一种利用自产废渣脱除镍铁合金冶炼废气中二氧化硫的方法

摘要

本发明公开了一种利用自产废渣脱除镍铁合金冶炼废气中二氧化硫的方法，属于镍铁合金废渣综合利用领域。本发明利用镍铁合金冶炼废渣制成的多孔颗粒材料，吸收冶炼烟气中的二氧化硫等酸性气体同时将经反应后多孔颗粒材料输送至再生回转窑进行高温分解再生；再生后的颗粒材料返回脱硫回转窑使用，再生产生的浓缩酸性气体经除尘后，采用水吸收制取副产稀酸，尾气通入脱硫窑与冶炼废气一起深度脱硫后排放。本发明充分利用冶炼废渣中存在的MgO进行冶炼烟气干法脱硫反应，实现废渣的厂内循环利用，提高了资源利用效率，同时显著减少了烟气脱硫过程的药剂投加量，降低了企业运行成本，减少了二次污染。

说明书

技术领域

本方法涉及镍铁合金废渣综合利用，特别涉及一种利用自产废渣脱除镍铁合金冶炼废气中二氧化硫的方法。

背景技术

近年来，随着不锈钢行业迅猛发展，镍铁合金的需求量和生产规模不断增加，同时随着硫化镍矿的资源逐渐枯竭，红土镍矿的使用成为趋势。由于红土矿镍含量低，因此冶炼过程中排放的废渣量相当巨大，成为摆在镍铁合金企业和当地区域的一大难题，给镍铁冶炼的可持续发展带来严峻挑战。

红土矿镍铁合金冶炼废渣的主要成分是SiO₂(约52％)、MgO(约32％)、FeO(约7.3％)，其可回收有价金属少，同时具有镁高钙低，活性差；抗压强度大，磨细能耗大和成本高等特点。目前的废渣处理方式主要以堆存、填埋为主，不仅占用大量的土地资源，还严重污染环境。制造建材原料、矿物棉、微晶石是目前镍铁废渣综合利用研究的主要方面，但上述都只利用了废渣的物理性能，而对渣中的MgO等化合物未实现充分利用，利用效率不高。

RKEF(回转窑-矿热炉-转炉)技术是目前国内广泛采用的镍铁合金冶炼工艺，冶炼工艺废气主要包括矿热电炉废气、回转窑废气，污染物主要为SO₂、NOx、烟尘、Ni及其化合物、Cr及其化合物等。回转窑排出的烟气温度为300℃，含有大量烟尘，一般经混风降温至150℃左右，通过除尘、脱硫后排放。矿热电炉排出的烟气温度约950℃，经过余热锅炉回收余热和除尘、脱硫后排放。

目前国内常用的有色金属冶炼烟气脱硫技术可分为湿法和干法两种。应用较为广泛的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、废碱液吸收法、钠碱法等。石灰石-石膏法以石灰石或石灰浆液与烟气中的SO₂发生化学反应，生成石膏。钠碱法主要是利用碱液和烟气中的SO₂反应。湿法烟气脱硫反应过程快、吸收效果好，但都需要额外投加吸收剂，从而增加企业运行成本，且反应废弃物易造成二次污染。干法脱硫主要有活性焦脱硫、荷电干粉喷射脱硫、电化学法脱硫等，不存在废水、废渣二次污染问题，但由于技术和脱硫效果的原因，尚未大面积推广应用。

专利：CN201210415270中提到一种循环氧化一体结构的氧化镁法烟气脱硫工艺，该方法去掉了传统氧化镁浆洗-再生法脱硫中的氧化镁再生工序，增加清液返回、滤液回收工序，提高了资源利用率，克服了传统氧化镁湿法脱硫中氧化镁再生率低的缺点。上述专利以及类似专利皆以氧化镁湿法脱硫为主，需要投加氧化镁粉剂，最终都会产生大量含水硫酸镁，再生能耗大，运行成本高。

本方法通过利用废渣中已经存在的MgO进行冶炼烟气干法脱硫反应，能够大大节省烟气脱硫过程的药剂和水投加量，降低氧化镁再生过程的能耗，并且实现废渣的厂内循环利用，提高资源利用效率。

发明内容：

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中对于镍铁合金废渣综合利用所产生的问题，本方法提供一种利用自产废渣脱除镍铁合金冶炼废气中二氧化硫的方法，通过对镍铁合金废渣综合利用，同时处理冶炼烟气SO₂和循环利用冶炼废渣的工艺，减少药剂的投加和废水、废渣的排放。

2.技术方案

一种利用自产废渣脱除镍铁合金冶炼废气中二氧化硫的方法，其步骤包括：

(1)将镍铁合金冶炼自产废渣的多孔颗粒材料从脱硫回转窑顶部装入，冶炼废气从底部进入脱硫回转窑，进行逆流反应；

(2)将步骤(1)的废气从脱硫回转窑顶部排出，进入电除尘装置，除尘后排入烟囱；

(3)将步骤(1)使用后的多孔颗粒材料从脱硫回转窑的窑底排出，一小部分送至堆场外排或做其他利用，剩余的大部分输送至再生回转窑；

(4)将步骤(1)使用后的多孔颗粒材料在再生回转窑中进行1000-1200℃高温分解，主要反应有：

MgSO₃→MgO+SO₂

(5)将步骤(4)产生的浓缩酸性气体经除尘后进入吸收塔，采用水喷淋吸收得到副产稀酸；

(6)将步骤(4)再生后的多孔颗粒材料返回脱硫回转窑，循环使用；

(7)将步骤(5)产生的尾气通入脱硫回转窑，与冶炼废气一起进一步深度脱硫。

3.有益效果：

本发明的有益效果在于：

(1)本发明利用镍铁冶炼废渣制得的多孔材料进行烟气脱硫，为废渣的综合利用提供了新的思路和方向，提高了资源利用效率，降低对环境的污染；

(2)相比传统的氧化镁湿法脱硫，使用本发明提供的脱硫方法能够大大节省脱硫过程的药剂和水投加量，降低氧化镁再生过程的能耗和企业运行成本；

(3)相比传统的废渣综合利用途径，本发明实现了废渣的厂内循环利用，显著降低了交通运输成本和运输过程中的环境污染；

(4)利用镍铁冶炼废渣制得的多孔材料进行烟气脱硫，脱硫率达到90％以上。

附图说明：

图1为利用自产废渣脱除镍铁合金冶炼废气中二氧化硫的方法的流程图。

具体实施方式：

实施例1：

一种利用自产废渣脱除镍铁合金冶炼废气中二氧化硫的方法，如图1所示：其步骤包括：

(1)将镍铁合金冶炼自产废渣的多孔颗粒材料从脱硫回转窑顶部装入，多孔颗粒材料加入量为60kg/h，冶炼废气(72000m³/h，SO₂浓度290mg/m³)从底部进入脱硫回转窑，进行逆流反应10h；

多孔颗粒材料为镍铁合金冶炼自产废渣的多孔颗粒材料，其包括SiO₂、MgO和FeO。

(2)将步骤(1)的反应产生的废气从脱硫回转窑顶部排出，进入电除尘装置，除尘后排入烟囱进行排放；经检测除尘后尾气中SO₂浓度20mg/m³，脱硫率为93.1％；

(3)将步骤(1)使用后的多孔颗粒材料从脱硫回转窑的窑底排出，一小部分送至堆场外排或做其他利用，使用后的80％多孔颗粒材料送至再生回转窑；

(4)将步骤(1)使用后的多孔颗粒材料在再生回转窑中进行高温分解，控制温度1000℃，主要反应有：

MgSO₃→MgO+SO₂

(5)将步骤(4)产生的酸性气体进入电除尘装置，除尘后通入吸收塔，采用水喷淋吸收得到副产稀酸；

(6)将步骤(4)再生后的多孔颗粒材料返回脱硫回转窑，循环使用；

(7)将步骤(5)产生的酸性尾气通入脱硫回转窑，与冶炼废气一起进一步深度脱硫。

再生后的颗粒材料返回脱硫回转窑循环使用，再生窑产生的浓缩酸性气体经除尘、水喷淋吸收得到副产稀酸。

所述步骤(1)中的镍铁合金冶炼自产废渣的多孔颗粒材料，多孔颗粒材料的制备方法，其步骤为：将高温状态下的镍矿炉渣送入调制电炉，控制调制电炉温度1350℃-1450℃；保温1350℃-1450℃，进入熔体流槽；将高温熔体经流槽注入传送带上的成型模具中，使其成形；将成形高温粒化材料在换热室中进行换热，材料固化冷却至低温后，得到颗粒材料成品。

所制备得到的颗粒材料比表面积0.8m²/kg，堆积密度500kg/m³，MgO占多孔颗粒材料质量30％，MgO、FeO、CaO含量之和占总重45％，SiO含量占多孔颗粒材料质量总重50％，余量为Al₂O₃、Cr₂O₃，约占5％。

所述步骤(2)和步骤(5)中除尘，所涉除尘装置为四电场电除尘装置。

步骤(2)中出口尾气SO₂浓度20mg/m³，脱硫率为93.1％，脱硫后的烟气经电除尘器除尘后进入烟囱排放。

实施例2

步骤同实施例1，不同在于步骤(1)中冶炼废气(72000m³/h，SO₂浓度350mg/m³)进入脱硫回转窑，颗粒材料加入量为74kg/h，进行逆流反应9h；

步骤(2)中出口尾气SO₂浓度21mg/m³，脱硫率为94％，脱硫后的烟气经电除尘器除尘后进入烟囱排放。

步骤(4)中控制温度1100℃。

实施例3

步骤同实施例1，不同在于步骤(1)中冶炼废气(40000m³/h，SO₂浓度290mg/m³)进入脱硫回转窑，颗粒材料加入量为35kg/h；步骤(2)中出口尾气SO₂浓度11.6mg/m³，脱硫率为96％，脱硫后的烟气经电除尘器除尘后进入烟囱排放。步骤(4)中控制温度1200℃；多孔颗粒材料的制备方法，其步骤还包括向调制电炉添加MgO；加热保温，使所添加的MgO和镍铁合金冶炼废渣熔解并均匀混合，进入熔体流槽，得到高温熔浆，其中废渣与调整剂的质量比为100:20。

实施例4

步骤同实施例1，不同在于步骤(1)中冶炼废气(72000m³/h，SO₂浓度400mg/m³)进入脱硫回转窑，颗粒材料加入量为90kg/h，进行逆流反应8h；

步骤(2)中出口尾气SO₂浓度22mg/m³，脱硫率为94.5％，脱硫后的烟气经电除尘器除尘后进入烟囱排放。

实施例5

步骤同实施例1，不同在于步骤(1)中冶炼废气(72000m³/h，SO₂浓度200mg/m³)进入脱硫回转窑，颗粒材料加入量为45kg/h；

步骤(2)中出口尾气SO₂浓度16mg/m³，脱硫率为92％，脱硫后的烟气经电除尘器除尘后进入烟囱排放。