菱镁矿浮选尾矿浆液的烟气脱硫性能

连 娜，陈树江，田 琳，李国华

（辽宁科技大学 高温材料与镁资源工程学院，辽宁 鞍山 114000）

菱镁矿浮选尾矿浆液的烟气脱硫性能

连 娜，陈树江，田 琳，李国华

（辽宁科技大学 高温材料与镁资源工程学院，辽宁 鞍山 114000）

以菱镁矿浮选尾矿浆液为烟气脱硫剂，采用湿法烟气脱硫技术，对模拟烟气进行脱硫研究。实验结果表明：在脱硫剂浆液质量分数10%、脱硫剂浆液温度60 ℃、脱硫时间10 min时，脱硫剂浆液的脱硫率为85%；向脱硫剂浆液中添加柠檬酸和乙二酸时均有助于提高脱硫率，当有机酸的浓度3.5 mmol/L时，添加柠檬酸的脱硫剂浆液的脱硫率为96%，添加乙二酸的脱硫剂浆液的脱硫率为90%。

湿法烟气脱硫技术；菱镁矿浮选尾矿；脱硫剂；脱硫率

我国菱镁矿资源丰富，其储量约占世界总储量的1/4［1］。但经过几十年的开采，高品位菱镁矿的产量已不能满足工业生产需求，为了获取商品级的菱镁矿，工业生产中通常采用浮选法对菱镁矿进行提纯［2-4］。提纯后产生大量的浮选菱镁矿尾矿，因其利用价值低，通常被废弃，这些尾矿的大量堆积不仅占用了土地资源，也是对不可再生资源的一种浪费，因此浮选菱镁矿尾矿的再利用成为一个亟待解决的问题。

浮选菱镁矿尾矿主要成分是MgCO3，同时含有少量杂质。目前，湿法烟气脱硫技术在火电厂烟气脱硫方法中占主导地位［5］。其中，镁法脱硫技术因其基建合理、无固体废弃物污染等特点，而广泛被应用到火电厂脱硫中。但由于镁剂来源的限制，使镁法脱硫技术在我国的推广得到限制。因此，如果能将浮选菱镁矿尾矿应用到火电厂湿法烟气脱硫工艺中，不仅能解决尾矿再利用问题，同时还能解决镁剂来源问题。

本工作以菱镁矿浮选尾矿浆液为烟气脱硫剂，采用湿法烟气脱硫技术，对模拟烟气进行脱硫研究。考察了脱硫剂浆液含量、脱硫剂浆液温度以及添加不同有机酸时对脱硫剂浆液脱硫率的影响。

1 实验部分

1.1 材料、试剂和仪器

采用辽宁产浮选菱镁矿尾矿，其化学成分见表1。

表1 浮选菱镁矿尾矿化学成分 w/%

氨基磺酸铵、氢氧化钠、柠檬酸、乙二酸：分析纯。

100×60型颚式破碎机：江西通用化验制样设备有限公司；ф200×150型对辊破碎机：南昌通用化验制样机厂；2MZ-100型密封式制样粉碎机：江西恒业矿冶机械制造有限公司；PHS-3C型pH测定仪：上海伟业仪器厂 ；LZB-3型玻璃转子流量计：余姚巨屹环保有限公司；JH1102型电子天平：上海精密仪器有限公司；HH-2型恒温水浴锅：金坛市城西晓阳电子仪器厂。

1.2 脱硫剂的制备

利用颚式破碎机对浮选菱镁矿尾矿进行粗破，再利用对辊破碎机进行细碎，最后使用密封式制样粉碎机制成细粉，过200目（0.074 mm）筛后，加蒸馏水配制成细粉质量分数分别为5%，10%，15%的脱硫剂浆液。

1.3 实验方法

取30 mL一定含量的脱硫剂浆液，恒温水浴加热，当恒温水浴达设定温度后，以0.24 L/min流量通入标准状况下SO2质量浓度为5 004 mg/m3的模拟烟气，通气一定时间后测定氨基磺酸铵吸收液中SO2含量，尾气用氢氧化钠溶液吸收。

1.4 分析方法

采用碘量法测定SO2含量［6］。

2 结果与讨论

2.1 脱硫剂浆液含量对脱硫率的影响

当脱硫温度为60 ℃时，脱硫剂浆液含量对脱硫率的影响见图1。由图1可见：脱硫剂浆液含量相同时，随脱硫时间的延长，脱硫率减小；当脱硫剂浆液质量分数为10%、脱硫时间为10 min时，脱硫率最高，为85%。这是由于增加脱硫剂浆液的含量，有助于提高气液固三相接触面积，在烟气流量一定的情况下，反应速率越快，烟气中SO2消耗的越多，脱硫率增大；另一方面，MgCO3为微溶物，在水中的溶解度仅为0.02%，脱硫剂浆液质量分数由10%增至15%时，对单位面积脱硫剂浆液中溶解的MgCO3影响不大，所以脱硫率变化不大。综合考虑，选择脱硫剂浆液质量分数为10%较适宜。

图1 脱硫剂浆液含量对脱硫率的影响

2.2 脱硫剂浆液温度对脱硫率的影响

当脱硫剂浆液质量分数为10%时、脱硫时间为15 min时，脱硫剂浆液温度对脱硫率的影响见图2。由图2可见：随脱硫剂浆液温度的升高，脱硫率先增大后减小；当脱硫剂浆液温度由60 ℃升至80℃时，脱硫率略有减小；当脱硫剂浆液温度为60℃时，脱硫率最大（为78%）。因此，选择脱硫剂浆液温度为60 ℃较适宜。

图2 脱硫剂浆液温度对脱硫率的影响

2.3 有机酸种类对脱硫性能的影响

研究发现［7-11］，向钙基脱硫浆液中添加有机酸，能大幅促进SO2的吸收，提高脱硫率，并对有机酸强化钙基脱硫过程进行了研究。当脱硫剂浆液质量分数为10%、脱硫剂浆液温度为60 ℃、有机酸的浓度为3.5 mmol/L时，有机酸种类对脱硫剂浆液pH的影响见图3。由图3可见，与未添加有机酸相比，添加柠檬酸的脱硫剂浆液的pH缓慢减小，说明相同条件下柠檬酸对脱硫剂浆液pH缓冲性强于乙二酸。

有机酸种类对脱硫率的影响见图4。由图4可见：当脱硫时间相同时，添加柠檬酸的脱硫剂浆液脱硫率最大；当脱硫时间为10 min时，添加柠檬酸的脱硫剂浆液脱硫率为96%，添加乙二酸的脱硫剂浆液脱硫率为90%，未加有机酸的脱硫剂浆液脱硫率仅为85%。这是因为有机酸电离产生的H+与MgCO3电离产生的CO32-反应，生成H2CO3，然后分解成H2O和CO2，从而促进了MgCO3的溶解，减小了液相阻力，提高了反应速率，导致脱硫率增大；同时，有机酸电离产生的An-与SO2电离产生的H+结合又生成HnA，使得缓冲脱硫剂浆液pH的减小，强化了H+的传递，加快了SO2的吸收，导致脱硫率增大。

图3 有机酸种类对脱硫剂浆液pH的影响

图4 有机酸种类对脱硫率的影响

3 结论

a）以菱镁矿浮选尾矿浆液为烟气脱硫剂，在脱硫剂浆液质量分数10%、脱硫剂浆液温度60 ℃、脱硫时间10 min时，脱硫剂浆液的脱硫率为85%。

b）向脱硫剂浆液中添加柠檬酸和乙二酸时均有助于提高脱硫率，当脱硫剂浆液质量分数10%、脱硫剂浆液温度60 ℃、有机酸的浓度3.5 mmol/L、脱硫时间10 min时，添加柠檬酸的脱硫剂浆液脱硫率为96%，添加乙二酸的脱硫剂浆液脱硫率为90%。

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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。

连娜（1988—），女，辽宁省朝阳市人，硕士生，研究方向为冶金用耐火材料。电话 15084002607，电邮 lianna0810 @126.com。

辽宁省鞍山市科技局民生计划项目。

（编辑 张艳霞）