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软锰矿脱除烧结烟气中SO_2的机理研究

闫奇操  
【摘要】:烧结烟气是钢铁业主要的污染源之一,大量的SO_2、NO_x等有害气体随烧结烟气排放到大气,对钢铁企业周边环境带来严重的污染,因此烧结烟气脱硫技术越来越被钢铁企业所重视。借助于热力学软件HSC Chemistry5.0对烧结烟气的特点及软锰矿浆脱硫的热力学进行了分析,二氧化硫在进入水中后迅速溶解生成大量SO_3~(2-)、HSO_3~-、S2O_3~(2-)、和HS-离子,这些离子共同构成了SO_2-H_2O体系,在SO_2-H_2O体系中可以看出离子的活跃区域与电位E和溶液pH值紧密相关。在SO_2-Mn-H_2O体系的E-pH图中显示在软锰矿浆脱除烧结烟气中SO_2的体系中可能存在直接氧化反应和催化氧化反应:直接氧化反应是SO_2-Mn-H_2O体系的主导反应,催化氧化反应为SO_2-Mn-H_2O体系的副反应。二氧化锰能基本稳定的存在于酸性和碱性的介质中,但当在氧化电位比较高,特别是伴随着酸性环境,二氧化锰很容易被夺去电子被还原成为Mn2+。软锰矿浆烧结烟气脱硫反应步骤分为5个过程,分别是气膜阻力、液膜阻力、固膜阻力、内扩散阻力、化学反应阻力,脱硫反应的速度主要受气膜阻力的影响。 通过软锰矿在喷射鼓泡反应器内脱除烧结烟气中SO_2的实验室试验发现:软锰矿浆烧结烟气脱硫的脱硫率随喷射鼓泡反应器进气口二氧化硫浓度升高而降低。根据实际工业生产的需要,在软锰矿浆烧结烟气脱硫时烧结烟气中二氧化硫浓度应该控制在0.3%左右。软锰矿粉平均粒度越小,软锰矿浆烧结烟气脱硫系统的脱硫率越高;软锰矿浆的液固比越低,软锰矿浆烧结烟气脱硫反应的脱硫率越高;喷射鼓泡反应器内搅拌转速越快,软锰矿浆烧结烟气脱硫反应的脱硫率越高;适当提高菱锰矿的含量可以改善混合矿浆烧结烟气的脱硫反应。综合考虑软锰矿浆烧结烟气脱硫的脱硫率和烧结烟气脱硫的成本,软锰矿粉的平均粒度控制在200目左右、软锰矿浆中的液固比控制持在100:1左右、喷射鼓泡反应器内搅拌器的搅拌转速控制在400r/min左右、混合矿浆中菱锰矿含量控制在40%左右是比较适宜的。


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