——銅陵銅冠冶化分公司用科技叩開綠色生產(chǎn)大門
    黨的十九大報告中提出：“加快建立綠色生產(chǎn)和消費(fèi)的法律制度和政策導(dǎo)向，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系。推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用，實(shí)施國家節(jié)水行動，降低能耗、物耗，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)和生活系統(tǒng)循環(huán)鏈接……”
安徽銅陵有色銅冠冶化分公司通過科技創(chuàng)新，成功解決燒渣在球團(tuán)焙燒過程中產(chǎn)生高濃度二氧化硫煙氣的高效處理與資源化利用，實(shí)現(xiàn)了綠色生產(chǎn)，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。該公司《可再生胺脫硫劑開發(fā)與工業(yè)化應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)》獲2017年度安徽省科技進(jìn)步獎一等獎、《有機(jī)胺脫硫工業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)、工藝集成研究與應(yīng)用》獲2017年度銅陵有色科技成果特等獎。
綠色發(fā)展之路，注定不同尋常
銅陵有色集團(tuán)公司黨委書記、董事長楊軍指出：安全事關(guān)家庭幸福，環(huán)保決定企業(yè)生死。銅冠冶化分公司在建設(shè)之初，就注定了日后不同尋常發(fā)展之路。
10年前，銅陵有色為了綜合利用二級單位礦山副產(chǎn)的高硫鐵礦物，成立了銅冠冶化分公司，投資建設(shè)年產(chǎn)120萬噸鐵球團(tuán)、2套年產(chǎn)40萬噸工業(yè)硫酸的生產(chǎn)系統(tǒng)。采用鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯-環(huán)冷機(jī)生產(chǎn)工藝制備鐵球團(tuán)，處理高硫鐵礦物，焙燒球團(tuán)產(chǎn)生煙氣的二氧化硫濃度達(dá)1.5萬毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米。而這種煙氣若依靠常規(guī)的干法、半干法及濕法工藝脫硫，難以達(dá)到環(huán)保排放要求；若不能及時有效地解決煙氣脫硫的難題，球團(tuán)工程難以建設(shè)，礦山的生產(chǎn)經(jīng)營也將面臨困局。
據(jù)了解，這類高濃度二氧化硫煙氣的處理與資源化不僅是我國冶金、化工、燃煤發(fā)電等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)共性難題，也是清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排和產(chǎn)業(yè)升級亟待解決的重要技術(shù)瓶頸。
超能小怪 2018/08/03 13:53:43
“國內(nèi)各種常規(guī)的脫硫工藝、技術(shù)均已成型，每種工藝均有一定的應(yīng)用條件。針對高濃度二氧化硫煙氣的脫硫工藝，不僅要考慮脫硫效果、運(yùn)行穩(wěn)定性，同時也要考慮廢棄物的產(chǎn)出量、可利用難度與途徑，球團(tuán)項(xiàng)目也不例外。”該公司總經(jīng)理左永偉說。
在焙燒硫鐵礦制取硫酸過程中，產(chǎn)出的燒渣（鐵氧化物）殘硫一般為0.8%～2.5%，這雜質(zhì)限制了燒渣作為鐵原料的使用途徑，若不能有效地利用燒渣，則可能對環(huán)境造成影響。燒渣的綜合利用有效途徑之一是：采用鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯-環(huán)冷機(jī)工藝生產(chǎn)出高爐用酸性鐵球團(tuán)礦。由于銅陵有色副產(chǎn)的鐵精礦硫份較高，若要實(shí)現(xiàn)礦山的清潔生產(chǎn)，必須解決副產(chǎn)高硫鐵礦物，球團(tuán)工程建設(shè)刻不容緩。銅冠冶化分公司的球團(tuán)工程就承擔(dān)處理高硫鐵礦物的任務(wù)，高硫鐵礦物與燒渣作為生產(chǎn)球團(tuán)的原料，焙燒產(chǎn)出的煙氣二氧化硫濃度高、粉塵量大、水分高、雜質(zhì)成分復(fù)雜，該煙氣能否有效處理將決定球團(tuán)生產(chǎn)系統(tǒng)能否建設(shè)，同時這類煙氣的有效處理也是冶金、化工、燃煤發(fā)電等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)共性難題。
與其坐以待斃，不如自我救贖
“盡管有機(jī)胺脫硫工藝在國內(nèi)已有應(yīng)用的工程，但是在鐵球團(tuán)燒結(jié)行業(yè)，由于煙氣成分復(fù)雜，全國當(dāng)時還沒有成功先例。”球團(tuán)車間副主任王天保說。果不其然，銅冠冶化分公司在投產(chǎn)兩年以后，設(shè)備腐蝕現(xiàn)象逐漸暴露無遺，且日趨嚴(yán)重，該公司分別于2010年、2012年對煙氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行局部改造，但仍然沒能徹底解決設(shè)備腐蝕之痛。針對吸收塔存在的設(shè)備腐蝕等難題，該公司采用特殊腐蝕材質(zhì)替代不銹鋼制作塔體的常規(guī)技術(shù)，解決了吸收塔設(shè)備腐蝕等難題，使用壽命大大延長。2012年以后，該公司對球團(tuán)燒結(jié)生產(chǎn)工藝“去留問題”進(jìn)行變革性討論，最終選擇了生產(chǎn)工藝技術(shù)和裝置升級改造方案：對煙氣凈化改造、胺液的凈化裝置、吸收裝置、解吸塔裝置等重點(diǎn)領(lǐng)域升級改造。盡管該公司每一步工作都在穩(wěn)步推進(jìn)，但難逃設(shè)備嚴(yán)重腐蝕的厄運(yùn)，2014年上半年，被環(huán)保部門責(zé)令整改。
“脫硫系統(tǒng)的不穩(wěn)定，設(shè)備上存在著缺陷。加上2014年以后，國家對環(huán)保要求愈加嚴(yán)格，要求煙氣超低排放已成為發(fā)展趨勢，所以必須加快改造。”銅冠冶化分公司總經(jīng)理助理李要武說，集團(tuán)公司對此高度重視，在資金上給予大力支持，先后與銅陵有色設(shè)計(jì)研究院、合肥工業(yè)大學(xué)、南昌設(shè)計(jì)院等開展合作，從脫硫工藝、技術(shù)、工程裝置上著手攻克技術(shù)難關(guān)，要想煙氣脫硫穩(wěn)定、有效地運(yùn)行，必須掌握從有機(jī)胺運(yùn)行吸收——解吸二氧化硫的關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備和關(guān)鍵工藝?，F(xiàn)在回過頭來看，是在緊要關(guān)頭救了這個企業(yè)。
改！必須改！盡快改！該公司成立了黨政主要領(lǐng)導(dǎo)為組長的科技攻關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組，落實(shí)專人負(fù)責(zé)工藝、技術(shù)、設(shè)備等，先后到云南、山東、貴州等地考察、冶煉發(fā)電等企業(yè)，了解、分析原因，查找問題癥結(jié)。
“盡管當(dāng)時壓力大，但解決問題的方向和思路無疑是正確的。”王天保告訴筆者，煙氣凈化系統(tǒng)是脫硫系統(tǒng)首要解決的問題，是解決癥結(jié)的關(guān)鍵，要想解決煙霧中的顆粒，就必須對洗滌系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)煙氣的梯級凈化。主要問題得到解決了，次要問題就會迎刃而解。
不存則亡，一場由表及里的環(huán)保技改保衛(wèi)戰(zhàn)全面打響。 
大膽自主創(chuàng)新，破解技術(shù)瓶頸
“當(dāng)時受國外技術(shù)保留制約，國內(nèi)沒有參照物。”銅冠冶化分公司生產(chǎn)運(yùn)營部技術(shù)主管、科技室主任吳炳智說，當(dāng)時牽扯到大量的人力和精力，從技術(shù)原理、操作規(guī)程、經(jīng)驗(yàn)積累等“源頭里”尋找答案，再慢慢去探索核心問題，然后再與技術(shù)設(shè)計(jì)單位、設(shè)備生產(chǎn)單位進(jìn)行廣泛交流，找到解決問題的方法。
針對鐵球團(tuán)焙燒煙氣的特性，該公司自主開發(fā)了高效吸收、解吸的技術(shù)與工藝，設(shè)計(jì)了吸收塔、解吸塔等設(shè)備的核心構(gòu)件與結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)化傳質(zhì)過程、提高吸收、解吸效率，降低了運(yùn)行能耗、物耗；集成并開發(fā)了梯級煙氣凈化工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煙氣中塵濃度≤5毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米、酸霧濃度≤10毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米；針對有機(jī)胺吸收、解吸二氧化硫的本性，研發(fā)了熱穩(wěn)定性鹽脫除、節(jié)能、胺液流失與結(jié)晶的控制等技術(shù)，形成了高濃度二氧化硫煙氣高效吸收、解吸的核心技術(shù)與工藝。
研發(fā)了新型四合一高效整體式吸收塔裝置，開發(fā)了有機(jī)胺吸收二氧化硫的創(chuàng)新裝置與關(guān)鍵技術(shù)，利用新型氣液旋流器、氣流分布器等核心裝備及其結(jié)構(gòu)，提高了塔內(nèi)氣流和噴淋液分布均勻性，不僅強(qiáng)化了氣液相接觸面積，也降低了胺液的夾帶；開發(fā)了高效節(jié)能的解吸塔及工藝，利用高溫二次蒸汽余熱、富胺液泡點(diǎn)進(jìn)料、控制二次蒸汽產(chǎn)生量與冷凝液泡點(diǎn)回流量的一體化工藝，提高解吸二氧化硫效率，脫硫系統(tǒng)節(jié)能效果顯著。
研發(fā)并集成了含塵、含濕、高濃度二氧化硫煙氣梯級凈化工藝技術(shù)，在工藝設(shè)計(jì)上合理分配各設(shè)備的凈化任務(wù)、分級處理負(fù)荷，凈化后煙氣溫度≤ 60攝氏度，塵濃度≤5毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米，酸霧濃度≤10毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米，為脫硫的經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行提供了保障，并降低了脫硫系統(tǒng)的能耗、物耗。
    研發(fā)并創(chuàng)新了可再生有機(jī)胺脫硫的吸收、解吸工藝，實(shí)現(xiàn)脫硫胺液的即時凈化和穩(wěn)定運(yùn)行，并且采用氣液旋流原理控制胺液夾帶；采用循環(huán)吸收液降低煙氣溫度，通過調(diào)節(jié)塔內(nèi)有機(jī)胺鹽吸收平衡，降低氣體中胺液夾帶量；開發(fā)了胺液結(jié)晶工藝與裝置脫除有機(jī)胺液中鈉鹽；設(shè)計(jì)了解吸塔再沸器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了胺液在再沸器不同區(qū)域內(nèi)加熱、水份汽化，有效地解決了再沸器結(jié)晶堵塞等問題。
該公司兩年多來系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)表明：排放尾氣中二氧化硫濃度可穩(wěn)定低于100毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米，解吸運(yùn)行的胺液中水分汽化率低于10%。已建成年產(chǎn)120萬噸鐵球團(tuán)焙燒煙氣高濃度二氧化硫資源化回收工程，有效解決了選銅副產(chǎn)高硫鐵礦物的處理難題，脫硫后煙氣中二氧化硫濃度降至100毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米，產(chǎn)出二氧化硫全部用于生產(chǎn)硫酸。整體技術(shù)成果實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化穩(wěn)定運(yùn)行。
中國有色金屬工業(yè)協(xié)會組織的科技成果評價會認(rèn)為：本項(xiàng)目整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中有機(jī)胺脫硫劑脫硫工藝節(jié)能指標(biāo)居國際領(lǐng)先。在今年銅陵有色科技成果表彰會上，銅冠冶化分公司“有機(jī)胺脫硫工業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)、集成工藝研究與應(yīng)用”項(xiàng)目被授予特等獎。
環(huán)保、成本雙刃劍
持續(xù)發(fā)展兩法寶
環(huán)保決定企業(yè)生死，成本決定企業(yè)盈利。“我們面臨的另外一個重大問題就是生產(chǎn)工藝脫硫劑的問題，由于當(dāng)時從加拿大引進(jìn)技術(shù)，采購胺液也有限制條件。”吳炳智說，胺液是脫硫的重要材料，由于受國外技術(shù)封鎖，該項(xiàng)目的研發(fā)已于2008年申報了安徽省科技攻關(guān)專項(xiàng)計(jì)劃，進(jìn)行攻關(guān)，以胺液為突破口，實(shí)現(xiàn)有機(jī)胺脫硫技術(shù)的集成。
在2007年項(xiàng)目建設(shè)之初，該公司就著手解決脫硫劑的國產(chǎn)化難題，與合肥工業(yè)大學(xué)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，從小試、中試、工業(yè)試驗(yàn)，再到階段性試驗(yàn)、應(yīng)用型試驗(yàn)，直至2014年，才真正實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化完全替代。
與此同時，該公司自主開發(fā)了高效可再生有機(jī)胺脫硫劑吸收、解吸關(guān)鍵裝備，開發(fā)了高濃度二氧化硫煙氣梯級前處理凈化技術(shù)、脫硫胺液系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行集成控制技術(shù)，通過多技術(shù)集成創(chuàng)新，解決了二氧化硫濃度高、波動大、氣量大、成分復(fù)雜的煙氣脫硫關(guān)鍵共性技術(shù)難題，不僅實(shí)現(xiàn)了高濃度二氧化硫回收及資源化，真正地實(shí)現(xiàn)了殘次、低值鐵礦物的綜合利用。項(xiàng)目技術(shù)可成為鐵球團(tuán)燒結(jié)煙氣脫硫的主流工藝，成果在脫硫環(huán)保產(chǎn)業(yè)具有推廣應(yīng)用價值，對推動行業(yè)科技進(jìn)步具有重要作用。
胺液國產(chǎn)化以后，不僅每噸減少差價一萬元左右，每年減少費(fèi)用200萬元。而且?guī)砹?ldquo;多米諾效應(yīng)”，樹脂價格下降50%，每年減少費(fèi)用150萬元；提高了占脫硫總成本一半以上的蒸汽效能，每年節(jié)約成本1500萬元。
中國工程院邱定蕃院士擔(dān)任組長的專家組評價認(rèn)為：脫硫劑替代了進(jìn)口產(chǎn)品，突破了國外進(jìn)口產(chǎn)品的壟斷，自主研發(fā)的核心工藝與裝備填補(bǔ)了國內(nèi)空白。項(xiàng)目多技術(shù)集成度高，相關(guān)機(jī)理與理論研究有突破，綜合創(chuàng)新性強(qiáng)，技術(shù)復(fù)雜，難度大，對推動行業(yè)科技進(jìn)步具有重要作用。
成效備受矚目，應(yīng)用前景廣闊
由于自主研發(fā)了有機(jī)胺脫硫關(guān)鍵技術(shù)、核心裝備與集成工藝，實(shí)現(xiàn)了鐵球團(tuán)燒結(jié)煙氣的二氧化硫資源化回收與高效協(xié)同控制集成示范工程，解決了銅陵有色礦山副產(chǎn)的殘次、低值高硫鐵礦物綜合利用的關(guān)鍵性障礙。在自主研發(fā)的脫硫劑實(shí)現(xiàn)了高濃度SO2回收及資源化的同時，項(xiàng)目在相關(guān)機(jī)理與理論研究方面有突破，該公司和合工大申請發(fā)明專利16項(xiàng)，已獲授權(quán)10項(xiàng)；申請并獲授權(quán)實(shí)用新型專利6項(xiàng)；發(fā)表論文27篇；培養(yǎng)畢業(yè)碩士學(xué)位研究生20人。成果在銅冠冶化分公司應(yīng)用以來，新增銷售收入4.6億元。
“目前國家一方面投入大量資金治理二氧化硫污染，另一方面，大量進(jìn)口硫磺生產(chǎn)硫酸。在煙氣二氧化硫治理中全面推廣使用本項(xiàng)目脫硫技術(shù)成果，不僅避免了二次污染，同時回收的高純度二氧化硫，若能在國內(nèi)其他行業(yè)推廣，可大大地降低硫磺原料的進(jìn)口量，有效地解決我國硫資源短缺的戰(zhàn)略問題。”左永偉說，目前我國硫鐵礦以中低品位為主，大量燒渣因含硫高難以綜合利用，降低了燒渣作為鐵原料的使用價值，存在嚴(yán)重的資源浪費(fèi)?？稍偕访摿蚣夹g(shù)的應(yīng)用，使燒渣焙燒制備鐵球團(tuán)工藝中產(chǎn)生的二氧化硫直接回收利用，硫資源直接利用率高達(dá)98%以上，在彌補(bǔ)我國硫資源短缺的同時，為高含硫中低品位、低品位的低值硫鐵礦提供了一種有效的途徑。本項(xiàng)目技術(shù)的實(shí)施，高效脫除了鐵球團(tuán)排放煙氣中二氧化硫，產(chǎn)出高純度二氧化硫氣體，副產(chǎn)物完全綜合利用，在生產(chǎn)中無廢棄物排放，具有很好的技術(shù)競爭性和推廣應(yīng)用示范性；該技術(shù)成果也是實(shí)現(xiàn)礦山副產(chǎn)低值、殘次硫鐵礦轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)礦料的關(guān)鍵鏈節(jié)，有助于提升我國礦山、冶金、化工等行業(yè)清潔生產(chǎn)、節(jié)能降耗、污染物減排與綜合利用的水平。同時實(shí)現(xiàn)了大氣污染的源頭控制和協(xié)同治理，有效改善區(qū)域環(huán)境，提高人民健康水平，企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。
（夏富青 朱長華）