硫(liu)酸(suan)(suan)生(sheng)產(chan)過程(cheng)中(zhong)常常會產(chan)生(sheng)大量的(de)(de)(de)污(wu)酸(suan)(suan)，特別(bie)是有(you)色(se)金屬(shu)冶煉煙氣的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)酸(suan)(suan)，由(you)于(yu)含有(you)重(zhong)金屬(shu)離(li)子(zi)，使(shi)其(qi)處理(li)和(he)利用(yong)更(geng)加困難。鋅焙燒煙氣經過收塵(chen)后送入高效洗(xi)滌器洗(xi)滌煙氣中(zhong)的(de)(de)(de)三氧化(hua)硫(liu)和(he)少量煙塵(chen)，產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)污(wu)酸(suan)(suan)含有(you)少量鉛、鋅、鎘等重(zhong)金屬(shu)離(li)子(zi)以及氟、氯離(li)子(zi)等，由(you)于(yu)其(qi)含氟氯離(li)子(zi)較(jiao)高不能直接用(yong)于(yu)濕法鋅生(sheng)產(chan)系統(tong)，又(you)因(yin)含有(you)重(zhong)金屬(shu)離(li)子(zi)也較(jiao)難在制(zhi)(zhi)酸(suan)(suan)系統(tong)利用(yong)，為此(ci)企業不得不采用(yong)復(fu)雜的(de)(de)(de)污(wu)酸(suan)(suan)處理(li)工(gong)藝，使(shi)廢水達到國家(jia)標(biao)準外排，處理(li)過程(cheng)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)廢渣也存在堆存和(he)利用(yong)的(de)(de)(de)難題。

一(yi)套年產10萬噸電鋅的(de)(de)(de)系統可(ke)產酸(suan)(suan)濃（3-5）%的(de)(de)(de)污(wu)酸(suan)(suan)近(jin)10萬m3。為(wei)降低(di)污(wu)酸(suan)(suan)的(de)(de)(de)處理成本，本文(wen)分析了煙(yan)氣中SO3的(de)(de)(de)生(sheng)成條件(jian)，提出(chu)了一(yi)些控制措(cuo)施，并探討(tao)了氧化(hua)鋅吸附吸收(shou)SO3生(sheng)成硫酸(suan)(suan)鋅的(de)(de)(de)工藝可(ke)行性，進一(yi)步降低(di)煙(yan)氣中的(de)(de)(de)SO3濃度，達到(dao)從源頭(tou)降低(di)污(wu)酸(suan)(suan)量的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。

焙燒硫酸工藝簡述

鋅精礦入爐(lu)(lu)(lu)前首先根據成分、來(lai)源地等進行混合(he)配料，用拋料機送(song)入高(gao)溫(wen)(wen)沸騰(teng)(teng)焙燒爐(lu)(lu)(lu)內，溢流焙砂從(cong)爐(lu)(lu)(lu)側(ce)流出(chu)(chu)，高(gao)溫(wen)(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)從(cong)爐(lu)(lu)(lu)頂排(pai)出(chu)(chu)。生產(chan)中，沸騰(teng)(teng)層(ceng)溫(wen)(wen)度一(yi)般(ban)控制(zhi)在(zai)（930-950）℃。焙燒爐(lu)(lu)(lu)煙(yan)(yan)氣(qi)出(chu)(chu)口溫(wen)(wen)度一(yi)般(ban)在(zai)（800-900）℃。從(cong)爐(lu)(lu)(lu)頂排(pai)出(chu)(chu)的煙(yan)(yan)氣(qi)首先經余(yu)熱鍋(guo)爐(lu)(lu)(lu)降溫(wen)(wen)，鍋(guo)爐(lu)(lu)(lu)出(chu)(chu)口溫(wen)(wen)度一(yi)般(ban)在(zai)（340~370）℃，再(zai)經過(guo)旋風除塵、電(dian)除塵后溫(wen)(wen)度降至（250~300）℃,電(dian)除塵后的煙(yan)(yan)氣(qi)通過(guo)排(pai)煙(yan)(yan)機送(song)高(gao)效(xiao)洗滌(di)降溫(wen)(wen)除塵，煙(yan)(yan)氣(qi)溫(wen)(wen)度降至（40-60）℃，在(zai)此產(chan)生大量污酸，洗滌(di)后的煙(yan)(yan)氣(qi)送(song)制(zhi)酸系(xi)統生產(chan)硫酸。

 硫化鋅精(jing)礦焙燒的實質是硫化物(wu)的氧化過程，參(can)與焙燒反應的主(zhu)要(yao)元素有(you)Zn、S、O、Fe，焙燒產物(wu)有(you)：溢流(liu)焙砂和煙塵、二(er)氧化硫煙氣，主(zhu)要(yao)反應有(you)：

ZnS+1.5O2→ZnO+SO2 ①

ZnS+2O2→ZnSO4 ②

ZnO+Fe2O3→ZnO·Fe2O3 ③

SO2+ 0.5O2?SO3 ④

ZnO+SO3?ZnSO4 ⑤

反應④、⑤是可(ke)逆的放熱(re)反應，低溫下向右進行，有利于(yu)三氧化硫和硫酸鋅(xin)的生成。

三氧化硫的生成條件及控制措施

一(yi)是三(san)氧(yang)(yang)化(hua)硫的(de)(de)生(sheng)成(cheng)條件。煙氣溫(wen)度(du)的(de)(de)影響：反(fan)應方(fang)程式④，△G0=-22600+21.36T,△G0≤0，即(ji)T≤1058K（785℃）時，煙氣中(zhong)的(de)(de)SO2才(cai)可(ke)以轉(zhuan)化(hua)為SO3，也就是說(shuo)SO3只(zhi)有在鍋爐及其以后的(de)(de)收塵系統(tong)中(zhong)才(cai)能生(sheng)成(cheng)。但從動力(li)學看(kan)溫(wen)度(du)在400—600℃之間時SO2轉(zhuan)化(hua)為SO3的(de)(de)速度(du)更快，這也是硫酸生(sheng)產的(de)(de)轉(zhuan)化(hua)溫(wen)度(du)。煙氣中(zhong)氧(yang)(yang)濃(nong)的(de)(de)影 響：由方(fang)程式④可(ke)知PSO3=KpPSO2P0.5O2，當溫(wen)度(du)一(yi)定時，可(ke)認(ren)為Kp和SO2濃(nong)度(du)是一(yi)常數(shu)，氧(yang)(yang)濃(nong)度(du)的(de)(de)增加(jia)將有利于的(de)(de)SO3生(sheng)成(cheng)，控制煙氣中(zhong)的(de)(de)氧(yang)(yang)濃(nong)度(du)可(ke)減(jian)少SO3的(de)(de)生(sheng)成(cheng)。

催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)作用：資料(liao)顯示Fe2O3、Al2O3、V2O5、SiO2、煙塵(chen)等(deng)是余熱(re)(re)鍋(guo)爐煙氣中的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)，當余熱(re)(re)鍋(guo)爐積灰(hui)時，積灰(hui)的(de)(de)(de)表面溫(wen)度隨積灰(hui)厚度的(de)(de)(de)增加而上(shang)升，從而有利于SO2轉化(hua)(hua)成SO3，三(san)氧化(hua)(hua)二(er)鐵和煙塵(chen)對(dui)轉化(hua)(hua)所起的(de)(de)(de)影響(xiang)最為顯著。鋅焙(bei)燒(shao)的(de)(de)(de)煙塵(chen)中一般含(han)有(8—15)%的(de)(de)(de)Fe2O3和(3—5)%SiO2,高煙塵(chen)率和高Fe2O3含(han)量等(deng)解釋了鋅焙(bei)燒(shao)污(wu)酸量較(jiao)其它一些(xie)金屬(shu)冶煉(lian)污(wu)酸量大的(de)(de)(de)原因。

二是(shi)(shi)降低(di)三氧(yang)化(hua)硫生(sheng)(sheng)成的(de)(de)(de)控(kong)制措施(shi)。由上(shang)述分(fen)析(xi)看，煙氣溫度(du)、氧(yang)濃度(du)和煙塵(chen)中的(de)(de)(de)Fe2O3等均(jun)對(dui)SO3生(sheng)(sheng)成量(liang)(liang)有(you)一定影響。由于原(yuan)料(liao)來源廣，入(ru)(ru)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)鋅(xin)精礦含(han)鐵等不(bu)易(yi)控(kong)制，Fe2O3等對(dui)SO2轉(zhuan)化(hua)為SO3的(de)(de)(de)催化(hua)作用不(bu)作探(tan)討。從SO3易(yi)于生(sheng)(sheng)成的(de)(de)(de)溫度(du)看，SO3生(sheng)(sheng)成的(de)(de)(de)大部分(fen)在鍋(guo)(guo)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)段，需重點(dian)控(kong)制鍋(guo)(guo)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)及鍋(guo)(guo)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)前的(de)(de)(de)進(jin)氧(yang)量(liang)(liang)才能降低(di)SO3的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)成量(liang)(liang)；鍋(guo)(guo)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)煙氣中的(de)(de)(de)氧(yang)：一是(shi)(shi)來自焙(bei)燒(shao)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)鼓(gu)入(ru)(ru)的(de)(de)(de)空氣帶(dai)入(ru)(ru)，二是(shi)(shi)鍋(guo)(guo)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)和焙(bei)燒(shao)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)煙道接口處的(de)(de)(de)漏風(feng)。鑒(jian)于上(shang)述情(qing)況，為降低(di)鼓(gu)入(ru)(ru)空氣帶(dai)入(ru)(ru)的(de)(de)(de)氧(yang)，在穩(wen)定爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)況的(de)(de)(de)情(qing)況下，風(feng)料(liao)比由原(yuan)來的(de)(de)(de)1800-2000降低(di)至1600-1700。查(cha)(cha)找(zhao)從焙(bei)燒(shao)煙氣出口以(yi)及收(shou)塵(chen)系統(tong)漏風(feng)，首先對(dui)鍋(guo)(guo)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)爆(bao)破清灰系統(tong)進(jin)行(xing)了(le)升級(ji)改(gai)造，減(jian)少(shao)了(le)因人工輔助(zhu)清灰開啟(qi)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)門帶(dai)進(jin)的(de)(de)(de)冷(leng)空氣，也(ye)避(bi)免了(le)鍋(guo)(guo)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)長時間積灰導(dao)致的(de)(de)(de)溫度(du)過高；再是(shi)(shi)對(dui)焙(bei)燒(shao)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)煙氣出口改(gai)造，減(jian)少(shao)漏風(feng)；三是(shi)(shi)對(dui)收(shou)塵(chen)系統(tong)查(cha)(cha)漏，重點(dian)對(dui)鍋(guo)(guo)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)進(jin)行(xing)密封、堵漏等，采取措施(shi)后污酸量(liang)(liang)略有(you)降低(di)。

氧化鋅吸收三氧化硫——硫酸鹽的生成

反(fan)(fan)應方(fang)程(cheng)式⑤表明，在有SO3存在時(shi)，氧(yang)化鋅與SO3可以生(sheng)成(cheng)硫酸(suan)鋅。右圖(tu)可知：PSO2分壓升(sheng)高(gao)時(shi)，硫酸(suan)鹽穩定(ding)區增(zeng)大，溫度低(di)、SO3濃度高(gao)時(shi)，生(sheng)成(cheng)的(de)硫酸(suan)鋅就越多。反(fan)(fan)應⑤和反(fan)(fan)應 ④的(de)平衡關系決定(ding)了硫酸(suan)鹽生(sheng)成(cheng)的(de)數量(liang)(liang)，硫酸(suan)鋅生(sheng)成(cheng)的(de)條件與數量(liang)(liang)，取決于溫度與煙氣成(cheng)分。表1為(wei)本(ben)公司焙燒各段產物中(zhong)SSO4含量(liang)(liang)表。

由此可見，煙(yan)塵中(zhong)(zhong)的氧化(hua)鋅起(qi)到吸收(shou)(shou)SO3的作用，從檢測(ce)煙(yan)氣中(zhong)(zhong)的SO3含(han)量(liang)(liang)看，從旋(xuan)風收(shou)(shou)塵進口到電收(shou)(shou)塵出口SO3降(jiang)低(di)(di)了(le)5g/Nm3，即每天約有7.2t的SO3在旋(xuan)風收(shou)(shou)塵和電收(shou)(shou)塵處生(sheng)成(cheng)硫酸(suan)鹽，硫酸(suan)鹽生(sheng)成(cheng)量(liang)(liang)的增(zeng)加降(jiang)低(di)(di)了(le)煙(yan)氣中(zhong)(zhong)SO3含(han)量(liang)(liang)，進而降(jiang)低(di)(di)污酸(suan)量(liang)(liang)。

干法氧化鋅吸收SO3工藝探討

一是(shi)增(zeng)加干法吸(xi)(xi)收(shou)(shou)SO3工(gong)序。利用ZnO吸(xi)(xi)收(shou)(shou)SO3的(de)(de)(de)原(yuan)理(li)，在(zai)靜電(dian)除(chu)塵器后的(de)(de)(de)煙氣(qi)中采(cai)用一種(zhong)方(fang)式使氧(yang)(yang)化鋅與(yu)氣(qi)體中的(de)(de)(de)SO3充(chong)分接(jie)觸(chu)生成硫(liu)酸鹽，再通過除(chu)塵設(she)施(shi)對(dui)其(qi)回收(shou)(shou)，該(gai)煙塵可(ke)直接(jie)進濕法系統回收(shou)(shou)鋅，也可(ke)與(yu)鋅精礦混(hun)合返(fan)焙(bei)燒(shao)爐再次(ci)焙(bei)燒(shao)脫硫(liu)處(chu)理(li)。鋅精礦焙(bei)燒(shao)工(gong)序球磨后的(de)(de)(de)溢流焙(bei)砂具(ju)有含(han)鋅高、SSO4含(han)量低、粒度細(xi)比表面積大(da)的(de)(de)(de)優點(dian)，可(ke)作吸(xi)(xi)收(shou)(shou)劑。從原(yuan)理(li)上看(kan)，采(cai)用干法氧(yang)(yang)化鋅吸(xi)(xi)收(shou)(shou)SO3可(ke)實現煙氣(qi)中SO3的(de)(de)(de)高效脫除(chu)，但由于該(gai)方(fang)法尚(shang)未在(zai)鋅冶煉系統應用，還需進行工(gong)業試驗。

二是提(ti)(ti)高煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)率，增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)氧化(hua)鋅對SO3吸(xi)收(shou)(shou)。鋅焙燒(shao)系統的(de)(de)(de)(de)(de)煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)率大(da)小與(yu)焙燒(shao)爐結(jie)構（如魯奇爐上(shang)部結(jie)構為擴大(da)段，造(zao)成煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)氣(qi)(qi)速(su)減慢，煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)沉降在爐內(nei)，降低(di)(di)了煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)率）、直(zhi)線(xian)速(su)度(du)(du)、煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)出口負(fu)壓以及鋅精(jing)(jing)礦(kuang)礦(kuang)粒(li)度(du)(du)、水分(fen)等有(you)關(guan)。直(zhi)線(xian)速(su)度(du)(du)與(yu)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)出口負(fu)壓愈大(da)，以及精(jing)(jing)礦(kuang)含水分(fen)低(di)(di)、粒(li)度(du)(du)細等都會使煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)量大(da)幅度(du)(du)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)。煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)量的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)可(ke)吸(xi)收(shou)(shou)更多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)SO3，考慮對設備的(de)(de)(de)(de)(de)影響，未開展提(ti)(ti)高煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)率的(de)(de)(de)(de)(de)試驗。從兩臺焙燒(shao)爐投料(liao)最大(da)差異(yi)看(kan)(kan)，1#爐投加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)有(you)熔鑄工序(xu)磨細后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)鋅，2#爐只有(you)鋅精(jing)(jing)礦(kuang)，從長期的(de)(de)(de)(de)(de)數據(ju)統計看(kan)(kan)1#爐產出的(de)(de)(de)(de)(de)混合焙砂含Sso4較2#爐產出的(de)(de)(de)(de)(de)混合焙砂高0.1%，污酸(suan)量也低(di)(di)于(yu)2系統，這(zhe)也證(zheng)明煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)量的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)有(you)利于(yu)降低(di)(di)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)(de)SO3濃度(du)(du)。據(ju)說國外焙燒(shao)爐采取低(di)(di)風料(liao)比操作，污酸(suan)酸(suan)度(du)(du)可(ke)降低(di)(di)至pH值2.0左右(you)，資料(liao)顯示(shi)國外一些廠家的(de)(de)(de)(de)(de)煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)在60%以上(shang)，所(suo)以提(ti)(ti)高煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)率可(ke)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)對煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)(de)SO3吸(xi)收(shou)(shou)，降低(di)(di)污酸(suan)產量。

生產控制角度：采取降(jiang)低風料比、鍋爐(lu)爆(bao)破清灰升(sheng)級改造和堵漏(lou)等方式(shi)，減少(shao)SO3生成(cheng)量。再是煙(yan)塵中(zhong)(zhong)的氧化鋅對SO3的吸收大(da)幅(fu)度降(jiang)低了(le)煙(yan)氣中(zhong)(zhong)SO3的含量，進(jin)而使污酸產量降(jiang)低。

工(gong)藝(yi)探討：增加氧化鋅干法吸(xi)附吸(xi)收煙氣中(zhong)的(de)SO3工(gong)序(xu)，或是改進(jin)焙燒爐及其收塵系統的(de)設計達到源頭(tou)降低污(wu)酸(suan)(suan)產量的(de)目的(de)，將是污(wu)酸(suan)(suan)減(jian)量化研究的(de)一個(ge)方向。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章