二氧化錳法處理銅冶煉尾氣中的SO2

阮冬

[摘 要]在不同條件下，利用二氧化錳處理銅冶煉尾氣中的二氧化硫，探討最適宜條件下二氧化錳處理二氧化硫的最佳效果。

[關(guān)鍵詞]二氧化錳 二氧化硫 脫硫 濃度 PH 溫度

中圖分類號：U284.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）01-0326-02

[Abstract]under different conditions， the use of manganese dioxide exhaust gas in the processing of copper smelting sulfur dioxide， discusses the most suitable manganese dioxide under the condition of the desired effect of the treatment of sulfur dioxide.

[Key words]manganese dioxide， sulphur dioxide， desulfurization， concentration of PH and temperature

在有色金屬銅的冶煉過程中，SO2是隨尾氣排到大氣中的有害氣體之一，也是尾氣中危害最嚴重的氣體。它會危害人、畜的身體健康，破壞植物的葉面，影響生長，腐蝕建筑物，使金屬表面生銹，混泥土砼疏松。因此，SO2對環(huán)境造成的危害相當大。

目前，工業(yè)上脫硫的方法較多，大體分為生產(chǎn)前和生產(chǎn)后兩大類，所謂生產(chǎn)前就是在硫還未形成SO2時，在原料中就將其除去，如濕法煉銅；第二種方法就是在硫形成SO2后再將其從尾氣中除去，第二種方法工業(yè)上采用較多一些，工業(yè)上也相對成熟一些。

試驗中，我們選用我省建水縣生產(chǎn)的軟錳礦為原料，將錳礦磨細，加水制成料漿作為吸收硫，裝于一個吸收筒中，SO2尾氣由吸收筒底部進入，經(jīng)過吸收硫。軟錳礦中含有豐富的MnO2，尾氣中的SO2與MnO2發(fā)生化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化成MnSO4，經(jīng)過濾，提純即得到硫酸錳晶體。

反應(yīng)機理如下，第一步生成連二硫酸錳。

MnO2+2 SO2= MnSO6

一部分MnSO6隨即發(fā)生分解，生成MnSO4，加熱后幾乎全部分解生成MnSO4和少量的SO2。

MnS2O6△MnSO4+ SO2

當吸收硫中MnO2充足時，一份連二硫酸錳（MnSO6）與一份二氧化錳反應(yīng)生成兩份硫酸錳。

MnS2O6+ MnO2=2MnSO4

因此，只要吸收液中保持足夠濃度的MnO2，尾氣中的SO2幾乎可以大部分被轉(zhuǎn)化為MnSO4，從而達到脫硫的目的。

將吸收液沉淀、過濾，除去雜質(zhì)，加熱濃縮，結(jié)晶，即可得到副產(chǎn)品MnSO4晶體。MnSO4晶體可用于紡織工業(yè)，也可以用于生產(chǎn)純度更高的二氧化錳和電解制成金屬錳，在農(nóng)業(yè)上可作為一種微量肥料使用。

下面就將試驗方法以及在不同條件下的試驗沒結(jié)果介紹如下：

將磨細的軟化錳礦粉加水制成料漿，裝入一個可封閉的有機玻璃筒內(nèi)作為吸收反應(yīng)塔，吸收液面高度每次保持在0.5m高，其壓差要低于尾氣壓力，以免SO2尾氣不能由底部進入吸收液，為了使SO2 與MnO2能充分接觸反應(yīng)，反應(yīng)塔底部加了一塊有細孔的隔板，增加了SO2 與MnO2的接觸機率。在反應(yīng)塔的兩端各裝有一個轉(zhuǎn)子流量計和一個溫度計，以及一個液差壓力計，這兩套裝置是用來控制氣體溫度、壓力、流量，計標脫硫率。

SO2 尾氣是用銅精礦在馬福爐中加熱，用鼓風機送入上述反應(yīng)裝置，模擬冶煉廠生產(chǎn)尾氣。如圖所示：

試驗裝置示意圖

尾氣中的SO2 濃度是通過采集反應(yīng)塔吸收前和吸收后的氣體，用吸收前后的溫度T1，壓力P1，流量V1及溫度T2、壓力P2、流量V2等指標計算得到。

為了找到一個最佳脫硫率，我們還分別進行了不同條件下的吸收試驗，結(jié)果如下：

一、最佳濃度比試驗（指料漿）

脫硫率=N1-N2/N1x100%

N1—吸收前SO2濃度 N2—吸收后SO2濃度

從表中可以看出最佳濃度比為軟錳礦：水=1：40

二、最佳PH值試驗（指料漿中的PH）

從表中看出當吸收液中的PH為6時，脫硫率為99%。料漿中的PH值是用NaOH調(diào)節(jié)的。

三、最佳溫度試驗（指吸收液溫度）

由于反應(yīng)塔溫度不易控制，反應(yīng)塔改用一個燒瓶進行，用料漿濃度比為1：40，pH調(diào)節(jié)6的吸收液進行試驗，結(jié)果如下。

由表中看出溫度在26℃時，脫硫率為94.9%為最佳溫度。

下面我們就對以上條件試驗結(jié)果進行討論。

首先是料漿比試驗，料漿比在化工反應(yīng)中也叫原料比，她是任何一項化工反應(yīng)都必須進行的試驗，這是應(yīng)為，在生產(chǎn)過程中，原料過多會造成浪費，有時還會阻止正反應(yīng)發(fā)生。原料過少，則正反應(yīng)不充分，效率降低，在表<1>中我們看到料漿比為1：40最理想。

第二是吸收液的PH值試驗，由于二氧化錳脫硫反應(yīng)是一個有氧化還原發(fā)生的反應(yīng)，PH值是有影響的。試驗結(jié)果看出，吸收液中PH值由酸性變到接近中性，脫硫率最高，PH為6時脫硫率為99%。因此當反應(yīng)進行到一定PH下降時，就要加堿進行中和，控制在中性左右最理想。

第三是吸收硫的溫度影響，同樣，溫度對氧化還原反應(yīng)也是有影響的。從表<3>中我們看出吸收溫度在26℃左右脫硫率最高，這個溫度接近室溫，因此，在實際生產(chǎn)或試驗中，溫度不作為其控制標準。

該試驗從理論上和試驗結(jié)果來看都是可行的，特別是對我省較為適用，建水縣有豐富的軟錳礦資源，中小型冶煉廠較多，有利于我省的環(huán)境保護。

目前還存在的問題是，副產(chǎn)品MnSO4的回收成本較高，工業(yè)化回收SO2方法還不成熟，本試驗結(jié)果只是在實驗室模擬得到，要供其生產(chǎn)上運用，還有待于進一步試驗。

參考文獻：

[1]《煉銅尾氣脫硫試驗結(jié)果報告》.

[2]《從工業(yè)氣體中回收二氧化硫》 （化學工業(yè)出版社）.

[3]《低濃度二氧化硫煙氣脫硫》 （上?？茖W技術(shù)出版社）.

[4]《環(huán)境保護科學》1982年第一期.