Магнезитовый кристальный метод

В основе магнезитового метода лежит связывание сернистого ангидрида оксидом магния с образованием сульфита магния:

SO₂ + MgO = MgSO₃. (23.8)

Сульфит магния, взаимодействуя с сернистым ангидридом, образует бисульфит:

MgSO₃ + SO₂ + H₂O = Mg(HSO₃)₂. (23.9)

Бисульфит магния, взаимодействуя с оксидом магния, может снова переходить в сульфит:

Mg (HSO₃)₂ + MgO = 2MgSO₃ + H₂O. (23.10)

Под действием кислорода, содержащегося в очищаемом газе, часть сульфита магния может окисляться до сульфата:

2MgSO₃ + O₂ = 2MgSO₄. (23.11)

Добавляя в раствор ингибитор (парафенилендиамин), можно ограничить образование сульфата и не выводить его из раствора. Растворимость сульфита магния в воде ограничена, и по мере образования он выпадает в виде кристаллов, которые выводят из суспензии, сушат и подвергают термическому разложению в печи при 800—900 °С по реакции

MgSO₃→ MgO + SO₂. (23.12)

Оксид магния возвращают в процесс, а концентрированный SO₂ перерабатывают в серную кислоту или элементарную серу.

Основным элементом установки (рис. 23.7) является абсорбер скрубберного типа с деревянной хордовой насадкой. Газ, подлежащий очистке, подводится в скруббер снизу, а очищенный отводится через каплеуловитель сверху. Орошение осуществляют суспензией MgSO₃·6H₂O и MgO в водном растворе магния с плотностью орошения 15—20 м³/(м²·ч). Суспензия из скруббера сливается в основном в циркуляционный сборник, куда через дозатор добавляется магнезит для нейтрализации раствора бисульфита магния и дальнейшего выделения кристаллов. Часть отработавшей суспензии непрерывно забирают из цикла и отводят на гидроциклоны. Очищенная пульпа из гидроциклонов поступает на ленточный вакуум-фильтр для отделения кристаллов от маточного раствора, направляемого обратно в циркуляционный бак.

Рис. 23.7. Схема циклического кристального магнезитового метода очистки газов от SO₂: 1 — скруббер; 2 — хордовая насадка; 3 — каплеуловитель; 4 — бакдля нейтрализации суспензии,; 5 — фильтр для отделения крупных включений; 6 — форсунки; 7 — дозатор магнезита; 8 — гидроциклоны; 9 — ленточный вакуум-фильтр; 10 — печь кипящего слоя; 11 — фильтр-пресс

Мелкие нерастворимые примеси, вносимые в цикл газом и техническим магнезитом, проходят через циклоны на вакуум-фильтр, где отжимаются, промываются и выводятся из цикла. Промывные воды также возвращают в циркуляционный сборник.

Выделенные на ленточном вакуум-фильтре кристаллы направляют в многополочную печь кипящего слоя с подводом продуктов сгорания под нижнюю полку. На верхних полках происходят сушка и удаление гидратной влаги, а на нижних при 800—900 °С — термическое разложение сульфита на MgO и SO₂ в соответствии с реакцией (23.12). Магнезит направляют для повторного использования в циркуляционный бак, a SO₂ (концентрация 18—19%) — на сернокислотный завод.

Магнезитовый метод позволяет очищать газы, имеющие температуру 100—150 °С; он характеризуется пониженной агрессивностью рабочих жидкостей. К недостаткам этого метода относятся возможность засорения насадки и коммуникаций образующимися кристаллами, а также значительный расход топлива на регенерацию магнезита. По экономическим показателям магнезитовый метод имеет небольшие преимущества перед аммиачным при низкой концентрации SO₂ в газах.

Существуют и другие циклические методы очистки газов от SO₂, например цинковый. Однако по ряду причин эти методы для металлургии неперспективны.