罗永峰
陕西有色榆林新材料集团有限责任公司 陕西 榆林719000
摘要：经济在迅猛发展，社会在不断进步，近几年由于国家环保政策力度的加大，电解铝行业面临着脱硫的问题。致使很多企业将其他行业的脱硫技术移植到电解铝行业，造成资源的浪费以及工艺的不合理。本文就目前我国电解铝烟气脱硫现况进行简单介绍，并对存在的问题进行分析和对比，同时介绍了新型电解铝烟气脱硫技术的工艺原理，为电解铝厂烟气脱硫在选用技术路线方面提供参考。
关键词：电解铝；二氧化硫；烟气治理；半干法脱硫；湿法脱硫
引言
铝是应用广泛的一种金属，电子行业、电器行业、轻工业、机械制造等行业都离不开铝。电解铝就是通过电解得到的铝，电解铝工业也成为关系到国计民生的重点工业。现代电解铝工业生产采用冰晶石－氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950～970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，产出铝液，既电解铝生产。
1工艺流程
脱硫装置运行时，烟气通过位于吸收塔中部的入口烟道进入塔内。烟气进入塔内后向上流过喷淋段，以逆流方式与喷淋下来的石灰石浆液接触。烟气中的SO2被石灰石浆液吸收并发生化学反应，在吸收塔下部反应池内被鼓入的空气强制氧化，最终生成石膏晶体。在吸收塔上部，脱硫后的烟气通过除雾器除去夹带的液滴后，从吸收塔塔顶部烟囱（70m）离开。脱硫装置所需石灰石吸收剂浆液由石灰石粉制浆，由泵送至吸收塔后进行吸收反应。脱硫反应后所产生的石膏浆液由泵送至石膏浆液旋流站进行初步脱水，再经真空皮带脱水机二次脱水后成为副产物石膏，产品送至石膏库储存。
2电解铝烟气二氧化硫治理技术
2.1塔外增湿循环半干法脱硫
塔外增湿循环半干法脱硫做为新型电解铝烟气脱硫技术，具有显著的优势。烟气入口设计在脱硫塔中下部，入口处装有专门设计的脱硫塔搅拌装置。含有较多活性的石灰CaO或Ca（OH）2成份的循环灰经给料机和喷射器，投入脱硫塔参与脱硫反应。携带脱硫剂的烟气在脱硫塔内向上流动，在运动过程中Ca（OH）2与水、SO2进行系列反应，生成CaSO3和CaSO4等副产物。反应后的脱硫灰随烟气进入布袋除尘器，经布袋除尘器捕捉，沉积在除尘器底部的灰斗内。除尘器灰斗下部设有出料口，直接进入螺旋输送机、加湿装置。在除尘器灰斗出料口安装变频给料装置，以控制进入脱硫塔的脱硫灰量。在塔内部脱硫工艺参数条件下，少部分大粒径颗粒落入脱硫塔灰斗内，通过脱硫塔灰斗底部设置的喷射器输送的循环灰直接送入至脱硫塔内继续参与脱硫反应，使脱硫灰中的有效成分得以循环利用。净化后的烟气由引风机送至烟囱达标排放。新料采用石灰或消石灰，在脱硫装置侧加入。在脱硫塔灰斗底部设有排灰装置，失效的脱硫灰作为脱硫副产物由排灰装置排出至副产物仓，经副产物仓定期排至密封罐车外运。
2.2采用电解烟气末端治理技术
从目前国内电解铝企业实际运行调查情况看，由于受到治理技术、投资运行成本等各种因素的影响，多数电解铝企业对其产生的二氧化硫尚无治理与控制，从而造成二氧化硫直接排放的污染现状。纵观当今，绝大多数电解铝企业电解烟气净化采用氧化铝干法净化治理工艺，仅对烟粉尘和氟化物去除效果较好，通常除尘效率≥99%、除氟效率≥98%，而不能脱除烟气中的二氧化硫。自我国环境保护“十一五”规划以来，已将二氧化硫作为一项国控指标削减，故实现电解铝生产二氧化硫减排意义重大。近年来，国内有少数电解铝企业开始探索和研究电解烟气脱硫脱氟除尘一体化技术。
2013年，云南某电解铝企业建成“电解铝烟气脱硫脱氟除尘一体化工业试验示范装置”，脱硫效率≥90%，在减少二氧化硫排放、改善环境质量的同时，将烟气中的二氧化硫转化为硫酸铵化肥产品，真正意义上实现了资源循环利用。2014年，上述工艺作为一项电解铝生产烟气净化技术，列入了国家环境保护部发布的《2014年国家鼓励发展的环境保护技术目录(工业烟气治理领域)》，鼓励电解铝企业应用和推广。为了减排二氧化硫，可采用国家鼓励发展的电解铝烟气脱硫脱氟除尘一体化技术，达到二氧化硫、烟粉尘和氟化物同时减排的目的。
2.3氟化铝络合物有“毒”之解决之道
（1）所谓的“毒”在哪？众所周知，在电解氧化铝的反应过程中会产生氟化铝化合物，而脱硫系统中用于吸收SO2、烟尘的吸收剂则是石灰石。当氟化铝化合物进入吸收塔浆池后，浆液中的Al3+和F-在低pH值环境下形成络合物，包覆在石灰石颗粒表面，强烈阻碍石灰石的溶解，导致石灰石溶解闭塞；从而产生所谓的“浆液中毒”。（2）解“毒”良药—LKM-RMP烟气治理技术：LKM-RMP烟气治理技术的核心在于将传统石灰石-石膏湿法脱硫的浆池区域进行了pH值明显分区。吸收塔浆池部分布置有pH调节器和射流搅拌系统，通过两者的相互配合，使得浆液区PH调节器上部分pH可维持在4.9-5.5，用以加强CaSO3及Ca(HSO3)2的氧化生成石膏；而下部分pH可维持在5.5-6.3，用以喷淋反应，提高烟气中SO2脱除效率。吸收区及氧化区浆液PH差值可稳定保持在0.3-0.8，这样不同的酸碱性形成的分区效果，就可实现“双区”的运行目的。含氟化铝络合物的烟气从吸收塔中部进入塔后，浆池上部氧化区对其形成足够的缓冲。而吸收剂是从浆液底部加入，保证浆池下部维持一个较高的pH值；促使氟化铝络合物快速溶解，也就不会造成石灰石浆液的封闭，难以溶解。
2.4循环流化床半干法脱硫
烟气从脱硫塔底部进入，经脱硫塔底文丘里结构加速后与加入的吸收剂（电石渣）、循环灰及水发生反应，除去烟气中的SO2、SO3、HCl、HF、重金属、有机物等多种污染物。烟气中夹带的吸收剂和循环灰，在通过脱硫塔下部的文丘里管时，受到气流的加速而悬浮起来，形成激烈的湍动状态，使颗粒与烟气之间具有比其他工艺更大的相对滑落速度，颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新，从而极大地强化了气固间的传热、传质。同时为了达到最佳的反应温度，通过向脱硫塔内喷水，使烟气温度冷却到露点温度以上10℃～20℃左右。携带大量吸收剂和反应产物的烟气从脱硫塔顶部侧向下行进入脱硫布袋除尘器，进行气固分离。
结语
国家和各地区对于电解铝烟气含硫的排放标准越来越严格，电解铝烟气脱硫工艺技术研发已势在必行，具有脱硫脱氟除尘一体、投资运行成本低、安全稳定等特点的石灰石-石膏钙法脱硫技术，是未来电解铝烟气脱硫发展趋势，需合理利用产生的含氟石膏渣。
参考文献
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