浅析镍烟气制硫酸方法

周镝

引言

镍烟气转化为硫酸需要经过复杂的工艺，而不同浓度的镍烟气适合不同的生产工艺，密闭鼓风法制硫酸适合二氧化硫浓度比较低、且富含粉尘颗粒的镍烟气，该方法制硫酸的工艺比较简单，但是转化率并不高，而且还可能造成二次污染;而熔池炉法制硫酸适合二氧化硫浓度比较高的镍烟气，该工艺绿色环保、转化率高，但是工艺复杂、成本较高。因此，生产单位在选择制备工艺时，还需要酌情考虑。

1、简述镍烟气制硫酸的意义及工艺

1.1开展镍烟气制硫酸的意义。有色金属在冶炼过程中需要大量的热，且会产生很多的含硫废气，这些废气如果不经处理就排放会对周边环境造成严重的破坏，而且会造成大量的资源浪费。镍烟气中也含有大量的含硫气体，而使用镍金属冶炼过程中产生的二氧化硫来制备硫酸不仅成本低廉，而且能够最大化的吸收冶金过程中的废气，大大的减少了废气对周边环境的污染。因此，开展镍烟气制备硫酸对于冶金企业的长期发展是十分有意义的。具体来说，使用镍烟气制备硫酸可以达到三个目的：充分利用镍烟气的余热、最大化利用废气中的二氧化硫、最大化吸收烟尘。镍金属在冶炼过程中需要大量的热，镍烟气经过排风管道的温度一般在820℃-890℃之间，如果任由烟气排放到大气中，将会导致大量的能源浪费;另外，镍烟气中有1.2%-11.9%的二氧化硫，还有大量的烟尘颗粒，如果将废气直接排放将造成严重的环境破坏，而对废气进行净化处理的成本也很高，故使用镍烟气进行硫酸制备对于企业的长期发展是十分必要的。

1.2密闭鼓风法制硫酸。镍金属冶炼的工艺不同，所产生的废气中二氧化硫的含量也会有所不同，人们采取的制酸工艺也会有所不同。密闭鼓风法[1]适合于烟气中二氧化硫含量比较低的烟气，且含有众多的镍金属颗粒、粉尘颗粒等，一般来说二氧化硫含量在1.2%-3.2%左右都可采用这种制酸法。该种方式是使用密闭鼓风炉、高温反射炉、低温电炉来进行硫酸制备，由于镍烟气中含有众多的粉尘颗粒，为了防止颗粒影响反应的进行，故采用密闭鼓风炉来减少粉尘颗粒对反应的影响，而且也增加了镍烟气与反应炉的接触时间，增加了反应的效率。另外需要注意的是，烟气中二氧化硫含量过低会延缓反应的进行，因此为了提高制酸的效果可采用高浓度-低浓度烟气混合制酸的工艺，即将二氧化硫3.0%左右的烟气与9%的烟气混合后制酸，混合烟气的浓度会上升，因此反应的速度会有所提高，而且转化效果也会增加。另外，也可以使用稀熟石灰乳液或稀的烧碱液对镍烟气进行淋洗吸收后，生成硫酸钙和硫酸钠，从而提高烟气中二氧化硫的浓度。需要注意的是，密闭鼓风法制硫酸对于镍烟气中二氧化硫的利用率不高，无法吸附全部的二氧化硫，而且在制备过程中还会产生二次污染，可能会给后续的生产工作带来麻烦。因此在使用密闭鼓风法制硫酸时，需要配备专门净化装置，防止尾气造成二次污染。

1.3熔池炉法制硫酸。如果镍烟气中二氧化硫的含硫比较高，那么采用熔池炉法制硫酸是十分有效的。该种方法使用用熔池炉、闪速炉及诺兰达炉进行硫酸制备，镍烟气在经过熔池炉时所产生的烟气中二氧化硫的含量会有所增加，一般可达到3.5%-11.9%。高浓度的二氧化硫废气中粉尘颗粒的含量比较低，很适合进行硫酸制备。为了达到最佳的制备效果，生产单位可增设富氧熔炉来提高镍烟气中二氧化硫的含量，一般经过富氧熔炉的镍烟气中二氧化硫的含硫都能够达到15%-17.5%，这可以有效的提高硫酸生产的效率。熔池炉法制硫酸可以最大化的利用镍烟气中的二氧化硫，而且生产过程中环保无污染，富氧熔炉还可以提高镍金属冶炼的速度，因此，采取熔池炉法制硫酸是十分值得推荐的。但是熔池炉法制硫酸所需设备以及对工艺的要求也比密闭鼓风法制硫酸要高，因此生产单位还需要酌情考虑。

2、生产要点与改进措施

2.1做好转化器保温工作。二氧化硫转化为硫酸的反应为吸热反应，为了提高反应的速度，需要进行人工供热。如果转化设备的保温存在漏洞，造成大量热量散失，将会造成资源浪费，而且也会导致反应速率下降，影响产品的质量。因此，做好转化设备的保温工作是十分必要地。实际生产经验表明，转化设备中最容易散热的设备是预热炉，为保证对新触媒进行硫化饱和升温，预热炉的温度要控制在1100℃-1300℃之间。做好保温工作可从三个方面入手：增设保温箱、调整管道长度、定期检修。保温箱是对预热炉保温的有效设备，可将降低散热35%-45%，还可以避免镍烟气泄露造成安全事故，是确保安全、高效生产的优秀设备，生产单位可酌情考虑配置。另一个造成转化器散热过渡的主要原因是转化器管道过长，再加之一些设备的管道内没有保温系统，漏热很严重，因此生产单位可考虑调整管道长度，减少管道散热。另外，为了确保转化器本身不会过渡散热，生产单位需要定期联系设备厂家对设备进行检修，确保轉化器能够正常工作。

2.2增设引风机。在使用镍烟气制备硫酸的过程中，需要大量的热来为反应提供条件。以密闭鼓风法制硫酸为例，为了维持热平衡，该种方法的所需的烟气中二氧化硫的含量要达到3.4%-3.6%以上，否则会导致反应速度降低，所生产出的硫酸质量也会有所降低。然而，很多单位所生产的镍烟气中二氧化硫的含量都低于3.0%，影响了硫酸的生产。为了提高硫酸制备的质量，可考虑增设引风机，增加引风机的功率，提高预热炉温度，为制酸反应提高更多的热量，促使反应向正方向进行。增设一台引风机来为预热炉引风，提高引风炉的温度，加快镍烟气中二氧化硫的转化速度。同时，增设引风机还可以提高反应炉的通风速度，降低反应炉中烟尘颗粒的含量，提高了硫酸生产的反应速度，也提高了生产的硫酸的质量。

2.3增设电吸尘系统。镍烟气本身含有一定量的金属颗粒和粉尘颗粒，这些颗粒会直接影响镍烟气制酸的正常进行，如果金属颗粒和粉尘颗粒过多，会导致管道堵塞、反应变慢、转化率低、硫酸纯度低等问题。因此，做好粉尘颗粒的过滤工作是十分必要的。一般的转化设备中都自带滤尘系统，但是这些滤尘系统的过滤效果并不理想，而且很容易出现管道堵塞的问题，因此，生产单位可考虑另配置一台电吸尘系统来减少镍烟气中金属颗粒和粉尘颗粒的含量，提高所产硫酸质量。

结语

镍烟气制备硫酸可减少生产单位的排污成本、提高生产效率，这对单位的长期发展有着十分重要的意义。为了最大程度的提高镍烟气转化硫酸的速度，提高所制备硫酸的纯度，降低生产成本，生产单位可考虑采取增设保温箱来减少转化器散热，提高转化效率;或者增设引风机，为预热炉提供更多的热量，提高所产硫酸的纯度;也可以增设电吸尘系统，减少镍烟气中悬浮颗粒的含量，最大程度的降低金属颗粒与粉尘颗粒对硫酸制备工艺的影响。