武晓红

（山西林业职业技术学院，山西 太原 030009）

一、SO2环境污染现状

为了提供足够的能源，现代工业中化石燃料大量被使用，大量污染物也随之被排出，人类生活的环境逐渐恶化。作为一个以煤炭为主要能源的国家，我国的环境污染主要是煤烟型污染，其主要污染物为颗粒物和SO2。近年来，随着煤的消耗量的逐年增加，燃煤产生SO2的量也不断增加，由此造成了严重的大气污染。

SO2是一种无色且有刺激性气味的气体，当在空气中达到一定浓度的时候，它对人体健康、农作物的生长、建筑物等都有严重的危害性。对于人体，现在有研究发现，当SO2与可吸入颗粒物同时被吸入体内，它们会共同进入肺部，此时，在二者的共同作用下，对肺部的危害会增加3-4倍。对于植物，SO2会腐蚀植物叶面，使植物从叶背到叶面均出现“烟斑”，抑制植物生长，严重时会导致植物的枯萎死亡。因此，控制SO2的排放是我国大气污染防治的主要方向之一。

二、SO2脱除技术现状

控制SO2污染的途径有三类：燃烧前脱硫(煤炭洗选技术)、燃烧中脱硫(型煤固硫技术)和燃烧后脱硫（烟气脱硫）。但是，从技术、成本和效果等方面综合考虑，烟气脱硫是现有技术中最有效和应用最广的一项。根据脱硫剂的操作特点和类型，烟气脱硫可分为湿法、半干法、干法脱硫三种。而湿法烟气脱硫技术，目前在国际上的烟气脱硫技术中处于主导地位，约占所有脱硫技术的80%。

湿法脱硫技术是采用含有吸收剂的永液或浆液在湿润状态下洗涤烟气以除去SO2。因为是气液反应，脱硫反应具有速度快、脱硫效率高和吸收剂利用率高的优点，但对应它的缺点就是流程和设备比较复杂，运行费用比较高，投资相对较大。目前该技术主要包括石灰石/石灰—石膏法、钠碱吸收法、氧化镁法、韦尔曼一洛德法、氨法和稀硫酸法，其中石灰石/石灰—石膏法经过多年的发展技术非常成熟，运行稳定，占全部湿法脱硫的36.7%。理论而言，石灰石/石灰—石膏法的产物是纯度很高的石膏，可以直接用于工业生产。但由于中国大部分地区的石灰杂质含量较高，因此此法所产石膏纯度较低，经济价值低下，通常上作废物处理，这样就加大了环境废物总量。

在这种情况下，有研究人员提出用废物作吸收剂的烟气脱硫技术的可行性。鉴于我国钢渣碱性物质含量较高，以及对环境造成的污染，现在已有科研人员开始对钢渣这种工业固体废物进行详细研究，且提出了用它作为脱硫剂在燃烧后的烟气中进行湿法脱硫的可能性。用钢渣作为脱硫剂，在降低燃煤烟气中二氧化硫对环境的污染的同时,可以节约脱硫成本，降低脱硫过程的运转费用,同时使得工业废物得到了综合利用,最终达到“以废治废”的目的。

三、钢渣作为脱硫剂的研究

1.钢渣的来源及研究背景

现在伴随着我国经济的快速发展，钢铁需求量大幅提高，钢铁产量迅速增长。直至2007年底，我国粗钢产量已突破4亿吨。钢渣作为炼钢生产产生的副产品，产生率约为粗钢产量的12%-20%，其产量也在不断增加。据报道,我国目前钢渣的综合利用率仅为76%左右。而且大部分企业钢渣处理技术都很滞后，大量磁选钢尾渣在未经过任何处理直接堆积至渣场或填埋。这等简单粗暴的方法，不仅占用了大量的土地资源，而且还对堆放场周围的土壤、水环境等造成了污染，存在着潜在的危险。近些年来，为了适应钢铁产业的快速发展，各产钢国都已经逐渐将如何利用钢渣的问题提到了重要日程上来，并已经取得了显著的成果。

2.钢渣的成分

钢渣的主要成分见下表(以太钢不锈钢渣为例）：

表1 不锈钢钢渣化学成分

3.钢渣的用途

（1）钢渣选铁：钢渣中残留的一部分氧化铁和氧化亚铁等铁的氧化物，经过磁选，可有10%左右再次回炉利用。

（2）钢渣微粉：目前国内利用最多的方式之一就是钢渣的微粉利用，通过铁选后的钢渣中CaO、MgO、FeO的含量之和可以达到70%，通过加工成为10微米左右的渣粉，这些渣粉可以添加在水泥中或者直接作为水泥原料。现在“用于水泥和混凝土中的钢渣粉”的“矿物掺合技术规范”国家标准已经完成，这就从国家方面肯定了钢渣微粉水泥的可用性和标准型，钢渣微粉将成为钢渣高价值利用的有效途径。

（3）堆山造景：大小比例不等钢渣应用于堆山造景中，大的钢渣可直接制作假山石，营造园林景观，小的钢渣可作为堆山材料，通过表面覆土后，上面种植草皮。

（4）废水处理：钢渣中富含Si、Al和Fe等组分，这些金属成分使得钢渣具备制作污水处理的絮凝药剂的条件。且由于钢渣具有较大的表面积和一定的碱性,因此可以用于吸附处理废水。有实验证明，钢渣对含磷废水、重金属废水及染料废水的处理都有很好的去除效果。

（5）建材生产：稳定化处理后的钢渣，可直接作为沥青混凝土骨料，沥青混凝土的刚度强、耐久性长。钢渣还可以代替碎石用在铁路、公路、料场、工程回填、修筑堤坝、填海造地等方面，用作道路垫层和基层，其强度、抗渗性、抗弯沉性等都会优于天然石材。我国有相对应的行业标准“YB/T801-1993工程回填用钢渣”和“YB/T803-1993道路用钢渣”。

4.钢渣做脱硫剂可行性研究

钢渣作为脱硫剂应用于烟气脱硫方面，还是一个比较新的领域，已见到的文献资料不多，仅有可数的几篇。如丁希楼、郭应春、唐胜卫、赵凯、李家等发表的“废钢渣粉渣湿法脱硫工艺实验研究”、何环宇、倪红卫、刘吉刚、夏小亮、吴丹江发表的“亚临界水对钢渣再生脱硫的作用”等，他们分别利用马钢和武钢厂产生的废钢渣进行了实验研究，发现硫的脱除效率可达80%，表明了应用钢渣进行烟气脱硫具有相当的可行性。但比较成熟的方法尚未形成，有待于研究的进一步进行，尤其是对不锈钢渣的开发利用研究。需要注意的还有，目前对于钢渣作为脱硫剂的研究主要集中在钢渣本身的脱硫效果上，而对于钢渣中各成分对脱硫所起的作用的研究较少，对如何提高钢渣的脱硫率的研究还不够深入。除了以上研究，关于钢渣作为脱硫剂的可行性有以下几个方面：

（1）从表1中可看出，由于不锈钢渣的主要活性组分为 SiO2、Cr2O3、CaO、Fe2O3、Al2O3、MnO2、MgO等，在烟气脱硫过程中化学反应机理类似于CaO与SO2、H2O的反应，可以起到代替石灰石的作用，而且钢渣中有些成分还可以起到触媒作用，大大加快了氧化反应的进行，起到了很好的脱硫效果。

（2）钢渣是一种表面积较大的多孔性材料，因具有较好的过滤作用，而且可以增加与SO2的接触面积，提高反应效率。钢渣具有较好的耐磨性，而且钢渣属于多种金属氧化物的熔融混合物，因此其热稳定等性能比较优良，这样在烟气组分比较复杂的情况下，也不容易“中毒”失效。

（3）在研究过程中，还可以用定量电子探针微区分析法针对性研究，这样既可以观察不锈钢渣颗粒进行烟气脱硫前后的形态变化，又可以分析其化学成分变化，可以全面而直观地阐述不锈钢渣用于烟气脱硫的可行性和适用性，为研制良好的不锈钢钢渣脱硫剂产品奠定基础。

SO2作为我国大气污染的主要污染物之一，国家对其的排放有着严格的控制，所以烟气脱硫成为工厂的必然选择。因此，在引用国外先进脱硫工艺的同时，我们更加要加大符合我国国情的低投资的工艺技术研发。而以钢渣为脱硫剂的性能研究，既可以开发一种廉价、高效、实用的脱硫剂，又为冶金行业废弃物的循环利用开辟一条新的途径。

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