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氨法脫硫有干法、半干法和濕法脫硫工藝，本篇講述的是濕法工藝中，脫硫副產(chǎn)物硫酸銨的結(jié)晶影響因素。

采用氨水作為吸收劑，將煙氣中的二氧化硫脫除，具有工藝系統(tǒng)簡單、脫硫效率高、技術(shù)成熟、不易結(jié)垢堵塞、副產(chǎn)物硫銨可做肥料等優(yōu)勢，但硫銨結(jié)晶是非常重要的單元步驟，目前硫銨結(jié)晶過程中存在硫酸銨晶粒細(xì)小，周期性不出料的問題，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性能，增加運(yùn)行成本。氨法脫硫副產(chǎn)物處理工藝中，為獲得晶形優(yōu)良的硫銨晶粒，對結(jié)晶溫度、攪拌速率、pH以及亞硫酸銨、硝酸銨等雜質(zhì)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響進(jìn)行分析研究。

硫銨結(jié)晶主要由過飽和溶液的形成、晶核的產(chǎn)生和晶體的成長幾個(gè)階段組成。硫銨漿液形成過飽和溶液，達(dá)到一定過飽和度后，析出固相微觀晶粒，這是晶核的形成過程，也稱為初級成核，接著是晶核的長大也稱為晶體的生長過程。同時(shí)，由于晶液的流動(dòng)，晶體之間及晶體與設(shè)備之間的摩擦、碰撞，液體對晶體表面的沖刷，又產(chǎn)生新的晶核，稱為二次成核。通常晶核的形成和晶體的成長是同時(shí)進(jìn)行的。在結(jié)晶過程中，無論是晶核的形成，還是晶核的生長，都要消耗溶液中的溶質(zhì)，均以一定的過飽和度為推動(dòng)力。每一粒晶體都是由一粒晶核生長而成的，在一定條件下，如果晶核成核速率越大，晶核的生成量越多，溶液中有限的溶質(zhì)要同時(shí)供應(yīng)大量的晶核生長，晶核的生長速率就越慢，結(jié)果導(dǎo)致大量的細(xì)小結(jié)晶;反之，晶核的生成量越少，結(jié)晶粒度就會長得越大。

1 影響因素分析

1.1 雜質(zhì)對硫銨結(jié)晶的影響

硫銨漿液中可能會含有煙氣、水等帶入的鐵、鋁、銅、砷、鉛、氯等離子，這些例子易吸附在硫銨晶核表面，遮蓋結(jié)晶表面的活性區(qū)域，使晶體生長緩慢，金屬離子對硫銨結(jié)晶長大有較大的影響，尤其是鐵離子的影響最大，使晶粒細(xì)小易碎，而離心機(jī)無法對瀟瀟的晶體顆粒進(jìn)行分離，造成溶液的過飽和度升高，在運(yùn)行過程中，主要表現(xiàn)為結(jié)晶器內(nèi)細(xì)小晶粒大量堆積，液位不斷升高，晶體卻無法分離。

金屬離子對結(jié)晶的影響：Fe3+會減速結(jié)晶的速度，在溶液中的濃度到0.1%會促使硫酸銨晶體變長，而在較高的濃度時(shí)生成針狀晶體;Pb2+會促使大粒硫酸銨晶體析出;Mn2+會促進(jìn)晶核生成，有它們存在的時(shí)候硫酸銨結(jié)晶為粗大的片狀晶體;Zn離子也能促使生成比較完善的硫酸銨晶體，顆粒較圓，尺寸增大。

1.2 pH對硫銨結(jié)晶的影響

pH對結(jié)晶的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是對結(jié)晶形狀的影響，而是破壞結(jié)晶的正常生長條件。在一定條件下，隨著溶液的pH值的升高，溶液的介穩(wěn)區(qū)減小，硫銨晶形由多面體顆粒變成細(xì)長的六棱體柱形，甚至針形。同時(shí)母液粘度增加，硫銨分子擴(kuò)散阻力增加，阻礙晶體的正常生長。當(dāng)pH為5~6時(shí)，硫銨晶體可生長為較大的圓形晶體。當(dāng)溶液的pH值突然降低時(shí)，溶液中的細(xì)小晶體消失，破壞了晶體正常的生長條件。

1.3 攪拌速率對硫銨結(jié)晶的影響

攪拌速率增加，硫銨晶粒呈減小的趨勢。這主要是以為攪拌速率增加，晶體之間以及晶體與設(shè)備之間的碰撞幾率和碰撞程度都增加，有利于二次成核，不利于晶體長大，形成的晶體粒徑較小。較低的攪拌速度下，容易生成棒狀或針狀的硫銨，較高的轉(zhuǎn)速下，晶體長徑比較小，這主要是棒狀或針狀晶體在高碰撞下破碎造成的。另外，攪拌轉(zhuǎn)速較低，晶漿中晶體分布不均勻，較大顆粒硫銨在結(jié)晶器底部，不能較好的參與循環(huán)，與其他晶體和設(shè)備間的碰撞幾率也低，導(dǎo)致生成的硫銨晶體分布不均勻，研究表明，優(yōu)化的攪拌轉(zhuǎn)速為250r/min。

1.4 母液晶比對硫銨結(jié)晶的影響

晶比的大小直接影響結(jié)晶的粒度。晶比過大時(shí)由于摩擦碰撞機(jī)會增多，大顆粒結(jié)晶被破碎，使二次成核量增大，晶體成長速率減慢，晶體粒度減小，并使母液攪拌阻力增加，導(dǎo)致攪拌不良，同時(shí)減少了氨與硫酸反應(yīng)所需的容積，不利于氨的吸收，還易加重堵塞情況;晶比太小可能出現(xiàn)晶核量少，使過飽和度升高，產(chǎn)生大量的初級成核，使結(jié)晶粒度減小，晶比太小，使取出次數(shù)增加，縮短了晶體的生長時(shí)間，同樣使晶體粒度減小。

1.5 亞硫酸鹽對硫銨結(jié)晶的影響

脫硫漿液中含有未氧化完全的亞硫酸銨，亞硫酸銨的存在對晶體的生長有一定影響。不同亞硫酸銨濃度下，硫酸銨晶粒分布曲線如下：

圖 不同亞硫酸銨含量下硫酸銨粒徑分布曲線

1.6 硝酸銨和尿素對硫酸銨結(jié)晶的影響

化肥生產(chǎn)企業(yè)會產(chǎn)生含硝酸銨和尿素的廢水，廢水可以進(jìn)入脫硫系統(tǒng)加以利用，但要注意硝酸銨和尿素的含量對硫銨結(jié)晶的影響。學(xué)者研究表明，硝酸銨含量為0.5%和1%時(shí)，對硫酸銨晶體影響不顯著，含量2%時(shí)生成晶體的長徑比較大;尿素添加量達(dá)到2%時(shí)，會導(dǎo)致生成的硫銨晶體呈棒狀或針狀。

2 控制措施

首先控制氨水質(zhì)量，防止引入不利于硫銨結(jié)晶的雜質(zhì);

做好設(shè)備防腐措施，防止引入鐵離子等雜質(zhì);

預(yù)處理煙氣，以除去煙氣中的灰塵及鐵、砷、鉛等雜質(zhì);

脫硫漿液定期排空，以防止氯離子的富集影響結(jié)晶;

控制好硫銨漿液的pH值5~6之間;

控制好硫銨漿液結(jié)晶溫度70℃左右，避免較大和頻繁的溫度波動(dòng);

控制好漿液的氧化度，以控制亞硫酸銨濃度;

慎重向脫硫系統(tǒng)內(nèi)引入其他工段的“廢水”。