有色金屬冶煉中冶煉煙氣制酸工藝及煙氣含雜影響的初步探討

何平(涼山礦業股份有限公司,四川涼山615141)

有色金屬冶煉中冶煉煙氣制酸工藝及煙氣含雜影響的初步探討

何平(涼山礦業股份有限公司,四川涼山615141)

有色金屬冶煉煙氣含有不低于7%的二氧化硫，隨著冶煉煙氣制酸的應用，讓其在化工原料生產領域上發揮著越來越重要的作用。當前含硫礦產資源也較為緊張，冶煉煙氣制酸工藝就有著十分積極的意義。冶煉煙氣工藝中，煙氣的凈化十分重要，因為在煙氣中存留的砷、氟等雜質會對制酸系統的轉化產生直接影響，凈化工序的凈化指標優劣，對冶煉煙氣酸工藝很關鍵。

二氧化硫；冶煉煙氣；制酸

1 有色金屬冶煉煙氣概述

當前，冶煉煙氣制酸通常作為有色冶煉行業的配套工藝，把冶煉系統產生的含二氧化硫的廢氣進行有組織的收集，進入到制酸系統集中處理，生產工業硫酸。若不能有效收集處置二氧化硫，造成含二氧化硫含雜煙氣外排，不但是對資源的巨大浪費，更會對環境造成嚴重的污染。同時隨著冶煉工藝/設備的性能的不斷提升，對原料適應能力越來越強，冶煉煙氣中的含雜成分也就越來越復雜，作為后續處置冶煉煙氣的制酸工藝，冶煉煙氣中的雜質成分對制酸系統的工藝設備會產生很重要的影響。

2 冶煉煙氣制酸的主要工藝

在國內外，有很多對冶煉技術進行改進的有效措施。如下：

（1）采用新的工藝制酸流程。

（2）在制酸的過程中，對工藝進行改進，并對設備進行更新，在操作的過程中加強封閉環境操作，采用富氧冶煉的方式，提升制酸的效能。

（3）在冶煉時采取新工藝，提升冶煉煙氣濃度。比如冶煉工藝采用成熟的火法ISA冶煉、采用閃速熔爐等,系統引入DCS控制，加強工藝操控，生產98%濃硫酸。

（4）如果冶煉煙氣低于2%，采用液相催化氧化法制酸或者是進行濃縮。

（5）采用直流高電壓電場的除塵器，捕集煙氣中更細的含雜微粒。

3 冶煉煙氣含雜對制酸的影響

制酸煙氣的凈化的目的就是降溫/除塵/除雜質，若凈化工藝不能有效的降低冶煉煙氣的雜質將會后續的工藝產生重要影響：

（1）氟離子的影響。實踐表明：材質最好的鉭式合金/鉿式合金材料的鎧式熱電偶僅能在30℃的污酸污水中有效運行1周時間。同時污酸污水含氟長期控制在7g/L以上，易對玻璃鋼材質（目前工藝廣泛采用）的工藝設備造成腐蝕，影響其玻璃鋼材質的設備的性能；能降低干吸工藝填料磁環的性能，結構強度降低，但當用97%—98%的硫酸噴淋干燥塔時，氣體中的氟化氫可以脫除的很完全。

（2）塵的影響。塵含量過高易造成設備積垢多阻力增大、管道易堵塞。塵易覆蓋在觸媒表面，影響觸媒與SO2的接觸，因而轉化率下降。長期煙氣含塵在0.2g/Nm3以上時，對制酸系統阻力緩慢上升及管道堵塞，對系統連續穩定運行造成較大影響，必須嚴格控制進入制酸系統的煙氣含塵量。

（3）硫的影響。主要由于冶煉硫化礦燃燒不充分，造成升華硫在制酸系統中累積，易造成系統堵塞，阻力增加。

（4）砷的影響。煙氣中砷含量主要取決于冶煉原料的含砷量。煙氣氣態氧化砷隨蒸汽壓力隨溫度下降的非?？?，溫度下降后，很大一部分會轉變成固體，在制酸凈化洗滌過程中溫度驟降，只有一小部分氧化砷氣態被液體吸收，相當大一部分還來不及吸收就因溫度驟降而凝聚成固體微粒懸浮在氣體中，變成氣溶膠[1]。隨煙氣對觸媒造成中毒。

（5）水分的影響。煙氣含水量大易對制酸系統干燥系統造成影響，造成酸濃平衡打破；對觸媒也會造成影響，長期超過0.1 g/Nm3，觸媒層粉化嚴重，阻力增加。

（6）酸霧的影響。由于SO3的存在，在凈化過程中同時也伴隨著酸霧的產生，酸霧屬于氣溶膠。酸霧形成是以原存在的懸浮顆粒為核心，在其表面凝聚出來的。另外，由于酸霧顆粒數極多，暴露在氣體中的表面積極大，雜質全部溶解到了酸霧中[2]。易造成觸媒粉化。

4 冶煉煙氣的凈化方法

當前，其實制酸的凈化流程的種類有非常多，以下就制酸的凈化方法進行分析。

4.1 稀酸洗流程

其實水洗流程的硫利用率和稀酸洗流程相比較的話，其利用率其實非常的低，可見冶煉煙氣制酸中稀酸洗流程的方法還是非?？尚械?；當稀酸洗對比干法凈化流程的時候，這個時候凈化指標相對來說比較好，可以保障成品酸質量非常優質。

（1）普通稀硫酸的凈化流程

爐氣→冷卻塔→洗滌塔→電除霧器→增濕塔→電除霧器

普通稀硫酸流程的主要特點是通過循環酸經冷卻器，將煙氣中的熱量給帶走，這個時候污水的產生量就會非常少；對污泥的回收，通過對其回收后有著一定的經濟價值。缺點是整個流程資金投入較大。

（2）絕熱增濕酸凈化流程

絕熱增濕酸凈化流程主要是在循環的過程中，對洗滌液循環的使用，洗滌液將三氧化硫的一部分進行吸收，最后成為稀硫酸。冷卻器在第一和第二洗滌塔酸循環系統中不設置。煙氣絕熱蒸發降溫。

絕熱蒸發的主要流程在絕熱的環境下，將煙氣引入其中，把循環酸溫一直保持在較高的溫度，氣液“雙膜理論”，不斷傳質傳熱，絕熱蒸發：酸液在此段溫度下的飽和蒸汽壓，要比爐氣中水蒸汽的分壓大，當水分在酸內蒸發的過程中，可以讓部分煙氣中顯熱的部位，轉化成水蒸汽的潛熱，進而將爐氣中的溫度得到減少，潛熱上升，并在后序的操作中，將熱量去除掉。

凈化系統在使用工藝設備時，采用空塔、填料塔、空塔和二級電除霧器。對于煙氣量波動大的非常適用。在凈化上產生的效率非常高，操作非常方便穩定。

5 結語

通過對冶煉煙氣制酸工藝及冶煉煙氣含雜的分析，稀酸兩級洗滌工藝在當前的生產工藝中非常實用價值，要加強對煙氣雜質的控制，才能保障制酸工藝各系統及產品的質量。

[1]湯桂華主編.硫酸.化肥工業叢書,1999.（4）:194-195.

[2]湯桂華主編.硫酸.化肥工業叢書,1999.（4）:193-194.