Khí thải nhà máy luyện kim

THÔNG TIN CHI TIẾT

 Khái quát về khí thải nhà máy sản xuất luyện kim màu

- Các nghiên cứu về khoa học khí hậu và hệ thống quan trắc khí hậu toàn cầu (GCOS) đã chỉ ra rằng, hoạt động của các ngành công nghiệp và hoạt động của con người đã phát thải ra nhiều loại khí thải nhà kính (CO2, CH4, N2O, PFCs, SF6). Trong đó, sản xuất luyện kim đã sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên (quặng sắt, than, đá vôi, khí thiên nhiên…) và sử dụng nhiệt năng, điện năng từ việc đốt cháy nhiên liệu hoá thạch (than, dầu, khí thiên nhiên) đã tạo nên nguồn phát thải khí nhà kính (KNK) khá lớn.
- Khí Sunfu Đioxit (SO2) là loại chất ô nhiễm phổ biến nhất trong sản xuất công nghiệp cũng như trong sinh hoạt của con người.  Nguồn phát sinh ra SO2 có thể là do quá trình đốt bất cứ thứ thứ gì trong cuộc sống hàng ngày (than đá, khí, gỗ và các chất hữu cơ khác như phân khô, rơm rác…), hay trong quá trình công nghiệp (đốt lò hơi, nhiệt điện, luyện kim, hóa chất…).

- Khi nhiễm độc khí SO2, SO2 sẽ đi vào phổi và vào hệ thống bạch huyết. Trong máu SO2 tham gia nhiều phản ứng hoá học để làm giảm dự trữ kiềm, làm cho rối loạn quá trình chuyển hoá đường và protêin, kiến thiếu vitamin B và C, tạo ra methemoglobine gây tắc nghẽn mạch máu và làm giảm khả năng vận chuyển ôxy của hồng cầu, gây co hẹp dây thanh  quản, khó thở.

 Sự phát thải khí tác nhân gây ô nhiễm trong sản xuất luyện kim

- Sản xuất gang thép qua các công đoạn nung sấy, thiêu kết, nấu chảy nguyên liệu để tạo ra gang, đúc phôi từ gang và cán đều tạo ra 3 dạng chất thải (nước thải; khí và bụi thải; chất thải rắn) với mức độ ô nhiễm khác nhau
- Các quá trình hóa lý xảy ra trong lò luyện hết sức đa dạng và phức tạp. Kết quả không chỉ tạo ra sản phẩm gang như mong muốn mà còn phát ra khí thải, trong đó CO2 là nhiều nhất. Quá trình nấu luyện đã xuất hiện chuyển đổi pha (rắn → biến mền → chảy → đông đặc → nung → gia công áp lực → làm nguội …) và được đặc trưng bằng 4 quá trình sau đây:

Hấp thụ khí SO2 bằng nước

- Hấp thụ khí SO2 bằng nước là một trong những phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất là trong khói thải các loại lò công nghiệp.

Hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước bao gồm 2 giai đoạn:

1-  Hấp thụ khí thải chứa SO2 bằng cách phun nước vào trong dòng khí thài hoặc cho khí thải đi qua một lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tưới nước – scrubơ;

2-   Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để tái sử dụng nước sạch và thu hồi SO2 (nếu cần).

– Nồng độ ban đầu của khí thải có nồng độ SO2 tương đối cao;

–  Khi có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẻ;

–  Khi có sẵn nguồn nước lạnh;

– Có thể xả được nước thải thứ cấp có chứa tương đối nhiều axit ra sông ngòi.

Trường hợp khí thải chứa nhiều SO2 như trong công đoạn nấu quặng sunfua kim loại của công nghiệp luyện kim màu chẳng hạn, nồng độ SO2 trong khí thải có thể đạt 2 – 12%, người ta có thể xử lý khí SO2 bằng nước kết hợp với quá trình oxy hóa SO2 bằng chất xúc tác.

Quá trình cũng được thực hiện thành hai giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất: khí S02 kết hợp vãi oxy nhờ sự có mật của chất xúc tác vanađi (V) để biến thành anhiđrit sunfuric SO3 và giai đoạn thứ hai là dùng nước tưới trong scrubơ dể anhiđrit sunfuric kết hợp với nước tạo thành axit sunfuric H2SO4.

Trong giai đoạn thứ nhất, phản ứng oxy hóa khí SO2 có tỏa nhiệt và phản ứng xảy ra càng mạnh ở nhiệt độ càng thấp, do đó cần thực hiện quá trinh này qua nhiều tầng xúc tác, sau mỗi tầng đều được làm nguội.

Hấp thụ khí SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO)

Trong đó, phương pháp hấp thụ với dung dịch hấp thụ là Ca(OH)2 hiệu suất xử lý của quá trình có thể lên đến 85 – 90% trong việc loại bỏ SO2. Và đây là một trong những phương pháp được sử dụng khá rộng rãi trong các quá trình xử lý khí thải.

 

Xử lý khí SO2 bằng đá vôi

Phương pháp hấp thụ xử lý khí thải chứa SO2 diễn ra như sau:
– Khí thải đi qua hệ thống xử lý- Tháp hấp thụ từ dưới lên, trong đó chất ô nhiễm như SO2 và bụi bẩn sẽ bị giữ lại, không khí sạch đi lên trên và thoát ra ngoài.
– Dung dịch hấp thụ (thường là Ca(OH)2) được hệ thống ống dẫn, bơm tuần hoàn bơm lên phần trên thân trụ và được phun ra bởi hệ thống dàn phun sương, tưới đều dung dịch hấp thụ trong tháp.
– Dòng khí đi từ dưới lên, dòng lỏng từ trên xuống và chúng tiếp xúc với nhau, khi đó quá trình hấp thụ được diễn ra, SO2 bị giữ lại trong dung dịch hấp thụ, không khí sạch thoát ra ngoài.
– Quá trình hấp thụ diễn ra theo phương trình như sau:
2SO2 + Ca(OH)2 → Ca(HSO3)2
Ca(HSO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaSO3 + 2H2O
– CaSO3 là chất rắn ít tan nên dễ dàng lắng xuống đáy tháp và được đem đi xử lý bằng cách chôn lấp.
– Khí sạch ra ở đỉnh tháp được tách ẩm, sau đó được đưa ra ngoài môi trường.

Xử lí khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ

Trong xử lí khí SO2 có trong khí thải bằng các chất hấp thụ hữu cơ được áp dụng ở nhiều trong công nghiệp luyện kim màu. Chất hấp thụ khí SO2 đã được sử dụng phổ biến là các amin thơm chẳng hạn như anilin, toluđin, xyliđin, và đimety-anilin.

2. Hệ thống lọc tĩnh điện – (Đạt hiệu suất xử lý khí thải lên tới 98%)