鉛鋅冶煉煙氣制酸轉(zhuǎn)化工藝流程

鉛鋅冶煉煙氣制酸轉(zhuǎn)化工藝流程劉世聰摘要：本文主要介紹了鉛鋅冶煉煙氣制酸轉(zhuǎn)化工序的工藝流程，并討論了為實現(xiàn)兩轉(zhuǎn)兩吸制酸的自熱平衡，該制酸裝置該采用怎樣的技術(shù)和措施。關(guān)鍵詞：鉛鋅冶煉煙氣；制酸；自然平衡；工藝流程；1引言1.1二氧化硫的性質(zhì)及危害二氧化硫是無色氣體。有強(qiáng)烈刺激性氣味。分子式SO2。分子量64.07。相對密度2.264(0°C)。熔點-72.7°C。沸點-10°C。蒸氣壓338.32kPa(2538mmHg21.11°C)。在水中溶解度8.5%(25C)。易溶于甲醇和乙醇；溶于硫酸、乙酸、氯仿和乙醚等。潮濕時,對金屬有腐蝕作用。二氧化硫是是大氣中一種主要的氣態(tài)污染物(形成酸雨的根源)，燃燒煤或燃料、油類時均產(chǎn)生相當(dāng)多的SO2。還有二氧化硫的空氣不僅對人類(最大允許濃度5mg/L)及動、植物有害，還會腐蝕建筑物，金屬制品、損壞油漆顏料、織物和皮革等。目前如何將SO2對環(huán)境的危害減小到最低限度已引起人們的普遍關(guān)注［1］。1.2鉛鋅冶煉煙氣產(chǎn)生和處理鉛鋅冶煉煙氣及其污染物的產(chǎn)生隨冶煉過程和原材料種類不同而有很大差異。按其含硫與不含硫可分為兩大類：一類為含硫煙氣，除含有一般物質(zhì)燃燒生成的正常組分外，主要含有二氧化硫和三氧化硫；另一類為不含硫煙氣，主要含有二氧化碳、一氧化碳、氮?dú)獾?。目前，在各鉛鋅冶金爐窯之后根據(jù)不同情況幾乎全都采用不同的收塵方法，設(shè)置了收塵裝置回收煙塵；同時，對含硫煙氣也進(jìn)行了不同程度的凈化和利用。對于不含硫煙氣，多采用借助外力作用的分離法，將氣溶膠污染物從煙氣中分離出來；而對于含硫煙氣，除分離其中的氣溶膠污染物外，煙氣還應(yīng)采取轉(zhuǎn)化法制取硫酸，以回收其中的硫。我廠采用處理進(jìn)口礦，而進(jìn)口礦進(jìn)口礦產(chǎn)地不一，化學(xué)成分復(fù)雜，粒度兩極分化嚴(yán)重，進(jìn)而會產(chǎn)生大量的煙氣。鉛鼓風(fēng)爐熔煉煙氣中含硫氧化物（SOx）可達(dá)0.05%?0.5%，按環(huán)保要求必須處理后才能排放。我廠由于采用109m2沸騰焙燒爐強(qiáng)化了熔煉過程，煙氣中的含塵量、煙氣溫度和二氧化硫濃度都比較高，出爐煙氣溫度可達(dá)1300°C，煙氣含塵量高達(dá)250g/m3,二氧化硫濃度達(dá)8%?9%，煙氣可直接制酸。采用余熱鍋爐降溫并回收其中的余熱，收塵裝置采用渦旋收塵、電除塵器。然后通過排煙機(jī)送至硫酸車間制酸。1.3硫酸生產(chǎn)史上的方法在硫酸生產(chǎn)歷史上,出現(xiàn)過三種生產(chǎn)方法，即塔式法、鉛室法和接觸法。（1） 塔式法和鉛式法是古老的生產(chǎn)方法。在中間裝填瓷圈的塔型結(jié)構(gòu)的設(shè)備或中空的鉛室中進(jìn)行，所用催化劑是二氧化氮，氧化過程可用下列反應(yīng)式表示：so2+no2+h2o=h2so4+noSO2+N2O3+H2O=H2SO4+2NO2NO+O2=2NO2NO2+NO=N2O3由此制得的硫酸濃度只有65%?75%,僅用作生產(chǎn)肥料（如過磷酸鈣等）,工業(yè)應(yīng)用因濃度不高而受到限制。而且含硝化物硫酸對設(shè)備的腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重。（2） 接觸法在20世紀(jì)50年代后建廠,現(xiàn)在基本上取代了塔式法和鉛室法。該法是將焙燒制得的SO2與固體催化劑（開始是鉑,后改用V2O5，現(xiàn)為含銫釩催化劑）接觸，在焙燒爐氣中剩余氧的參與下（通常還需配入適當(dāng)空氣或富氧以控制O2/SO2值恒定）,SO2被氧化成SO3,后者與水作用可制得濃硫酸（98.5%）和發(fā)煙硫酸（含游離SO320%左右）。2接觸法制酸的工藝流程2.1接觸法生產(chǎn)硫酸經(jīng)過以下四個工序a焙燒礦石（或硫磺）制備SO2化學(xué)反應(yīng)式如下：2ZnS+302=2ZnO+2SO2f（鋅精礦焙燒）S+02—SO2f（硫磺焙燒）b爐氣精制目的是除去各種雜質(zhì),如三氧化二砷、二氧化硒、氟化氫、礦塵、水蒸氣和酸霧等。其中三氧化二砷使釩催化劑中毒和催化劑中的釩逃逸,二氧化硒使釩催化劑中毒和使成品酸帶色,氟化氫（由SiF4水解產(chǎn)生）則會腐蝕設(shè)備。它們在低溫下（30?60°C）很容易用水或酸洗滌爐氣而除去。C轉(zhuǎn)化精制后的爐氣，借助釩催化劑，利用爐氣中剩余的氧氣（或補(bǔ)充少許空氣）將二氧化硫氧化為三氧化硫。通常,SO2的轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%以上。d吸收用硫酸（濃度為98.5%）吸收三氧化硫制得商品級濃硫酸或發(fā)煙硫酸。用濃硫酸吸收比用水吸收SO3更容易，而且不會產(chǎn)生酸霧（一種懸浮在氣流中的含酸微小水滴）。若工廠需生產(chǎn)工業(yè)級（98.5%）硫酸,只需將吸收后的濃硫酸加水稀釋到98.5%,一部分用作吸收劑返回吸收塔，一部分作商品出售。若生產(chǎn)發(fā)煙硫酸（硫酸濃度104.5%,含游離SO320%）,則將SO3氣先通入發(fā)煙硫酸塔，用濃硫酸吸收，達(dá)到產(chǎn)品所需求的游離SO3量后，排出作產(chǎn)品出售，吸收尾氣再送去制98.5%濃硫酸。2.2轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝流程圖1轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝流程3結(jié)語該硫酸裝置運(yùn)行多年來，雖然煙氣濃度有所波動，但轉(zhuǎn)化系統(tǒng)仍能維持自熱平衡，轉(zhuǎn)化率長期穩(wěn)定在99.6%左右。為了實現(xiàn)兩轉(zhuǎn)兩吸制酸的自熱平衡，該制酸裝置應(yīng)采用如下的技術(shù)和措施⑵。采用高溫吸收技術(shù)，將一吸循環(huán)酸溫度提高到95C，以使進(jìn)二次轉(zhuǎn)化的煙氣溫度提高到100C，減少一吸過程中煙氣的熱量損失，提高系統(tǒng)自熱平衡能力。干吸工序選用RAC1—1鑄鐵合金管道和高溫濃酸循環(huán)泵，以適應(yīng)高溫吸收工藝。采用內(nèi)蓄熱式轉(zhuǎn)化器，提高轉(zhuǎn)化器的蓄熱能力和熱穩(wěn)定性（停車14h,一段溫降最高為28°C；二段最小，僅有l(wèi)°C）,以適應(yīng)氣量和濃度的波動。內(nèi)蓄熱式轉(zhuǎn)化器的主要結(jié)構(gòu)特點是采用耐火磚球拱作為每層隔板以支撐柱梁框架，柱梁框架上放置箅子板及催化劑。這種結(jié)構(gòu)使得轉(zhuǎn)化器內(nèi)件與簡體之間全部由耐火磚相隔離，因而具有良好的隔熱性，減小了熱損失和熱應(yīng)變量。轉(zhuǎn)化器四段采用VK38催化劑，確保轉(zhuǎn)化率在99.5%以上。采用高效空心環(huán)管網(wǎng)支撐縮放管換熱器，減少系