浅谈SO2尾气回收生产七水亚硫酸钠工艺

陈志刚

(厦门钨业股份有限公司，福建 厦门 361026)

0 前言

成都虹波钼业公司3 000 t/a 钼酸铵工程设计年产出5 000 t 七水亚钠，由于采用钼精矿回转窑焙烧工艺技术，尾气产出的烟尘气中二氧化硫(SO2)含量一般为30%～45%［1］，少量的钼矿物粉尘，由于SO2产出量小，不适宜于制造硫酸产品，比较适合用碱法吸收转化为七水亚硫酸钠产品，作为工业附产品。七水亚硫酸钠分子式Na2SO3·7H2O，分子量为252.15，为无色单斜结晶或粉末，相对密度为1.539(15 ℃)，在空气中风化和容易氧化成硫酸钠，加热至150 ℃时失去结晶水，并分解生成硫化钠与硫酸钠。溶于水，粉末及溶液对皮肤有刺激作用，广泛在纺织工业中用作织物漂白剂、漂染脱氧剂等，食品级亚硫酸钠用作食品漂白剂、防腐剂及生产脱水蔬菜的还原剂、造纸工业用途木质互脱除剂［2］。因此烟尘气中SO2的综合回收不仅具有较高的经济价值，而且还可保护环境、减少工业污染，对于当代建立环境友好型企业更有重要意义。

1 烟尘处理回收工艺流程及设备主要情况

1.1 烟尘处理回收工艺流程

辉钼矿焙烧产生的烟尘回收工艺过程见图1。

图1 烟尘处理回收工艺流程图

1.2 烟尘回收处理的主要设备明细表

烟尘回收处理的主要设备明细见表1。

表1 烟尘回收处理主要设备明细表

2 烟尘处理的基本原理

含SO2和矿物粉尘的回转窑尾气经过旋风收尘、淋洗塔水洗除去矿物微粒，经过净化脱色处理，烟气与高浓度的氢氧化钠溶液进行逆流吸收，饱和后的Na2SO3与SO2继续吸收，进一步转化为NaHSO3，饱和的NaHSO3溶液与碱中和后低温结晶，析出七水亚硫酸钠晶体，母液返回循环使用，从而获得七水亚硫酸钠副产品。

其反应方程式如下:

3 试验结果与分析

3.1 烟尘净化除尘

从钼精矿焙烧后的尾气含有30%～45%的SO2及少量的矿物粉尘，经过旋风分离器将少量的矿物粉尘截留下来，矿物返回重新焙烧。初步除尘的烟气通过动力波系统水洗装置，将99.5%的细小矿粉尘除去。当水洗液的固体含量达到10%～15%时，将水洗液通过离心机进行固液分离。湿的固体矿物经干燥后返回窑内焙烧，液体含有可溶的钼进入钼回收车间，烟气得到较彻底的除尘净化。

3.2 碱吸收SO2

净化后的烟气经风机切向进入吸收塔与塔内充满填料的氢氧化钠吸收液液滴逆流接触，气液两相进行传质与传热过程，SO2逐步被碱液吸收，生成亚硫酸钠，烟气经过二级碱吸收塔吸收处理后，从而使排出的尾气的SO2达到国家排放标准。一般吸收的碱液浓度为15%～18%，加入少量的抗氧化剂，吸收液体积为35 m3。随着吸收的进行，碱浓度不断下降，溶液的亚硫酸钠浓度不断提高，当吸收溶液的pH 为10～12，比重为(1.25 ±0.02)g/cm3，亚硫酸钠浓度达到近饱和状态，Na2SO3继续与SO2反应生成NaHSO3，至溶液的pH 达到5.5～6.5，即为吸收的终点。

近饱和的亚硫酸氢钠溶液含有少量的Fe2+等离子以及少量甲苯、亚磺酸等有机物，加入少量的硫化钠溶液与Fe2+结合为FeS 沉淀物，反应30 min，静置1 h，上清液过滤除去沉积物，滤液再次通过活性炭柱吸附除去有机物、脱色［3］，得到无杂质、无杂色的NaHSO3溶液。

3.3 亚硫酸钠低温结晶

将合格的近饱和NaHSO3溶液打进结晶锅，进料4.2 m3，加入工业片碱(NaOH)与NaHSO3反应生成Na2SO3，控制溶液的pH 为10～12。反应产生大量的热，在低温制冷机的作用下，将釜内的料浆温度缓慢下降至25 ℃以下，结晶析出七水亚硫酸钠。通过试验表明，七水亚硫酸钠结晶析出量随温度的下降而提高，结晶体颗粒粗大。

综合考虑亚硫酸钠系统物料的平衡，选择结晶最终温度为15 ℃，用碱为固体氢氧化钠优于50%的氢氧化钠溶液，减少体积膨胀，保持系统物料的平衡。七水亚硫酸钠料浆经过卧式自动离心机，将结晶物与母液分离，产出的七水亚硫酸钠产品经分析结果见表2。

表2 七水亚钠产品检测结果对比表

从表2 看出，经过低温结晶的七水亚硫酸钠产品检测后各项指标满足国家行业合格品标准(GB/T9005-1998)［2］

4 结语

钼精矿焙烧产生的尾气的细矿物得到有效回收，返回主流程处理。尾气中的二氧化硫通过淋洗、氢氧化钠吸收、硫化钠除铁、活性炭脱色、低温结晶、过滤分离等一系列步骤及过程产出七水亚硫酸钠结晶物，其产品符合国家合格品的质量标准。此工艺不仅减少了大气的污染，变废为宝，而且适应当今国家产业发展的需要，对于建立生态、环保、环境友好型的企业有重要意义。

［1］张成立，张庆国.SO2碱吸收连续化生产亚硫酸钠的工艺研究［J］.渤海大学学报(自然科学版)，2011，94-96.

［2］朱洪法.精细化工常用原材料手册［M］.北京:金盾工业出版社，2003.

［3］齐枫南，王 伟.二氧化硫尾气吸收液回收无水亚硫酸钠工艺［J］.河南技术，2008，(3):31-32.