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——銅陵銅冠冶化分公司用科技叩開綠色生產大門
    黨的十九大報告中提出：“加快建立綠色生產和消費的法律制度和政策導向，建立健全綠色低碳循環發展的經濟體系。推進資源全面節約和循環利用，實施國家節水行動，降低能耗、物耗，實現生產系統和生活系統循環鏈接……”
安徽銅陵有色銅冠冶化分公司通過科技創新，成功解決燒渣在球團焙燒過程中產生高濃度二氧化硫煙氣的高效處理與資源化利用，實現了綠色生產，取得顯著的經濟效益和社會效益。該公司《可再生胺脫硫劑開發與工業化應用關鍵技術》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，環保決定企業生死。銅冠冶化分公司在建設之初，就注定了日后不同尋常發展之路。
10年前，銅陵有色為了綜合利用二級單位礦山副產的高硫鐵礦物，成立了銅冠冶化分公司，投資建設年產120萬噸鐵球團、2套年產40萬噸工業硫酸的生產系統。采用鏈篦機-回轉窯-環冷機生產工藝制備鐵球團，處理高硫鐵礦物，焙燒球團產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的干法、半干法及濕法工藝脫硫，難以達到環保排放要求；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，礦山的生產經營也將面臨困局。
據了解，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、燃煤發電等領域的產業關鍵技術共性難題，也是清潔生產、節能減排和產業升級亟待解決的重要技術瓶頸。
超能小怪 2018/08/03 13:53:43
“國內各種常規的脫硫工藝、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、運行穩定性，同時也要考慮廢棄物的產出量、可利用難度與途徑，球團項目也不例外。”該公司總經理左永偉說。
在焙燒硫鐵礦制取硫酸過程中，產出的燒渣（鐵氧化物）殘硫一般為0.8%～2.5%，這雜質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-回轉窯-環冷機工藝生產出高爐用酸性鐵球團礦。由于銅陵有色副產的鐵精礦硫份較高，若要實現礦山的清潔生產，必須解決副產高硫鐵礦物，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球團的原料，焙燒產出的煙氣二氧化硫濃度高、粉塵量大、水分高、雜質成分復雜，該煙氣能否有效處理將決定球團生產系統能否建設，同時這類煙氣的有效處理也是冶金、化工、燃煤發電等領域的產業關鍵技術共性難題。
與其坐以待斃，不如自我救贖
“盡管有機胺脫硫工藝在國內已有應用的工程，但是在鐵球團燒結行業，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兩年以后，設備腐蝕現象逐漸暴露無遺，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替代不銹鋼制作塔體的常規技術，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工藝“去留問題”進行變革性討論，最終選擇了生產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步推進，但難逃設備嚴重腐蝕的厄運，2014年上半年，被環保部門責令整改。
“脫硫系統的不穩定，設備上存在著缺陷。加上2014年以后，國家對環保要求愈加嚴格，要求煙氣超低排放已成為發展趨勢，所以必須加快改造。”銅冠冶化分公司總經理助理李要武說，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。現在回過頭來看，是在緊要關頭救了這個企業。
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、冶煉發電等企業，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，煙氣凈化系統是脫硫系統首要解決的問題，是解決癥結的關鍵，要想解決煙霧中的顆粒，就必須對洗滌系統進行改造，實現煙氣的梯級凈化。主要問題得到解決了，次要問題就會迎刃而解。
不存則亡，一場由表及里的環保技改保衛戰全面打響。 
大膽自主創新，破解技術瓶頸
“當時受國外技術保留制約，國內沒有參照物。”銅冠冶化分公司生產運營部技術主管、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、操作規程、經驗積累等“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，實現了強化傳質過程、提高吸收、解吸效率，降低了運行能耗、物耗；集成并開發了梯級煙氣凈化工藝技術，實現煙氣中塵濃度≤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，研發了熱穩定性鹽脫除、節能、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。
研發了新型四合一高效整體式吸收塔裝置，開發了有機胺吸收二氧化硫的創新裝置與關鍵技術，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；開發了高效節能的解吸塔及工藝，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，脫硫系統節能效果顯著。
研發并集成了含塵、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，為脫硫的經濟、可靠運行提供了保障，并降低了脫硫系統的能耗、物耗。
    研發并創新了可再生有機胺脫硫的吸收、解吸工藝，實現脫硫胺液的即時凈化和穩定運行，并且采用氣液旋流原理控制胺液夾帶；采用循環吸收液降低煙氣溫度，通過調節塔內有機胺鹽吸收平衡，降低氣體中胺液夾帶量；開發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，實現了胺液在再沸器不同區域內加熱、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運行參數表明：排放尾氣中二氧化硫濃度可穩定低于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，產出二氧化硫全部用于生產硫酸。整體技術成果實現了工業化穩定運行。
中國有色金屬工業協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“有機胺脫硫工業化關鍵技術、集成工藝研究與應用”項目被授予特等獎。
環保、成本雙刃劍
持續發展兩法寶
環保決定企業生死，成本決定企業盈利。“我們面臨的另外一個重大問題就是生產工藝脫硫劑的問題，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化難題，與合肥工業大學進行產學研合作，從小試、中試、工業試驗，再到階段性試驗、應用型試驗，直至2014年，才真正實現國產化完全替代。
與此同時，該公司自主開發了高效可再生有機胺脫硫劑吸收、解吸關鍵裝備，開發了高濃度二氧化硫煙氣梯級前處理凈化技術、脫硫胺液系統穩定運行集成控制技術，通過多技術集成創新，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，不僅實現了高濃度二氧化硫回收及資源化，真正地實現了殘次、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，成果在脫硫環保產業具有推廣應用價值，對推動行業科技進步具有重要作用。
胺液國產化以后，不僅每噸減少差價一萬元左右，每年減少費用200萬元。而且帶來了“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品，突破了國外進口產品的壟斷，自主研發的核心工藝與裝備填補了國內空白。項目多技術集成度高，相關機理與理論研究有突破，綜合創新性強，技術復雜，難度大，對推動行業科技進步具有重要作用。
成效備受矚目，應用前景廣闊
由于自主研發了有機胺脫硫關鍵技術、核心裝備與集成工藝，實現了鐵球團燒結煙氣的二氧化硫資源化回收與高效協同控制集成示范工程，解決了銅陵有色礦山副產的殘次、低值高硫鐵礦物綜合利用的關鍵性障礙。在自主研發的脫硫劑實現了高濃度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；發表論文27篇；培養畢業碩士學位研究生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，若能在國內其他行業推廣，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。可再生胺脫硫技術的應用，使燒渣焙燒制備鐵球團工藝中產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，產出高純度二氧化硫氣體，副產物完全綜合利用，在生產中無廢棄物排放，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礦山副產低值、殘次硫鐵礦轉化為優質礦料的關鍵鏈節，有助于提升我國礦山、冶金、化工等行業清潔生產、節能降耗、污染物減排與綜合利用的水平。同時實現了大氣污染的源頭控制和協同治理，有效改善區域環境，提高人民健康水平，企業實現綠色發展。
（夏富青 朱長華）