超声波雾化磷矿浆催化氧化净化低浓度SO2新技术研究

It take advantages of abundant Fe, Mn and other transition catalytic metal ions in phosphate, SO2 will be transformed to H2SO4 in liquid phase after catalytic oxidation reaction. During this process of phosphate absorbing SO2 in liquid phase, transition metal ions continuously dissolved into solution, which plays a role of cheap and readily available catalyst. H2SO4 can even react with Ca5F(PO4)3 and generate H3PO4 and CaSO4, so as to achieve the purpose of desulfurization and reuse absorbing liquid. While a strength ultrasonic wave can arouse strong acoustic vibration in liquid, and produce cavitation function, so that the overall medium blast into micro-droplets. The phosphate ore pulp has large specific surface area after atomized, and it will have higher absorption efficiency for SO2 with low concentration. This study intends to apply ultrasonic atomization technology on flue gas desulfurization circulating system, explore the desulfurization effect of phosphate ore pulp before and after ultrasonic atomization, investigate the promoting catalytic oxidation mechanism of atomized phosphate ore pulp processed by ultrasonic.

磷矿中含有8~15%的Fe2O3，5~7%的MnO，以及0.1~0.3%的稀土元素（La、Ce等）。利用磷矿浆吸收SO2过程中，过渡金属离子会不断进入溶液中，成为廉价的液相催化氧化脱硫反应的金属离子催化剂，硫酸可进一步分解磷矿生成磷酸和CaSO4，从而达到脱硫和吸收液再利用的目的。超声波对液滴有破碎作用，有巨大的空化作用，可使液体整体的介质发生爆破，化为液滴。这些液滴再受到声波振动作用，则能更细地雾化。经雾化后的磷矿浆具有巨大的比表面积，对低浓度二氧化硫具有较高的吸收效率。本研究拟将超声波雾化技术引入烟气脱硫循环系统中，探索超声波雾化前后磷矿浆吸收二氧化硫的反应条件以及各种物质在反应过程中的反应机理，考察超声波对磷矿浆催化氧化净化二氧化硫过程的促进机理，为磷化工厂中硫酸尾气的处理和回收利用开拓新的途径。

磷矿中含有8~15%的Fe2O3，5~7%的MnO，以及0.1~0.3%的稀土元素（La、Ce等）。利用磷矿浆吸收SO2过程中，过渡金属离子会不断进入溶液中，成为廉价的液相催化氧化脱硫反应的金属离子催化剂，硫酸可进一步分解磷矿生成磷酸和CaSO4，从而达到脱硫和吸收液再利用的目的。超声波对液滴有破碎作用，有巨大的空化作用，可使液体整体的介质发生爆破，化为液滴。这些液滴再受到声波振动作用，则能更细地雾化。经雾化后的磷矿浆具有巨大的比表面积，对低浓度二氧化硫具有较高的吸收效率。本项目以低浓度SO2烟气为研究对象，提出超声波雾化磷矿浆吸收低浓度SO2的新方法。通过自主设计的超声雾化反应器研究了自然光、雾化参数及工艺参数对超声雾化吸收低浓度SO2的影响。利用分子扩散、菲克定律等理论知识推导了矿浆雾滴捕集SO2的传质模型。通过分析雾滴与SO2、O2的传质过程，实验在相应的反应条件下测定了不同温度下的反应速率常数，并确定了对应的活化能，据此得出了不同温度条件下超声波雾化脱除SO2的反应动力学方程。在最佳工艺条件和反应机理的基础上，进行了中试装置的可行性分析。