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——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)和消費的法律制度和政策導向，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟體系。推進資源全面節(jié)約和循環(huán)利用，實施國家節(jié)水行動，降低能耗、物耗，實現(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，實現(xiàn)了綠色生產(chǎn)，取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。該公司《可再生胺脫硫劑開發(fā)與工業(yè)化應用關鍵技術》獲2017年度安徽省科技進步獎一等獎、《有機胺脫硫工業(yè)化關鍵技術、工藝集成研究與應用》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
銅陵有色集團公司黨委書記、董事長楊軍指出：安全事關家庭幸福，環(huán)保決定企業(yè)生死。銅冠冶化分公司在建設之初，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，投資建設年產(chǎn)120萬噸鐵球團、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-回轉(zhuǎn)窯-環(huán)冷機生產(chǎn)工藝制備鐵球團，處理高硫鐵礦物，焙燒球團產(chǎn)生煙氣的二氧化硫濃度達1.5萬毫克每標準立方米。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，球團工程難以建設，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)電等領域的產(chǎn)業(yè)關鍵技術共性難題，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、技術均已成型，每種工藝均有一定的應用條件。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，球團項目也不例外。”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-回轉(zhuǎn)窯-環(huán)冷機工藝生產(chǎn)出高爐用酸性鐵球團礦。由于銅陵有色副產(chǎn)的鐵精礦硫份較高，若要實現(xiàn)礦山的清潔生產(chǎn)，必須解決副產(chǎn)高硫鐵礦物，球團工程建設刻不容緩。銅冠冶化分公司的球團工程就承擔處理高硫鐵礦物的任務，高硫鐵礦物與燒渣作為生產(chǎn)球團的原料，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)成分復雜，該煙氣能否有效處理將決定球團生產(chǎn)系統(tǒng)能否建設，同時這類煙氣的有效處理也是冶金、化工、燃煤發(fā)電等領域的產(chǎn)業(yè)關鍵技術共性難題。
與其坐以待斃，不如自我救贖
“盡管有機胺脫硫工藝在國內(nèi)已有應用的工程，但是在鐵球團燒結行業(yè)，由于煙氣成分復雜，全國當時還沒有成功先例。”球團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，設備腐蝕現(xiàn)象逐漸暴露無遺，且日趨嚴重，該公司分別于2010年、2012年對煙氣凈化系統(tǒng)進行局部改造，但仍然沒能徹底解決設備腐蝕之痛。針對吸收塔存在的設備腐蝕等難題，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，解決了吸收塔設備腐蝕等難題，使用壽命大大延長。2012年以后，該公司對球團燒結生產(chǎn)工藝“去留問題”進行變革性討論，最終選擇了生產(chǎn)工藝技術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、解吸塔裝置等重點領域升級改造。盡管該公司每一步工作都在穩(wěn)步推進，但難逃設備嚴重腐蝕的厄運，2014年上半年，被環(huán)保部門責令整改。
“脫硫系統(tǒng)的不穩(wěn)定，設備上存在著缺陷。加上2014年以后，國家對環(huán)保要求愈加嚴格，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，先后與銅陵有色設計研究院、合肥工業(yè)大學、南昌設計院等開展合作，從脫硫工藝、技術、工程裝置上著手攻克技術難關，要想煙氣脫硫穩(wěn)定、有效地運行，必須掌握從有機胺運行吸收——解吸二氧化硫的關鍵技術、關鍵設備和關鍵工藝?，F(xiàn)在回過頭來看，是在緊要關頭救了這個企業(yè)。
改！必須改！盡快改！該公司成立了黨政主要領導為組長的科技攻關領導小組，落實專人負責工藝、技術、設備等，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。
“盡管當時壓力大，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，是解決癥結的關鍵，要想解決煙霧中的顆粒，就必須對洗滌系統(tǒng)進行改造，實現(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，破解技術瓶頸
“當時受國外技術保留制約，國內(nèi)沒有參照物。”銅冠冶化分公司生產(chǎn)運營部技術主管、科技室主任吳炳智說，當時牽扯到大量的人力和精力，從技術原理、操作規(guī)程、經(jīng)驗積累等“源頭里”尋找答案，再慢慢去探索核心問題，然后再與技術設計單位、設備生產(chǎn)單位進行廣泛交流，找到解決問題的方法。
針對鐵球團焙燒煙氣的特性，該公司自主開發(fā)了高效吸收、解吸的技術與工藝，設計了吸收塔、解吸塔等設備的核心構件與結構，實現(xiàn)了強化傳質(zhì)過程、提高吸收、解吸效率，降低了運行能耗、物耗；集成并開發(fā)了梯級煙氣凈化工藝技術，實現(xiàn)煙氣中塵濃度≤5毫克每標準立方米、酸霧濃度≤10毫克每標準立方米；針對有機胺吸收、解吸二氧化硫的本性，研發(fā)了熱穩(wěn)定性鹽脫除、節(jié)能、胺液流失與結晶的控制等技術，形成了高濃度二氧化硫煙氣高效吸收、解吸的核心技術與工藝。
研發(fā)了新型四合一高效整體式吸收塔裝置，開發(fā)了有機胺吸收二氧化硫的創(chuàng)新裝置與關鍵技術，利用新型氣液旋流器、氣流分布器等核心裝備及其結構，提高了塔內(nèi)氣流和噴淋液分布均勻性，不僅強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、富胺液泡點進料、控制二次蒸汽產(chǎn)生量與冷凝液泡點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，在工藝設計上合理分配各設備的凈化任務、分級處理負荷，凈化后煙氣溫度≤ 60攝氏度，塵濃度≤5毫克每標準立方米，酸霧濃度≤10毫克每標準立方米，為脫硫的經(jīng)濟、可靠運行提供了保障，并降低了脫硫系統(tǒng)的能耗、物耗。
    研發(fā)并創(chuàng)新了可再生有機胺脫硫的吸收、解吸工藝，實現(xiàn)脫硫胺液的即時凈化和穩(wěn)定運行，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)有機胺鹽吸收平衡，降低氣體中胺液夾帶量；開發(fā)了胺液結晶工藝與裝置脫除有機胺液中鈉鹽；設計了解吸塔再沸器結構，實現(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晶堵塞等問題。
該公司兩年多來系統(tǒng)運行參數(shù)表明：排放尾氣中二氧化硫濃度可穩(wěn)定低于100毫克每標準立方米，解吸運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毫克每標準立方米，產(chǎn)出二氧化硫全部用于生產(chǎn)硫酸。整體技術成果實現(xiàn)了工業(yè)化穩(wěn)定運行。
中國有色金屬工業(yè)協(xié)會組織的科技成果評價會認為：本項目整體技術達到國際先進水平，其中有機胺脫硫劑脫硫工藝節(jié)能指標居國際領先。在今年銅陵有色科技成果表彰會上，銅冠冶化分公司“有機胺脫硫工業(yè)化關鍵技術、集成工藝研究與應用”項目被授予特等獎。
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，由于當時從加拿大引進技術，采購胺液也有限制條件。”吳炳智說，胺液是脫硫的重要材料，由于受國外技術封鎖，該項目的研發(fā)已于2008年申報了安徽省科技攻關專項計劃，進行攻關，以胺液為突破口，實現(xiàn)有機胺脫硫技術的集成。
在2007年項目建設之初，該公司就著手解決脫硫劑的國產(chǎn)化難題，與合肥工業(yè)大學進行產(chǎn)學研合作，從小試、中試、工業(yè)試驗，再到階段性試驗、應用型試驗，直至2014年，才真正實現(xiàn)國產(chǎn)化完全替代。
與此同時，該公司自主開發(fā)了高效可再生有機胺脫硫劑吸收、解吸關鍵裝備，開發(fā)了高濃度二氧化硫煙氣梯級前處理凈化技術、脫硫胺液系統(tǒng)穩(wěn)定運行集成控制技術，通過多技術集成創(chuàng)新，解決了二氧化硫濃度高、波動大、氣量大、成分復雜的煙氣脫硫關鍵共性技術難題，不僅實現(xiàn)了高濃度二氧化硫回收及資源化，真正地實現(xiàn)了殘次、低值鐵礦物的綜合利用。項目技術可成為鐵球團燒結煙氣脫硫的主流工藝，成果在脫硫環(huán)保產(chǎn)業(yè)具有推廣應用價值，對推動行業(yè)科技進步具有重要作用。
胺液國產(chǎn)化以后，不僅每噸減少差價一萬元左右，每年減少費用200萬元。而且?guī)砹?ldquo;多米諾效應”，樹脂價格下降50%，每年減少費用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任組長的專家組評價認為：脫硫劑替代了進口產(chǎn)品，突破了國外進口產(chǎn)品的壟斷，自主研發(fā)的核心工藝與裝備填補了國內(nèi)空白。項目多技術集成度高，相關機理與理論研究有突破，綜合創(chuàng)新性強，技術復雜，難度大，對推動行業(yè)科技進步具有重要作用。
成效備受矚目，應用前景廣闊
由于自主研發(fā)了有機胺脫硫關鍵技術、核心裝備與集成工藝，實現(xiàn)了鐵球團燒結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鍵性障礙。在自主研發(fā)的脫硫劑實現(xiàn)了高濃度SO2回收及資源化的同時，項目在相關機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，已獲授權10項；申請并獲授權實用新型專利6項；發(fā)表論文27篇；培養(yǎng)畢業(yè)碩士學位研究生20人。成果在銅冠冶化分公司應用以來，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目脫硫技術成果，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，存在嚴重的資源浪費?？稍偕访摿蚣夹g的應用，使燒渣焙燒制備鐵球團工藝中產(chǎn)生的二氧化硫直接回收利用，硫資源直接利用率高達98%以上，在彌補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。本項目技術的實施，高效脫除了鐵球團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，具有很好的技術競爭性和推廣應用示范性；該技術成果也是實現(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)實現(xiàn)綠色發(fā)展。
（夏富青 朱長華）