石灰石脱硫工艺原理揭秘：反应方程式全解析

石灰石-石膏法脱硫是当前应用最广泛的烟气脱硫技术之一，其核心原理是利用石灰石（主要成分为碳酸钙CaCO₃）作为吸收剂，吸收烟气中的二氧化硫（SO₂），通过一系列化学反应最终生成石膏（主要成分为二水硫酸钙CaSO₄·2H₂O）。整个工艺过程主要包含吸收塔内的反应和后续的石膏处理两个阶段。

在吸收塔内，石灰石首先被磨成细粉，然后与循环浆液混合，最终形成一定浓度的石灰石浆液喷淋下来，与自下而上流动的烟气充分接触反应。主要的化学反应方程式如下：

1. SO₂的初步溶解与氧化：烟气中的SO₂溶解于水形成亚硫酸（H₂SO₃），亚硫酸在氧气的参与下被氧化为硫酸（H₂SO₄）。

SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃

2H₂SO₃ + O₂ → 2H₂SO₄

2. 石灰石与硫酸的反应：吸收塔中的浆液中的CaCO₃与生成的硫酸发生反应，生成亚硫酸钙（CaSO₃）和二氧化碳（CO₂）。

CaCO₃ + H₂SO₄ → CaSO₃ + CO₂↑ + H₂O

3. 亚硫酸钙的氧化：生成的亚硫酸钙在空气中的氧气作用下进一步氧化为硫酸钙（CaSO₄）。

2CaSO₃ + O₂ → 2CaSO₄

4. 硫酸钙结晶：硫酸钙在浆液中的溶解度较低，会结晶析出，最终通过过滤、洗涤和干燥等步骤形成石膏产品（CaSO₄·2H₂O）。

整个过程的反应方程式可以概括为：

CaCO₃ + SO₂ + 1/2O₂ + H₂O → CaSO₄·2H₂O + CO₂↑

其中，CaCO₃的分解和CaSO₄的结晶是关键步骤，前者提供反应所需的钙源，后者是最终的产品。这个反应过程有效地将有害的SO₂转化为无害或可利用的石膏，实现了烟气脱硫的目的。