
沉淀浓缩装置将脱硫后的赤泥浆液浓缩，上清液部分返回脱硫系统，部分进入氧化铝厂生产系统。返回脱硫系统的上清液引入鼓泡塔中用于清洗塔内构件，以免塔内构件出现赤泥结垢现象。进入氧化铝生产系统的上清液，首先进入中和装置进行中和，提高上清液的pH值到碱性状态，同时将上清液中溶解的亚硫酸盐和硫酸盐沉淀析出，以避免其进入氧化铝生产系统引起管道设备结垢。采用添加石灰乳的方法进行中和，依据氧化铝厂要求进入其系统的水的pH值来确定石灰乳的加入量。中和后的浆液再次进行沉淀浓缩，浓缩后所得上清液直接进入氧化镁厂生产流程，两次沉淀的浓浆混合后被直接打入浓浆液堆场。
调节进入鼓泡塔的赤泥浆液的固含量为15～30％，较佳的是20％。将已配好浓度的赤泥浆液泵入鼓泡塔。鼓泡塔内鼓泡管的浸没深度(烟气喷口到液面的距离)为50～300mm，较佳值为100～250mm；鼓泡塔内浆液浓度为15～25％，较佳值为20～25％。优选地，使用本发明的方法进行脱硫后，浆液的pH值被控制在5～8的范围，较佳值为6.0～7.0。脱硫效率可达80～97％。
附图的简要说明：
图1是一个示意性地说明本发明的鼓泡法脱硫工艺的简图。
具体实施方式：
通过下列具体的实施例，参考说明书附图来举例说明本发明。然而，不应当把它们作为对本发明的保护范围的限定。
实施例1
脱硫装置入口烟气量为10000Nm3/h，SO2浓度为4000mg/Nm3，温度为120℃；赤泥吸收浆液pH值为12.5，浆液固含量为20％；鼓泡管的浸没深度为200mm，吸收塔内浆液pH值为5.0。在上述条件下，吸收塔出口SO2含量为300mg/Nm3，脱硫效率可达92.5％。
实施例2
脱硫装置入口烟气量为10000Nm3/h，SO2浓度为4000mg/Nm3，温度为120℃；赤泥吸收浆液pH值为12.5，浆液固含量为20％；鼓泡管的浸没深度为200mm，吸收塔内浆液pH值为6.0。在上述条件下，吸收塔出口SO2含量为250mg/Nm3，脱硫效率可达93.8％。
实施例3
脱硫装置入口烟气量为10000Nm3/h，SO2浓度为4000mg/Nm3，温度为120℃；赤泥吸收浆液pH值为12.5，浆液固含量为20％；鼓泡管的浸没深度为200mm，吸收塔内浆液pH值为7.0。在上述条件下，吸收塔出口SO2含量为200mg/Nm3，脱硫效率可达95％。

Claims (11)

1.一种利用鼓泡塔和赤泥浆液除去污染气体中的SO2、SO3、HF、HCl或其它酸性气体或其混合物的方法，它包括下列步骤：
a)使所述的污染气体通过位于鼓泡塔上部的进气口进入鼓泡塔，与通过位于所述进气口下方的喷嘴喷入鼓泡塔的赤泥浆液和经由一端伸入赤泥浆液中的氧化风管通入的氧化气在鼓泡塔中接触，发生氧化和中和反应；
b)由位于鼓泡塔中下部的排气口排出净化后的气体；
c)由塔下方的排液管排出浆液，使该浆液进行沉淀而分离为浓浆液，其中让浓浆液进入堆场，让上清液返回鼓泡塔或进入下面的中和和再沉淀步骤；
d)中和和再沉淀步骤：向分离后的上清液中加入石灰乳进行中和并且再沉淀而分离为浓浆液和上清液，让浓浆液进入堆场，让上清液返回氧化铝厂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述的污染气体是含有SO2、SO3、HF、HCl或其它酸性气体或其混合物的烟气。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述的污染气体是含有SO2、SO3或其混合物的烟气。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的氧化气是空气、氧气或其它含有氧气的气体。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的赤泥浆液的pH值在12.5～13.0范围内。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的氧化和中和反应在搅拌下进行。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述的搅拌采用磁力搅拌器、机械搅拌器或超声波搅拌器进行。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的净化后的气体不含有或基本上不含有SO2、SO3、HF或HCl。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的净化后的气体不含有或基本上不含有SO2和SO3。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中提供加入石灰乳而将浓浆液的pH值控制在在5～8，优选6.0～7.0的范围。
11.赤泥浆液在根据权利要求1-10中任意一项所述的方法中的用途。
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