有色金属冶炼中冶炼烟气制酸工艺及烟气含杂影响的初步探讨

2017-03-03何平凉山矿业股份有限公司四川凉山615141

化工管理 2017年20期

何平(凉山矿业股份有限公司,四川凉山615141)

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有色金属冶炼烟气含有不低于7%的二氧化硫，随着冶炼烟气制酸的应用，让其在化工原料生产领域上发挥着越来越重要的作用。当前含硫矿产资源也较为紧张，冶炼烟气制酸工艺就有着十分积极的意义。冶炼烟气工艺中，烟气的净化十分重要，因为在烟气中存留的砷、氟等杂质会对制酸系统的转化产生直接影响，净化工序的净化指标优劣，对冶炼烟气酸工艺很关键。

二氧化硫；冶炼烟气；制酸

1 有色金属冶炼烟气概述

当前，冶炼烟气制酸通常作为有色冶炼行业的配套工艺，把冶炼系统产生的含二氧化硫的废气进行有组织的收集，进入到制酸系统集中处理，生产工业硫酸。若不能有效收集处置二氧化硫，造成含二氧化硫含杂烟气外排，不但是对资源的巨大浪费，更会对环境造成严重的污染。同时随着冶炼工艺/设备的性能的不断提升，对原料适应能力越来越强，冶炼烟气中的含杂成分也就越来越复杂，作为后续处置冶炼烟气的制酸工艺，冶炼烟气中的杂质成分对制酸系统的工艺设备会产生很重要的影响。

2 冶炼烟气制酸的主要工艺

在国内外，有很多对冶炼技术进行改进的有效措施。如下：

（1）采用新的工艺制酸流程。

（2）在制酸的过程中，对工艺进行改进，并对设备进行更新，在操作的过程中加强封闭环境操作，采用富氧冶炼的方式，提升制酸的效能。

（3）在冶炼时采取新工艺，提升冶炼烟气浓度。比如冶炼工艺采用成熟的火法ISA冶炼、采用闪速熔炉等,系统引入DCS控制，加强工艺操控，生产98%浓硫酸。

（4）如果冶炼烟气低于2%，采用液相催化氧化法制酸或者是进行浓缩。

（5）采用直流高电压电场的除尘器，捕集烟气中更细的含杂微粒。

3 冶炼烟气含杂对制酸的影响

制酸烟气的净化的目的就是降温/除尘/除杂质，若净化工艺不能有效的降低冶炼烟气的杂质将会后续的工艺产生重要影响：

（1）氟离子的影响。实践表明：材质最好的钽式合金/铪式合金材料的铠式热电偶仅能在30℃的污酸污水中有效运行1周时间。同时污酸污水含氟长期控制在7g/L以上，易对玻璃钢材质（目前工艺广泛采用）的工艺设备造成腐蚀，影响其玻璃钢材质的设备的性能；能降低干吸工艺填料磁环的性能，结构强度降低，但当用97%—98%的硫酸喷淋干燥塔时，气体中的氟化氢可以脱除的很完全。

（2）尘的影响。尘含量过高易造成设备积垢多阻力增大、管道易堵塞。尘易覆盖在触媒表面，影响触媒与SO2的接触，因而转化率下降。长期烟气含尘在0.2g/Nm3以上时，对制酸系统阻力缓慢上升及管道堵塞，对系统连续稳定运行造成较大影响，必须严格控制进入制酸系统的烟气含尘量。

（3）硫的影响。主要由于冶炼硫化矿燃烧不充分，造成升华硫在制酸系统中累积，易造成系统堵塞，阻力增加。

（4）砷的影响。烟气中砷含量主要取决于冶炼原料的含砷量。烟气气态氧化砷随蒸汽压力随温度下降的非常快，温度下降后，很大一部分会转变成固体，在制酸净化洗涤过程中温度骤降，只有一小部分氧化砷气态被液体吸收，相当大一部分还来不及吸收就因温度骤降而凝聚成固体微粒悬浮在气体中，变成气溶胶[1]。随烟气对触媒造成中毒。

（5）水分的影响。烟气含水量大易对制酸系统干燥系统造成影响，造成酸浓平衡打破；对触媒也会造成影响，长期超过0.1 g/Nm3，触媒层粉化严重，阻力增加。

（6）酸雾的影响。由于SO3的存在，在净化过程中同时也伴随着酸雾的产生，酸雾属于气溶胶。酸雾形成是以原存在的悬浮颗粒为核心，在其表面凝聚出来的。另外，由于酸雾颗粒数极多，暴露在气体中的表面积极大，杂质全部溶解到了酸雾中[2]。易造成触媒粉化。

4 冶炼烟气的净化方法

当前，其实制酸的净化流程的种类有非常多，以下就制酸的净化方法进行分析。

4.1 稀酸洗流程

其实水洗流程的硫利用率和稀酸洗流程相比较的话，其利用率其实非常的低，可见冶炼烟气制酸中稀酸洗流程的方法还是非常可行的；当稀酸洗对比干法净化流程的时候，这个时候净化指标相对来说比较好，可以保障成品酸质量非常优质。

（1）普通稀硫酸的净化流程

炉气→冷却塔→洗涤塔→电除雾器→增湿塔→电除雾器

普通稀硫酸流程的主要特点是通过循环酸经冷却器，将烟气中的热量给带走，这个时候污水的产生量就会非常少；对污泥的回收，通过对其回收后有着一定的经济价值。缺点是整个流程资金投入较大。

（2）绝热增湿酸净化流程

绝热增湿酸净化流程主要是在循环的过程中，对洗涤液循环的使用，洗涤液将三氧化硫的一部分进行吸收，最后成为稀硫酸。冷却器在第一和第二洗涤塔酸循环系统中不设置。烟气绝热蒸发降温。

绝热蒸发的主要流程在绝热的环境下，将烟气引入其中，把循环酸温一直保持在较高的温度，气液“双膜理论”，不断传质传热，绝热蒸发：酸液在此段温度下的饱和蒸汽压，要比炉气中水蒸汽的分压大，当水分在酸内蒸发的过程中，可以让部分烟气中显热的部位，转化成水蒸汽的潜热，进而将炉气中的温度得到减少，潜热上升，并在后序的操作中，将热量去除掉。

净化系统在使用工艺设备时，采用空塔、填料塔、空塔和二级电除雾器。对于烟气量波动大的非常适用。在净化上产生的效率非常高，操作非常方便稳定。