钢渣脱硫.ppt

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钢渣法烧结烟气脱硫技术钢渣法烧结烟气脱硫技术张张凡凡内内容容三三、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二、钢渣特性及脱硫机理二、钢渣特性及脱硫机理一、钢铁行业二氧化硫污染与控制现状一、钢铁行业二氧化硫污染与控制现状五五、成果成果四四、钢渣脱硫实验研究及可行性分析钢渣脱硫实验研究及可行性分析一、一、钢铁行业二氧化硫污染钢铁行业二氧化硫污染与控制现状与控制现状我国钢铁行业二氧化硫污染状况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。

国内外烧结烟气脱硫技术发展现状及趋势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，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）石灰石灰-石膏法石膏法优势：

脱硫效率高（9095%），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）氨氨-硫酸铵法硫酸铵法优势：

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。

典型烧结烟气脱硫技术优缺点（3）循环流化床法循环流化床法优势：

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烧结烟气脱硫的主要技术难题

（1）成熟度低）成熟度低我国与国外有很大差别，我国钢铁铁矿石来源变化大，钢铁烧结烟气含硫高，国外的烧结烟气脱硫技术不太适合我国国情；燃煤电厂和烧结厂的工况和烟气成分差异巨大，燃煤电厂成熟的脱硫技术不能简单移植到钢铁企业烧结烟气脱硫上；烧结与电力两行业相比，自动化及管理水平有较大差距。

（2）烧结烟气的特殊性）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/Nm35000mg/Nm3。

温度变化大，一般为80180。

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烧结烟气脱硫的主要技术难题烧结烟气脱硫的主要技术难题烧结烟气脱硫的主要技术难题（3）投资和运行费用高）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。

烧结烟气脱硫的发展趋势烧结烟气脱硫的发展趋势工艺布置灵活、占地面积小、工况适时控制、投资省、运营成本低、二次污染小、副产物综合利用价值高是烧结烟气脱硫技术的发展方向。

以废治废的脱硫技术：

以废治废的脱硫技术：

钢铁行业生产过程中产生大量转炉、电炉钢渣，大多数呈碱性，其中高含量的氧化镁造成其不能在水泥中大量添加，用其脱硫后可使其碱性和镁含量减低，扩展其在水泥中用量，既可以废制废又可资源化。

二、钢渣特性及脱硫机理二、钢渣特性及脱硫机理钢渣利用现状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目前我国钢渣利用率不足足10%，已成为制约我国钢铁行业可持续发展的瓶，已成为制约我国钢铁行业可持续发展的瓶颈之一。

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。

钢渣的特性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。

钢渣的特性钢渣的特性钢渣经过处理，消除因f-CaO引起的膨胀崩坏等因素后，多用于土地填埋或水泥等建筑材料。

但这种利用方式首先需要做前期处理，而且也没有充分利用到钢渣中的有效成分，是对资源的极大浪费。

钢钢渣渣中中含含有有大大量量的的CaO，遇遇水水后后呈呈强强碱碱性性，因因此此可可用用来来脱脱除除烟烟气气中中SO2等等酸酸性性气气体体，符符合合以以废废治治废废的的发展方向。

发展方向。

厂名SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOFeOMnOP2O5fCaO碱度首钢14.910.43.944.010.013.31.11.31.82.7本钢16.012.33.040.59.27.31.30.62.82.5唐钢15.412.72.540.39.114.11.91.11.82.5太钢14.28.82.947.89.313.31.10.61.63.1马钢11.56.52.141.37.315.81.81.112.83.3鞍钢15.410.72.439.311.016.51.30.72.02.4南钢17.27.41.540.18.816.92.01.54.32.2韶钢18.47.53.040.83.115.55.41.38.62.1我国部分钢厂转炉钢渣的化学成分（%）钢渣的化学成分主要有CaO、SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、f-CaO、MnO和P2O5等，部分钢渣中还含有V2O5和TiO2。

钢渣的化学成分钢渣的化学成分钢渣脱硫机理钢渣脱硫机理钢渣中含有4050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。

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。

（1）初始阶段初始阶段

（2）过渡阶段过渡阶段钢渣中的CaO已接近反应完全，pH值降低到Fe2+、Fe3+开始溶出，但这些活性组分含量都很低，此时接近于清水吸收。

其主要反应如下：

SO2+H2OH2SO3H2SO3H+HSO32H+SO32pH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+H2OFe2O3+6H+2Fe3+3H2OFe2+、Fe3+与溶于水中的SO32、O2等发生一系列反应。

Fe2+SO32FeSO32Fe3+3SO32Fe2（SO3）3FeSO3+1/2O2FeSO4Fe2（SO3）3+3/2O2Fe2（SO4）32FeSO4+SO2+O2Fe2（SO4）3Fe2（SO4）3+SO2+2H2O2FeSO4+2H2SO4此过程中，Fe2+、Fe3+的溶出是控制关键。

（3）中间稳定阶段中间稳定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。

（4）结束阶段结束阶段三三、钢渣法烧结烟气脱硫装置钢渣法烧结烟气脱硫装置工艺流程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图钢渣经“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：

（1）钢渣吸收剂制备系统钢渣吸收剂制备系统钢渣制备工艺流程图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。

（2）吸收塔系统吸收塔系统吸收塔系统流程图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。

（3）脱硫副产物处理系统脱硫副产物处理系统脱硫副产物处理系统流程图（4）控制系统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。

控制系统流程图四四、钢渣脱硫实验研究及可行钢渣脱硫实验研究及可行性分析性分析钢渣和钢渣和CaCO3作为脱硫剂的比较作为脱硫剂的比较

（1）脱硫效率随）脱硫效率随PH值的变化值的变化4567891011121355%60%65%70%75%80%85%90%95%100%钢渣CaCO3钢渣法脱硫实验研究结果钢渣法脱硫实验研究结果钢渣和钢渣和CaCO3作为脱硫剂的比较作为脱硫剂的比较

（2）排放浓度随时间变化）排放浓度随时间变化0612182430364248546050100150200250300350400450500550600钢渣CaCO3钢渣法脱硫实验研究结果钢渣法脱硫实验研究结果结论：

结论：

利用钢渣作为脱硫剂脱除烟气中的二氧化硫气体，具有比较高的脱硫效率；钢渣作为脱硫剂完全可以替代石灰石；钢渣的磨制是其作为脱硫剂的难点；钢渣磨制后为脱硫后副产物的资源化利用奠定了基础；钢渣法脱硫实验研究结果钢渣法脱硫实验研究结果烧结机选择脱硫工艺时需经过技术经济等多方面的综合比较，根据具体情况选择适合的脱硫技术。

湿法和干（半干）法脱硫用于烧结机脱硫在技术上都是可行的，但从经济的角度考虑，脱硫装置投资约占烧结机总投资的2050，吨烧结矿脱硫运行成本514元，运行费用都很高，给企业增加较大负担。

因此，因此，考虑降低脱硫的投资和运行费用是非常重要的。

考虑降低脱硫的投资和运行费用是非常重要的。

烧结机脱硫技术选择方向：

烧结机脱硫技术选择方向：

钢渣作脱硫剂的经济性：

钢渣作脱硫剂的经济性：

湿法是目前应用最广的烟气脱硫技术，其中使用最多的吸收剂是石灰石/石灰，但由于中国大部分地区的石灰杂质含量很高，产生的石膏纯度低，利用价值低，基本上作废物处理，使得在脱硫的同时又产生了大量的固使得在脱硫的同时又产生了大量的固体废弃物。

体废弃物。

我国钢渣碱性物质含量高，产生和堆放量大，对周围生态环境造易成污染，做脱硫剂不仅可降低烟气中二氧化硫对环境的污染，节约脱硫成本，降低脱硫过程的运转费用，而且使工业废物得到了综合利用，达到使工业废物得到了综合利用，达到“以以废治废废治废”的目的。

的目的。

钢渣法脱硫主要优势：

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