鎂法脫硫技術是以活性氧化鎂為基礎原料的濕法脫硫工藝，具有環境友好、節約資源、資源利用率高等優點。中國鎂法脫硫技術成熟，資源優勢顯著，副產物可實現多元化利用。利用副產物制備的硫酸鎂、氧化鎂產品在各個領域具有廣闊的發展前景，尤其在建筑業、農業等方面有著巨大的戰略優勢?？偨Y了國內外鎂法脫硫技術的研究及應用狀況，凸顯出中國鎂法脫硫的技術優勢、資源優勢及資源多元化利用的優勢。詳細闡述了以鎂法脫硫副產物制備硫酸鎂及氧化鎂的工藝過程，對副產物多元化利用的途徑進行了深入分析。同時重點介紹了以鎂法脫硫副產物為原料制備鎂基新材及其在裝配式建筑領域中的應用，為擴展副產物應用領域提供了研究思路。

中國《環境保護國家標準“十三五”發展規劃》指出， 要進一步加強對燃煤電廠、熱電廠煙氣排放監控，要求企業實施除塵、脫硫、脫硝技術改造，使廢氣中污染氣體的含量達到國家環境保護排放標準。發電廠二氧化硫煙氣排放的治理， 一直是各國環保部門高度重視的問題。煙氣脫硫（FGD）技術能有效降低排放尾氣中大氣污染物含量， 是一種廣泛應用于含硫煙氣處理的工藝手段，其種類有上百種之多，其中投入工業化應用的有幾十種。FGD 技術又分為濕法和干法， 應用較為普遍的主要是濕法， 鈣基脫硫、雙堿法脫硫、氨法脫硫、鎂法脫硫及微生物脫硫為濕法脫硫5 種主要技術。鈣基脫硫是當前世界上比較成熟的工藝之一，但是其缺點也較為突出，如初期建設投資大、耗電量高及耗水量大、設備易堵塞磨損等，這些問題限制了其發展空間。相比于鈣基脫硫，鎂法脫硫的優越性體現在煙氣脫硫效果優越、設備投資及運行維護費用低、不易堵塞、副產品綜合回收等優點，具有廣闊的發展及應用前景，一直是煙氣脫硫領域研發和關注的焦點。

1 國內外鎂法脫硫研究進展

日本是國外首個采用氫氧化鎂漿法進行煙氣脫硫的國家。石川島播磨重工業株式會社（IHI）開發的鎂劑濕法煙氣脫硫工藝，經過長期的發展越來越成熟， 其煙氣脫硫效率：鍋爐煙氣脫硫率達到98%以上、燒結廠煙氣脫硫率達到96%以上、催化裂化爐煙氣脫硫率達到95%以上。2017 年，日本鎂法煙氣脫硫裝置技術已經達到世界領先水平，但是對于煙氣脫硫副產物的處理大多采用拋棄法。美國在20 世紀80 年代建成一套工業規模的氧化鎂法煙道氣脫硫-再生裝置， 該裝置SO2脫除效率高達95%，且脫硫副產物綜合利用制備硫酸。在脫硫副產物利用方面，美國一家公司開發的鎂法脫硫裝置將副產物轉化成氫氧化鎂作為產品銷售，為企業創造了經濟效益，實現了脫硫產物的綜合利用。

中國鎂法脫硫技術的研發主要把重心放在了對脫硫工藝的研究和機理探討上，對脫硫副產物的綜合回收研究不夠深入。據數據顯示，截止2015年中國實際投產運行的鎂法煙氣脫硫裝置已達40 套， 其中投產運行的不僅僅是傳統的發電廠、電站， 并且應用在了小型或大型的金屬冶煉行業，對于脫硫副產物的利用問題已逐步深入尋找多元化的利用途徑，其中氧化鎂再生法和硫酸鎂回收法是目前的主流技術手段。中國某化工集團所屬電廠建成的再生氧化鎂煙氣脫硫裝置，將產生的二氧化硫廢氣經過脫硫漿液吸收生成副產物亞硫酸鎂和少量被氧化成的七水硫酸鎂，經過蒸發、結晶、干燥，再經過焙燒熱解， 生成的二氧化硫被轉化吸收，之后輸送至硫酸系統作為制備硫酸的原料，整個過程高效、環保，熱解氧化鎂可循環使用。

2 鎂法脫硫技術的應用優勢

2.1 鎂資源優勢

中國鎂資源儲量在世界上屬于較為豐富的國家之一，資源類型多，主要從提煉菱鎂礦、鹽湖區鎂鹽、含鎂白云石、海水這4 種途徑獲得，分布領域幾乎遍布整個國家。鹽湖區鎂鹽主要指來源于中國四大鹽湖區的鎂資源。據探測顯示，青海鹽湖儲存16.5 億t 氯化鎂資源， 中國74%的氯化鎂資源位于青海省。中國鹽湖鎂資源主要以氯化鎂形式存在，易開采。據中國菱鎂礦資源勘測統計，中國菱鎂礦資源主要分布在東北、華北及西北地區，其中東北遼寧省菱鎂礦資源儲量最大， 占中國總儲量的85.62%。中國菱鎂礦儲量集中，礦石中MgO 平均品位為43%，菱鎂礦的類型也較為單一， 大部分菱鎂礦呈現鎂質碳酸鹽地層中層控晶質，在鎂法煙氣脫硫領域，菱鎂礦焙燒而成的氧化鎂才是鎂法煙氣脫硫劑的主要原料來源。中國主要菱鎂礦產區及探明儲量見表1。由表1 看出，菱鎂礦探明儲量最多的城市為海城市。

目前， 中國鎂法脫硫技術應用最為廣泛的區域主要在華北及東北地區， 這些地區主要是以火力發電為主， 鎂法脫硫作為一種綠色環保的SO2減排技術，脫硫原材料運輸便利，為鎂法脫硫技術的研究與開發提供了保障。

2.2 脫硫技術成熟

中國鎂法煙氣脫硫技術的應用已有數十年。脫硫技術領域綜合評價顯示， 中國火電廠行業對鎂法脫硫技術的評價僅僅低于鈣法脫硫技術。這主要是因為鎂法脫硫技術只在少數鎂資源豐富的地區推廣運行， 但在全國范圍內特別是一些鎂資源儲量少的地區， 限制于地域因素， 使得脫硫原材料運輸費用高，這些區域主要是以鈣法脫硫為主，而鎂法脫硫技術投資運行較為少見。

鎂法煙氣脫硫裝置使用的脫硫劑是提純后的菱鎂礦經過焙燒生成的活性氧化鎂， 活性氧化鎂水化迅速，其反應活性比氧化鈣高10 倍以上，并且脫硫劑消耗成本低廉。2008 年韶鋼四號燒結機的煙氣脫硫選用濕式鎂法脫硫工藝，該鎂法脫硫裝置不僅脫硫效率高，經吸收排放的尾氣達到國家排放標準，并且副產物的利用形成了一套完整的處理工藝體系，即通過曝氣氧化→過濾除雜→蒸發→冷卻結晶→離心分離→干燥→自動包裝工藝流程， 實現了由副產物到產品制備的過程，提高了公司的整體效益。

應用鎂法煙氣脫硫技術除去電廠煙氣中的二氧化硫，還可用于現存石灰/石灰石法脫硫工藝的改造。相比于其他脫硫技術，應用鎂法脫硫技術進行改造， 設備的改造費用低廉。改造后脫硫工藝的優點：吸收劑制備簡單、液氣比小、吸收劑利用率高、副產物可形成產品進行銷售、設備運行穩定、不易堵塞，同時為低品位鎂礦資源化利用提供了新的方向。

3 鎂法脫硫技術中的資源多元化利用

鎂法脫硫技術利用中國的優勢資源， 以其卓越的脫硫績效推動了循環經濟的發展。煙氣脫硫副產物的綜合利用技術實現了“變廢為寶”，中國采用的“三效強制外循環蒸發技術”、“可控式快速降溫冷卻結晶槽技術”等，成功實現了脫硫廢液制備七水硫酸鎂工藝體系， 產品七水硫酸鎂在各個領域具有廣泛的應用。

鎂法煙氣脫硫副產物綜合利用典型的處理方式有曝氣氧化法、焙燒熱解法、加酸氧化法3 種，綜合利用后可生成硫酸鎂、氧化鎂和二氧化硫（用于制備硫酸），這3 種產品在國民經濟建設中有著舉足輕重的作用和地位，例如硫酸鎂在涂料、環境保護、食品加工、醫療衛生等方面都有廣泛的應用。

3.1 鎂法脫硫過程及聯產硫酸鎂

圖1 為鎂法脫硫工藝流程圖。

該工藝不僅脫除SO2效果顯著， 并且實現了副產物制七水硫酸鎂產品?；钚匝趸V發生水化反應生成氫氧化鎂，調制成一定濃度的氫氧化鎂漿液后送入脫硫塔；除塵后的尾氣從中部導入吸收塔，經過吸收劑漿體除去其中的SO2， 再經過換熱器降溫后成為達標尾氣排入大氣；漿體吸收二氧化硫形成亞硫酸鎂，亞硫酸鎂進入微孔曝氣氧化裝置被氧化成硫酸鎂，之后過濾除雜，再進入結晶槽中結晶成七水硫酸鎂， 七水硫酸鎂經過真空皮帶脫水干燥， 最后形成七水硫酸鎂產品包裝銷售， 結晶槽中含有硫酸鎂的上清液和脫水干燥的廢水輸送至循環水箱中， 經過循環水箱處理過后的水輸送至脫硫塔中回用。

鎂法脫硫過程中發生的主要化學反應：

1）脫硫劑的制備：

MgO+H2O→Mg（OH）2

2）煙氣中SO2與水反應：

SO2+H2O→H2SO3

H2SO3→HSO3-+H+HSO3-→H++SO32-

3）反應脫除SO2：

Mg（OH）2+SO2→MgSO3+H2O

MgSO3+H2O+SO2→Mg（HSO3）2

MgO+Mg（HSO3）2→2MgSO3+H2O

4）副產物曝氣氧化：

MgSO3+1/2O2→MgSO4

MgSO4+7H2O→MgSO4·7H2O