連 娜，陳樹江，田 琳，李國(guó)華

（遼寧科技大學(xué) 高溫材料與鎂資源工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114000）

菱鎂礦浮選尾礦漿液的煙氣脫硫性能

連 娜，陳樹江，田 琳，李國(guó)華

（遼寧科技大學(xué) 高溫材料與鎂資源工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114000）

以菱鎂礦浮選尾礦漿液為煙氣脫硫劑，采用濕法煙氣脫硫技術(shù)，對(duì)模擬煙氣進(jìn)行脫硫研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在脫硫劑漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%、脫硫劑漿液溫度60 ℃、脫硫時(shí)間10 min時(shí)，脫硫劑漿液的脫硫率為85%；向脫硫劑漿液中添加檸檬酸和乙二酸時(shí)均有助于提高脫硫率，當(dāng)有機(jī)酸的濃度3.5 mmol/L時(shí)，添加檸檬酸的脫硫劑漿液的脫硫率為96%，添加乙二酸的脫硫劑漿液的脫硫率為90%。

濕法煙氣脫硫技術(shù)；菱鎂礦浮選尾礦；脫硫劑；脫硫率

我國(guó)菱鎂礦資源豐富，其儲(chǔ)量約占世界總儲(chǔ)量的1/4［1］。但經(jīng)過幾十年的開采，高品位菱鎂礦的產(chǎn)量已不能滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，為了獲取商品級(jí)的菱鎂礦，工業(yè)生產(chǎn)中通常采用浮選法對(duì)菱鎂礦進(jìn)行提純［2-4］。提純后產(chǎn)生大量的浮選菱鎂礦尾礦，因其利用價(jià)值低，通常被廢棄，這些尾礦的大量堆積不僅占用了土地資源，也是對(duì)不可再生資源的一種浪費(fèi)，因此浮選菱鎂礦尾礦的再利用成為一個(gè)亟待解決的問題。

浮選菱鎂礦尾礦主要成分是MgCO3，同時(shí)含有少量雜質(zhì)。目前，濕法煙氣脫硫技術(shù)在火電廠煙氣脫硫方法中占主導(dǎo)地位［5］。其中，鎂法脫硫技術(shù)因其基建合理、無固體廢棄物污染等特點(diǎn)，而廣泛被應(yīng)用到火電廠脫硫中。但由于鎂劑來源的限制，使鎂法脫硫技術(shù)在我國(guó)的推廣得到限制。因此，如果能將浮選菱鎂礦尾礦應(yīng)用到火電廠濕法煙氣脫硫工藝中，不僅能解決尾礦再利用問題，同時(shí)還能解決鎂劑來源問題。

本工作以菱鎂礦浮選尾礦漿液為煙氣脫硫劑，采用濕法煙氣脫硫技術(shù)，對(duì)模擬煙氣進(jìn)行脫硫研究?？疾炝嗣摿騽{液含量、脫硫劑漿液溫度以及添加不同有機(jī)酸時(shí)對(duì)脫硫劑漿液脫硫率的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料、試劑和儀器

采用遼寧產(chǎn)浮選菱鎂礦尾礦，其化學(xué)成分見表1。

表1 浮選菱鎂礦尾礦化學(xué)成分 w/%

氨基磺酸銨、氫氧化鈉、檸檬酸、乙二酸：分析純。

100×60型顎式破碎機(jī)：江西通用化驗(yàn)制樣設(shè)備有限公司；ф200×150型對(duì)輥破碎機(jī)：南昌通用化驗(yàn)制樣機(jī)廠；2MZ-100型密封式制樣粉碎機(jī)：江西恒業(yè)礦冶機(jī)械制造有限公司；PHS-3C型pH測(cè)定儀：上海偉業(yè)儀器廠 ；LZB-3型玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)：余姚巨屹環(huán)保有限公司；JH1102型電子天平：上海精密儀器有限公司；HH-2型恒溫水浴鍋：金壇市城西曉陽電子儀器廠。

1.2 脫硫劑的制備

利用顎式破碎機(jī)對(duì)浮選菱鎂礦尾礦進(jìn)行粗破，再利用對(duì)輥破碎機(jī)進(jìn)行細(xì)碎，最后使用密封式制樣粉碎機(jī)制成細(xì)粉，過200目（0.074 mm）篩后，加蒸餾水配制成細(xì)粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%，10%，15%的脫硫劑漿液。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

取30 mL一定含量的脫硫劑漿液，恒溫水浴加熱，當(dāng)恒溫水浴達(dá)設(shè)定溫度后，以0.24 L/min流量通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下SO2質(zhì)量濃度為5 004 mg/m3的模擬煙氣，通氣一定時(shí)間后測(cè)定氨基磺酸銨吸收液中SO2含量，尾氣用氫氧化鈉溶液吸收。

1.4 分析方法

采用碘量法測(cè)定SO2含量［6］。

2 結(jié)果與討論

2.1 脫硫劑漿液含量對(duì)脫硫率的影響

當(dāng)脫硫溫度為60 ℃時(shí)，脫硫劑漿液含量對(duì)脫硫率的影響見圖1。由圖1可見：脫硫劑漿液含量相同時(shí)，隨脫硫時(shí)間的延長(zhǎng)，脫硫率減小；當(dāng)脫硫劑漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、脫硫時(shí)間為10 min時(shí)，脫硫率最高，為85%。這是由于增加脫硫劑漿液的含量，有助于提高氣液固三相接觸面積，在煙氣流量一定的情況下，反應(yīng)速率越快，煙氣中SO2消耗的越多，脫硫率增大；另一方面，MgCO3為微溶物，在水中的溶解度僅為0.02%，脫硫劑漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)由10%增至15%時(shí)，對(duì)單位面積脫硫劑漿液中溶解的MgCO3影響不大，所以脫硫率變化不大。綜合考慮，選擇脫硫劑漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%較適宜。

圖1 脫硫劑漿液含量對(duì)脫硫率的影響

2.2 脫硫劑漿液溫度對(duì)脫硫率的影響

當(dāng)脫硫劑漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)、脫硫時(shí)間為15 min時(shí)，脫硫劑漿液溫度對(duì)脫硫率的影響見圖2。由圖2可見：隨脫硫劑漿液溫度的升高，脫硫率先增大后減小；當(dāng)脫硫劑漿液溫度由60 ℃升至80℃時(shí)，脫硫率略有減??；當(dāng)脫硫劑漿液溫度為60℃時(shí)，脫硫率最大（為78%）。因此，選擇脫硫劑漿液溫度為60 ℃較適宜。

圖2 脫硫劑漿液溫度對(duì)脫硫率的影響

2.3 有機(jī)酸種類對(duì)脫硫性能的影響

研究發(fā)現(xiàn)［7-11］，向鈣基脫硫漿液中添加有機(jī)酸，能大幅促進(jìn)SO2的吸收，提高脫硫率，并對(duì)有機(jī)酸強(qiáng)化鈣基脫硫過程進(jìn)行了研究。當(dāng)脫硫劑漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、脫硫劑漿液溫度為60 ℃、有機(jī)酸的濃度為3.5 mmol/L時(shí)，有機(jī)酸種類對(duì)脫硫劑漿液pH的影響見圖3。由圖3可見，與未添加有機(jī)酸相比，添加檸檬酸的脫硫劑漿液的pH緩慢減小，說明相同條件下檸檬酸對(duì)脫硫劑漿液pH緩沖性強(qiáng)于乙二酸。

有機(jī)酸種類對(duì)脫硫率的影響見圖4。由圖4可見：當(dāng)脫硫時(shí)間相同時(shí)，添加檸檬酸的脫硫劑漿液脫硫率最大；當(dāng)脫硫時(shí)間為10 min時(shí)，添加檸檬酸的脫硫劑漿液脫硫率為96%，添加乙二酸的脫硫劑漿液脫硫率為90%，未加有機(jī)酸的脫硫劑漿液脫硫率僅為85%。這是因?yàn)橛袡C(jī)酸電離產(chǎn)生的H+與MgCO3電離產(chǎn)生的CO32-反應(yīng)，生成H2CO3，然后分解成H2O和CO2，從而促進(jìn)了MgCO3的溶解，減小了液相阻力，提高了反應(yīng)速率，導(dǎo)致脫硫率增大；同時(shí)，有機(jī)酸電離產(chǎn)生的An-與SO2電離產(chǎn)生的H+結(jié)合又生成HnA，使得緩沖脫硫劑漿液pH的減小，強(qiáng)化了H+的傳遞，加快了SO2的吸收，導(dǎo)致脫硫率增大。

圖3 有機(jī)酸種類對(duì)脫硫劑漿液pH的影響

圖4 有機(jī)酸種類對(duì)脫硫率的影響

3 結(jié)論

a）以菱鎂礦浮選尾礦漿液為煙氣脫硫劑，在脫硫劑漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%、脫硫劑漿液溫度60 ℃、脫硫時(shí)間10 min時(shí)，脫硫劑漿液的脫硫率為85%。

b）向脫硫劑漿液中添加檸檬酸和乙二酸時(shí)均有助于提高脫硫率，當(dāng)脫硫劑漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%、脫硫劑漿液溫度60 ℃、有機(jī)酸的濃度3.5 mmol/L、脫硫時(shí)間10 min時(shí)，添加檸檬酸的脫硫劑漿液脫硫率為96%，添加乙二酸的脫硫劑漿液脫硫率為90%。

［1］ 邸素梅. 我國(guó)菱鎂礦資源及市場(chǎng)［J］. 非金屬礦，2001，24（1）：5 - 6.

［2］ 石建軍，李銀文，王鵬，等. 中國(guó)菱鎂礦選礦現(xiàn)狀分析［J］. 輕金屬，2011（增刊）：51 - 53.

［3］ 高玉娟，閆平科. 低品位菱鎂礦資源開發(fā)利用研究［J］. 中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2011（3）：17 - 18.

［4］ 李銀文，于傳敏. 低品位菱鎂礦選礦脫雜研究［J］. 輕金屬，2012（8）：8 - 11.

［5］ 劉盛余，張啟云，肖文德. 濕法煙氣脫硫中有機(jī)酸添加劑對(duì)石灰石的促溶作用［J］. 華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（5）：122 - 125.

［6］ 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站. HJ/T56—2000固定污染源排氣中二氧化硫的測(cè)定［S］. 北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2004.

［7］ 瞿林智，鐘秦，王娟. 可再生乙二胺濕法煙氣脫硫?qū)嶒?yàn)研究［J］. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2009，29（29）：57 - 61.

［8］ 瞿林智，鐘秦，王欣榮. 添加劑對(duì)乙二胺濕法煙氣脫硫的影響［J］. 燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，2010，38（2）：242 -246.

［9］ 劉盛余，劉曉飛，肖文德. 添加有機(jī)酸強(qiáng)化粗顆粒石灰石煙氣脫硫［J］. 化工學(xué)報(bào)，2006，57（4）：927 -931.

［10］ 張東平，李乾軍，張方，等. 有機(jī)酸脫硫漿液的離子浸出與傳質(zhì)特性［J］. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32（26）：43 - 49.

［11］ 先元華，吳修潔. 添加有機(jī)酸強(qiáng)化石灰石-石膏濕法煙氣脫硫?qū)嶒?yàn)［J］. 當(dāng)代化工，2012，41（10）：1043 - 1046.

Flue Gas Desulfurization Capability of Magnesite Flotation Tailings Slurry

Lian Na，Chen Shujiang，Tian Lin，Li Guohua

（College of High Temperature Materials and Magnesium Resource Engineering，Liaoning University of Science and Technology，Anshan Liaoning 114000，China）

The simulated flue gas was treated by wet flue gas desulfurization process using magnesite fl otation tailings slurry as desulfurizer. The experimental results show that：When the mass concentration of the desulfurizer is 10%，the desulfurization temperature is 60 ℃ and the desulfurization time is 10 min，the desulfurization rate is 85%；The addition of citric acid or oxalic acid into the desulfurizer is favorable for increasing desulfurization rate，and when the concentration of the organic acid is 3.5 mmol/L，the desulfurization rates with citric acid addition and oxalic acid addition are 96% and 90% respectively.

wet fl ue gas desulfurization；magnesite fl otation tailings；desulfurizer；desulfurization rate

TQ175

A

1006 - 1878（2014）01 - 0081 - 03

2013 - 07 - 10；

2013 - 10 - 19。

連娜（1988—），女，遼寧省朝陽市人，碩士生，研究方向?yàn)橐苯鹩媚突鸩牧?。電?15084002607，電郵 lianna0810 @126.com。

遼寧省鞍山市科技局民生計(jì)劃項(xiàng)目。

（編輯 張艷霞）