小組的硫酸作業(yè)

1、方案的設(shè)計的基本思路原料選擇能量回收“三廢”處理干吸工段轉(zhuǎn)化工段凈化工段焙燒工段接觸法生產(chǎn)硫酸FeS2FeS2接觸法生產(chǎn)硫酸的綠色工藝方案接觸法生產(chǎn)硫酸的綠色工藝方案 方案以煤硫共生硫鐵礦為生產(chǎn)原料，采方案以煤硫共生硫鐵礦為生產(chǎn)原料，采用用“二轉(zhuǎn)二吸二轉(zhuǎn)二吸”工藝，工藝，“3+2”流程制硫酸。流程制硫酸。主要介紹生產(chǎn)工藝方案、節(jié)能措施及主要介紹生產(chǎn)工藝方案、節(jié)能措施及“三廢三廢”的處理方案，還對主要工藝指標(biāo)進(jìn)行了評價。的處理方案，還對主要工藝指標(biāo)進(jìn)行了評價。其中采用一些較為先進(jìn)可行的技術(shù)使得生產(chǎn)其中采用一些較為先進(jìn)可行的技術(shù)使得生產(chǎn)過程綠色、節(jié)能、環(huán)保，例如熱管技術(shù)，酸過程綠色、節(jié)能、環(huán)保，例

2、如熱管技術(shù)，酸洗凈化全封閉循環(huán)工藝等。洗凈化全封閉循環(huán)工藝等。全廠工藝流程圖全廠工藝流程圖精硫鐵礦砂富氧鼓風(fēng)機富氧沸騰爐廢熱鍋爐旋風(fēng)除塵器電除塵器熱渣輸送機渣冷卻器冷卻塔洗滌塔間冷器電除霧器廢水處理車間酸冷卻器循環(huán)酸泵槽干燥塔 第一吸收塔 第二吸收塔排氣筒換熱器換熱器轉(zhuǎn)化器換熱器換熱器換熱器酸冷卻器循環(huán)酸泵槽主風(fēng)機熱管熱管熱管原料特點煤硫共生硫鐵礦 發(fā)熱量大發(fā)熱量大 SO2 濃度低濃度低氣量大氣量大 原料無需原料無需干燥處理干燥處理 焙燒工段 由于碳的導(dǎo)入,應(yīng)設(shè)置中壓廢熱鍋爐,回收高溫廢熱,并作發(fā)電或它用,以充分利用能源。為保證凈化效果, 應(yīng)設(shè)置靜電除塵器, 減小后續(xù)凈化負(fù)荷。 同不含碳原料比

3、,由于增加50 %左右的熱量,所以要加大沸騰爐的移熱面積,及時移走反應(yīng)熱;控制入爐空氣量,實現(xiàn)氧表監(jiān)控加料自調(diào),磁性焙燒, 盡量干法排渣, 避免二次污染。 為保證轉(zhuǎn)化SO2 濃度要求,減少無效氣體量,節(jié)約能源,可采取富氧焙燒達(dá)到上述目的。富氧焙燒 采用富氧空氣焙燒硫鐵礦不僅可以加快硫的燃燒速度、減少爐氣的排出量、降低能耗,而且可以強化設(shè)備的生產(chǎn)能力、提高資源回收率、減輕環(huán)境污染。 制氧裝置采用變壓吸附法,產(chǎn)氧能力1100 m3/h ,產(chǎn)品中(O2) = 93 % ,壓力19.6 kPa 、每立方米氧的電耗按0.3 kWh 。生產(chǎn)過程的熱量平衡4萬t/a沸騰爐制酸的熱量平衡表能量回收能量回收-

4、-生產(chǎn)中余熱的回收與利用生產(chǎn)中余熱的回收與利用余熱高溫余熱：焙燒過程中800-1000的余熱，約占總熱量的56%中溫余熱：轉(zhuǎn)化過程中500左右的余熱，約占總熱量的19%低溫余熱：吸收過程中100以下的余熱，約占總熱量的25%高溫余熱回收利用 現(xiàn)代化大型硫酸廠生產(chǎn)過程中對高溫余熱利用主要是蒸汽動力系統(tǒng)。 工藝過程為：過熱的高壓蒸汽（10.00MP級）全部進(jìn)入高壓透平機產(chǎn)生動力,中間抽取中壓蒸汽(4.00MP級)驅(qū)動若干臺中壓透平機，其中有若干臺為凝汽式透平機，以充分發(fā)揮蒸汽的做功能力。還有一些是背壓式透平機，排氣進(jìn)入低壓管網(wǎng)（0.45MP級）。這樣，全廠的動力、工藝蒸汽和供熱的需要均由蒸汽動力循

5、環(huán)系統(tǒng)來提供， 從而使大型硫酸廠的能耗大幅度降低。中溫余熱回收利用 SO2的轉(zhuǎn)化過程是在400-600下進(jìn)行的,其工藝流程中采用了多段轉(zhuǎn)化裝置， 段與段之間采用冷卻裝置移走反應(yīng)熱。 為了提高SO3的吸收率，降低吸收塔進(jìn)氣溫度，其出口爐氣也采取了冷卻措施。為了充分回收利用SO3轉(zhuǎn)化過程中的反應(yīng)熱,可以以低壓鍋爐代替SO3冷卻器, 回收熱量產(chǎn)生低壓蒸汽。低溫余熱回收利用 本設(shè)計方案中采用美國MEC公司推出的將HRS與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電實行最佳組合的Super HRS（超級HRS）工藝。原理是用燃?xì)馔钙降臒崤欧艢庠跓峄厥照羝l(fā)生器中使HRS蒸汽過熱，后者進(jìn)入蒸汽透平發(fā)電機。 熱管技術(shù) 本設(shè)計方案中的兩個吸

6、收塔和轉(zhuǎn)化器中均采用了熱管技術(shù)來回收熱能。熱管直接布置在轉(zhuǎn)化器和吸收塔內(nèi)部，使得結(jié)構(gòu)緊湊，流程管線減少，散熱損失小，與普通內(nèi)部換熱器相比，流體阻力也大為減小。生產(chǎn)中的節(jié)能措施節(jié)能措施 降低能量損耗降低能量損耗 合理選擇保溫材料和結(jié)構(gòu)沸騰爐合理選擇保溫材料和結(jié)構(gòu)沸騰爐 采用先進(jìn)的生產(chǎn)方法和設(shè)備降低系統(tǒng)阻力采用先進(jìn)的生產(chǎn)方法和設(shè)備降低系統(tǒng)阻力合理選用風(fēng)機和酸泵型號合理選用風(fēng)機和酸泵型號改進(jìn)閥門改進(jìn)閥門 “三廢”處理廢渣處理電除塵器及凈化工序沉積物作水泥產(chǎn)原料。廢渣來源沸騰爐渣、旋風(fēng)分離器的渣：其中W（鐵）45%時，可用于煉鐵等。廢渣處理礦渣特點：除含有較高的鐵外，還含有一定的銅、鋅、鈷等金屬元素。

7、當(dāng)含鐵60%以上時，可直接用于煉鐵。對較低品位者可采用磁化焙燒，磁選富集。利用情況：目前許多企業(yè)將礦渣塵送鋼鐵廠煉鐵或送水泥廠作水泥摻和料, 對于含硫48% 50% 的高含硫硫鐵礦的燒渣和塵, 除了作為鋼鐵廠煉鐵原料外, 還用硫鐵礦渣制成鐵系產(chǎn)品, 綜合利用。凈化工段斜管沉降器排出的酸泥經(jīng)中和后的中和沉渣中要含CaSO 4、礦塵等, 也可送水泥廠作水泥摻和料?；厥沼猩饘俾然簾ňC合回收是比較成熟的方法。其分高溫、中溫兩種方法。高溫氯化焙燒是將燒渣與氯化劑（CaCl2）等均勻混合，制成干燥球團(tuán)，在回轉(zhuǎn)窯或立窯內(nèi)經(jīng)10001250焙燒，使有色金屬以氯化物形式揮發(fā)，濕法處理回收，同時獲得優(yōu)質(zhì)球團(tuán)

8、供高爐煉鐵?；厥沼猩饘僦袧衤然▽⒌V渣、硫鐵礦和食鹽混合，使混合料含硫67%及食鹽4%左右，然后投入沸騰爐內(nèi)，在600650下進(jìn)行氯化、硫酸化焙燒，使礦渣中有色金屬由不溶物轉(zhuǎn)為可溶的氯化物或硫酸鹽，然后用水或稀酸把可溶性有色金屬氯化物浸出并回收，除去了有色金屬的氧化鐵可作為煉鐵原料。高品位硫鐵礦燒渣處理該燒渣物化性能特殊，質(zhì)地疏松，礦物質(zhì)相互滲透和包裹。燒渣含鐵高，雜質(zhì)含量低，可直接用于煉鐵和生產(chǎn)海綿鐵。采用分級浮選化學(xué)處理氧化焙燒聯(lián)合工藝回收處理，可得到系列高品質(zhì)氧化鐵產(chǎn)品。把高品位硫鐵礦燒渣用硫酸分解處理，可制備聚合硫酸鐵和硫酸亞鐵，對硫酸亞鐵進(jìn)一步處理，經(jīng)過不同的化學(xué)方法，制備生產(chǎn)出軟

9、、硬磁用氧化鐵，還原鐵以及鐵系列顏料。國外對硫鐵礦燒渣綜合利用的方法主要有殘硫燃燒燒結(jié)法、磁化焙燒磁選球團(tuán)法、硫酸化焙燒水浸燒結(jié)法、高溫氯化回轉(zhuǎn)窯團(tuán)球法（日本光和法）等數(shù)十種處理方法。1、燒渣直接用作煉鐵原料高品位硫鐵礦燒渣中的鐵一般都大于50.00%，達(dá)到一般鐵礦的要求。實際上入爐硫鐵礦的品位45，燒渣中的鐵55，可作為商品直接出售；由于含硫及二氧化硅較高，并且經(jīng)高溫焙燒后形成的燒渣拒水性強，成球性較差，不能作為主體礦使用，可與原生鐵礦搭配使用。2、選礦提高燒渣品位，生產(chǎn)高品質(zhì)氧化鐵燒渣主要化學(xué)成分為鐵、硅、鈣、硫等化合物，鐵是可回收利用的主要元素。根據(jù)燒渣的工藝礦物學(xué)特點，采用分級-浮選-

10、化學(xué)處理-氧化焙燒聯(lián)合工藝回收處理，可得到系列高品位氧化鐵產(chǎn)品。2、選礦提高燒渣品位，生產(chǎn)高品質(zhì)氧化鐵在200 目以上粒徑的燒渣中主要雜質(zhì)SiO2含量占總量的5%，因此，首先采用簡單的分級工藝脫除僅占燒渣總量9%的200 目以上粒徑的燒渣，脫除大部分的硅化物雜質(zhì)，對200 目以下的燒渣細(xì)磨至200400 目，脫除炭、硫、硅等雜質(zhì)，得到鐵精礦；或細(xì)磨至400 目以下的物料采用超細(xì)凝聚反浮選工藝脫除炭、硫、硅等雜質(zhì)，獲得高品質(zhì)鐵化鐵，最后進(jìn)一步細(xì)磨和化學(xué)處理、氧化焙燒，可獲得更高純度的氧化鐵。3、燒渣制取海綿鐵和還原鐵粉當(dāng)燒渣鐵品位達(dá)到50%后，可采用直接還原法生產(chǎn)海綿鐵、還原鐵粉。直接還原法是鐵

11、礦石直接還原成金屬鐵的一種方法，產(chǎn)品稱為直接還原鐵或海綿鐵。海綿鐵95用于煉鋼，也用于處理廢水。還原鐵粉是粉末冶金工業(yè)的重要原料，用于制造機械零件，生產(chǎn)摩擦材料，制備高效焊條，在化工中用作還原劑、催化劑的制備等。我國主要以軋鋼鐵磷生產(chǎn)還原鐵粉，還原鐵粉質(zhì)量和產(chǎn)量有限，高品位硫鐵礦燒渣制備還原鐵粉有巨大的優(yōu)勢。4、燒渣制備硫酸亞鐵用硫酸分解燒渣，發(fā)生下列反應(yīng)：用鐵或硫鐵礦作還原劑，待反應(yīng)液中無Fe3+ 時停止反應(yīng)，過濾得硫酸亞鐵溶液。過濾后冷卻結(jié)晶得到綠礬，燒渣生產(chǎn)的綠礬有色金屬雜質(zhì)含量少、質(zhì)量穩(wěn)定。5、燒渣制備聚合硫酸鐵聚合硫酸鐵是一種紅褐色液體，無沉淀，屬無機高分子化合物。主要用作凈水劑，具

12、有脫色、除臭、破乳及污泥脫水等功能。國內(nèi)一般使用硫酸法鈦白生產(chǎn)中副產(chǎn)的硫酸亞鐵和硫酸為原料，以水為介質(zhì)，在催化劑（如氮氧化物）存在條件下，用氧氣、空氣或臭氧在一定溫度、壓力下氧化制得。這種生產(chǎn)方法是在氣液兩相中進(jìn)行，還原時產(chǎn)生大量的氮氧化物，其與空氣接觸后產(chǎn)生紅棕色NO2 氣體，嚴(yán)重污染空氣，尾氣難于處理且增加了生產(chǎn)成本。5、燒渣制備聚合硫酸鐵硫鐵礦燒渣制備聚合硫酸鐵工藝簡單、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低。方法：將燒渣溶于濃度為4050%的硫酸溶液中，燒渣溶于硫酸的過程中必須控制好硫酸的用量，然后經(jīng)分離得到含亞鐵的硫酸鐵酸浸液，在一定的溫度下，加入催化劑進(jìn)行催化氧化，經(jīng)過水解、氧化、聚合等系列反應(yīng)

13、即可合成聚合硫酸鐵。6、燒渣制備磁用氧化鐵利用燒渣制備磁材用氧化鐵主要有碳銨沉淀法和水熱法。碳銨沉淀法是將硫鐵礦燒渣制備得到的綠礬與碳銨反應(yīng)制備得到碳酸亞鐵，經(jīng)過過濾、洗滌、干燥、粉碎、高溫煅燒得到- Fe2O3，其反應(yīng)原理為：為了降低產(chǎn)品中Si、Ca、Al、Mn 等雜質(zhì)的含量，制Fe2O3的工藝過程中需經(jīng)過凈化和除雜。6、燒渣制備磁用氧化鐵（水熱法）水熱法是在燒渣酸浸液中加入氨水，則發(fā)生如下反應(yīng)：6、燒渣制備磁用氧化鐵（水熱法）由于產(chǎn)物為不定形態(tài)膠狀沉淀物，控制一定的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、n(Fe2+)/n(Fe3+)的摩爾比、pH 為7.0 的條件下，通過升溫、加壓，使e(OH)3 和Fe(

14、OH)2 膠狀沉淀物脫水轉(zhuǎn)化為晶體，所得反應(yīng)粗產(chǎn)品在800下高溫煅燒得到高純-Fe2O3。水熱法制備的- Fe2O3 可用于制備硬磁鐵氧體，該技術(shù)工藝流程短、反應(yīng)速度快、無污染。7、燒渣制備氧化鐵系列顏料氧化鐵顏料主要有鐵紅、鐵黃、鐵黑、鐵棕。由于鐵系顏料具有顏色多、色譜廣、無毒、價廉等優(yōu)點，用途極為廣泛，用量極大。顏料的表面狀況、形貌、粒徑以及成分對顏料的性能如顏色、著色力、吸油量、遮蓋力有很大影響。燒渣經(jīng)過浮選、球磨、煅燒可得到鐵紅，但是球磨不能從根本上改變燒渣結(jié)構(gòu)及礦物特性，因此這種方法制備得到的是低性能鐵紅。8、高性能鐵紅的制備利用燒渣制備得到的綠礬，采用加氨法可制備得到鐵紅（鐵黃）。

15、第一步是制備鐵紅（鐵黃）晶種。氫氧化亞鐵氧化成三價鐵是一個較為復(fù)雜的化學(xué)過程，控制不同的酸度、溫度和氧化方式，可得到不同顏色、不同晶形的晶種，其原理為：8、高性能鐵紅的制備第二步是產(chǎn)品的制備。晶種稀釋后將pH 值調(diào)整為34，加熱到8085后通空氣氧化，同時滴加硫酸亞鐵和氨水，保持pH 值和Fe2+ 濃度，直到產(chǎn)品色光接近標(biāo)準(zhǔn)樣品。9、鐵黑的制備燒渣經(jīng)過酸浸、還原制備得到綠礬，將綠礬和氫氧化鈉投入反應(yīng)桶，生成氫氧化亞鐵溶膠，控制pH 值，通入蒸氣，控制溫度為80，同時通入空氣進(jìn)行氧化，反應(yīng)制得鐵黑。燒渣利用小結(jié) 硫鐵礦為礦產(chǎn)資源，不可再生。硫鐵礦制酸，硫得到充分利用；為了提高硫鐵礦利用價值和有利

16、于環(huán)境保護(hù) ，“硫鐵”并舉是必經(jīng)之路。由于硫鐵礦燒渣特殊的物理化學(xué)性質(zhì)及礦物特性，鐵資源的開發(fā)利用有較大的難度。高品位硫鐵礦燒渣綜合利用前景廣闊，可作為我國鐵資源的重要補充，是一種二次資源，既解決了環(huán)境治理問題，又開發(fā)了新的資源。三廢處理廢氣的治理廢氣的治理 廢氣的來源廢氣的來源：硫鐵礦制酸生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣主要來自二吸塔排出的含SO 2 尾氣和原料干燥機排出的含塵尾氣。如何治理呢？如何治理呢？1、對于吸收塔排出的含、對于吸收塔排出的含SO 2？2、對于原料干燥機排出的含塵尾氣？、對于原料干燥機排出的含塵尾氣？廢氣的治理廢氣的治理- -吸收塔排出的含吸收塔排出的含SO 2 SO 2 ？ （一）采

17、用更高催化性能的催化劑（一）采用更高催化性能的催化劑銫釩催化劑銫釩催化劑 硫酸生產(chǎn)過程,關(guān)鍵是SO2 經(jīng)催化氧化成SO3 ,再用水或稀硫酸吸收而制成硫酸。SO3 吸收工藝已經(jīng)成熟，但SO2借助催化劑氧化成SO3工藝,雖經(jīng)多年的努力,仍達(dá)不到完全的程度,殘余SO2 排入大氣,造成污染。 由于含銫催化劑低溫活性高,可顯著提高SO2 轉(zhuǎn)化率,迅速地被國外大多數(shù)硫酸企業(yè)采用。對我國現(xiàn)有酸廠,增加一段低溫含銫觸媒層,可使尾氣排放的SO2 降至286 mg/ m3 (220 10- 6 ) 。 廢氣的治理廢氣的治理- -含塵尾氣？含塵尾氣？ 增設(shè)和改造尾氣吸收裝置增設(shè)和改造尾氣吸收裝置 傳統(tǒng)的工藝流程傳統(tǒng)

18、的工藝流程廢氣的治理廢氣的治理- -含塵尾氣？含塵尾氣？ 1、 塔內(nèi)裝的是簡易環(huán)形噴淋裝置，水噴淋不均勻，常出現(xiàn)尾氣塔堵塞，影響生產(chǎn)的連續(xù)性。 2 、氣體與鈣石發(fā)生的中和反應(yīng)較慢，很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 3、 每年需用水1200多m3 ,要用10t 石灰才能將污水中和，造成硫酸生產(chǎn)成本上升。 4、SO2 未得到充分回收利用，造成硫損失。廢氣的治理廢氣的治理- -含塵尾氣？含塵尾氣？ 新型的工藝流程廢氣的治理廢氣的治理- -含塵尾氣？含塵尾氣？ 1、清除原尾氣塔內(nèi)部的鈣石，放入適量瓷環(huán)，把原噴淋裝置改裝成螺旋噴淋，解決亞硫酸鈉結(jié)晶后堵塞問題。 2、 增加一個循環(huán)槽，將晶體碳酸鈉與水混合成碳酸鈉溶液，

19、在槽內(nèi)攪拌均勻，用泵將溶液輸送到尾氣塔內(nèi)進(jìn)行噴淋。溶液與SO2 氣體中和，循環(huán)到要求濃度，產(chǎn)出亞硫酸鈉成品，輸送至成品槽供浮選使用，取代原使用的晶體亞硫酸鈉。廢氣的治理廢氣的治理- -含塵尾氣？含塵尾氣？ 3、為達(dá)到SO2排放國家標(biāo)準(zhǔn)，需大量投入碳酸鈉中和SO2，亞硫酸鈉產(chǎn)量過剩，難以貯存。為消除這一問題，工藝中增加了濃硫酸槽、中和槽、反應(yīng)槽、硫酸鈉成品槽、濃縮槽、輸送泵等，建成了硫酸鈉生產(chǎn)工藝。將濃硫酸與亞硫酸鈉混合攪拌均勻，達(dá)到要求濃度后產(chǎn)出液體硫酸鈉。為方便貯存，又利用蒸汽升溫的辦法濃縮，把水分蒸發(fā)后，生產(chǎn)出晶體硫酸鈉，供電鋅廠的浸出車間使用。廢氣的治理廢氣的治理 改造后效果：改造后效果

20、：1、 每年節(jié)約用水1200多m3 ，減少處理污水1200多m3 ，節(jié)約石灰10t。2 、得到充分利用，減少了硫損失，生產(chǎn)出來的亞硫酸鈉和硫酸鈉可供本單位使用，不需外購，降低了硫酸和電鋅生產(chǎn)成本，與改造前相比較，每年可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益6.8 萬元。3、 保證了SO2 達(dá)標(biāo)排放，實際平均排放量為525mg/dm3，減少了污染，生態(tài)環(huán)境得到保護(hù)。廢水的治理廢水的治理 來源：來源：硫鐵礦制酸裝置工藝過程中產(chǎn)生的酸性廢水主要來源于凈化系統(tǒng)凈化系統(tǒng), 各工段設(shè)備、地坪沖洗水以及礦渣增濕器氣體洗滌廢水洗滌廢水, 脫鹽水站離子交換再生時產(chǎn)生的少量酸性廢水。 廢水的治理廢水的治理以硫鐵礦和冶煉煙氣為原料進(jìn)行硫酸生

21、產(chǎn)時,爐氣含有大量固態(tài)及氣態(tài)有害雜質(zhì),必須采用干法和濕法捕集設(shè)備來進(jìn)行凈化處理。濕法凈化過程會產(chǎn)生一定量的酸性廢水,需要外排。目前,絕大部分硫鐵礦和冶煉煙氣制酸企業(yè)采用了稀酸循環(huán)洗滌凈化工藝,從而大大減少了新鮮水用量,同時也降低了廢水排放量。 廢水的治理廢水的治理 治理：治理：硫酸工業(yè)廢水處理通常采用中和法,中和法系統(tǒng)的設(shè)計,一般分為三個組成部分:中和藥劑的制備和投配;中和反應(yīng)及沉降;污泥處置。 中和硫酸廢水的藥劑有生石灰、石灰石、電石渣等,最常用的是生石灰。 中和反應(yīng)根據(jù)廢水的水質(zhì)來選定處理工藝：中和反應(yīng)根據(jù)廢水的水質(zhì)來選定處理工藝： 1、當(dāng)砷含量低于40mg/L 時,可采用一般石灰法： 2、 當(dāng)砷含量高于40mg/L 低于200mg/L時,采用石灰鐵鹽法： 3、當(dāng)砷含量高于200mg/L時,采用石灰氧化法： 4、硫化法廢水的治理廢水的治理- -凈化工段工藝流程凈化工段工藝流程 下面介紹一種較先進(jìn)的已被廣泛采用的稀酸稀酸封閉循環(huán)生產(chǎn)工藝封閉循環(huán)生產(chǎn)工藝 廢水的治理廢水的治理- -凈化工段凈化工段 流程為: 30左右的冷卻水先進(jìn)入泡沫塔與二氧化硫氣體逆流接觸,給二