硫铁矿制酸掺烧硫化氢和硫酸亚铁的生产实践

2017-04-20陈银根王晓颜

硫酸工业 2017年3期

关键词：硫铁矿华兴制酸

张健，陈银根，王晓颜

(铜陵市华兴化工有限公司，安徽铜陵 244021)

硫铁矿制酸掺烧硫化氢和硫酸亚铁的生产实践

张健，陈银根，王晓颜

(铜陵市华兴化工有限公司，安徽铜陵 244021)

硫铁矿硫酸生产掺烧硫酸亚铁硫化氢影响措施

铜陵市华兴化工有限公司(以下简称华兴公司)3套200 kt/a硫铁矿制酸装置从2012年开始掺烧一水硫酸亚铁，2013年1月又掺烧硫化氢气体，目前已累计掺烧一水硫酸亚铁32 kt、硫化氢气体14 kt，折合生产硫酸54 kt,同时提高了烧渣铁的品位。目前沸腾炉能同时掺烧一水硫酸亚铁和硫化氢气体，这在国内尚属首次。现将3年多来掺烧一水硫酸亚铁和硫化氢对制酸系统的影响及应对措施作一总结。

1 掺烧硫化氢气体对系统的影响

由于相邻的六国公司氮肥厂300 kt/a合成氨装置有硫化氢气体产生，自行处理费用很高，为此铜化集团公司决定利用华兴公司的沸腾炉处理硫化氢气体，通过管道将硫化氢气体送至该炉与硫铁矿进行掺烧，最大限度地降低处理费用，变废为宝。

1.1 硫化氢酸性气体参数

脱硫/脱碳工序和变换工序硫化氢酸性气体工艺参数分别见表1和表2。

表1 脱硫/脱碳工序硫化氢气体工艺参数

注：表中数据为六国公司送出点气体工艺条件，操作弹性50%～110%。

目前操作工况已达到了3 000 m3/h左右，属于高硫工况。

表2 变换工序硫化氢气体工艺参数

注：表中气体来自变换工序气提塔分离器。

1.2 燃烧器选型及进气位置选择

1.2.1 燃烧器选型

经反复选型比较，最终选用徐州某公司生产的XRQ-2型燃气燃烧器，其具有结构紧凑、燃烧稳定、调节比大、噪声低、可内设点火枪和火焰检测报警系统的优点，同时火焰铺展性好、燃烧完全、燃烧易于控制。燃烧器主要由主燃气喷枪、液化气枪、高能点火枪等组成，水平安装在沸腾炉上。点火采用分级点火方式，点火时首先点燃液化气枪，液化气枪火焰检测器检测有火，再打开主燃气喷枪，液化气枪点燃主燃气喷枪。

1.2.2 进气位置选择

酸性气体的进气位置对于掺烧是十分重要的。就沸腾炉的结构而言，酸性气体从炉底与空气一起进入沸腾炉较为简便。但考虑到硫化氢气体与空气混合时存在着爆炸极限问题，因此不能采用这种进气方式，只能考虑将酸性气体直接送入炉体内，开孔位置设在沸腾炉一次扩大段(如图1)。在操作时可以通过投矿量的增减对酸性气体的波动进行补偿；酸性气体处理量大时可减少投矿量，反之则增加投矿量。由于硫化氢的燃烧需消耗一部分氧气，因此可通过控制沸腾炉出口氧的浓度来进行投矿量的调节，这就避免了一般硫化氢燃烧法不能适应气浓、气量波动大的缺陷[1-2]。

图1 沸腾炉硫化氢进气位置示意

1.3 掺烧硫化氢酸性气体对系统的影响

1)掺烧硫化氢酸性气体虽然有SO2析出但也有水蒸气产生。这就直接导致电除尘器不能长周期送电，电场石英套管都有不同程度的结垢，导致爬电，一般1个月要停车1次进行检修。

2)理论上处理1 t硫化氢酸性气体能生产w(H2SO4)98%硫酸2.94 t，掺烧硫化氢能降低矿耗。

3)由于3套系统都同时掺烧硫化氢酸性气体，一旦有一套系统检修必须用氮气彻底置换进制酸系统的硫化氢管道，检测合格后插上盲板方能检修。

2 掺烧一水硫酸亚铁对系统的影响

由于铜化集团安纳达钛业公司生产钛白粉的副产品一水硫酸亚铁单独处理费用很高，为发挥集团整体优势，华兴公司利用沸腾炉对其进行掺烧处理。

2.1 掺烧工艺路线的选择和对矿含硫的要求

掺烧初期，硫铁矿中w(S)30%，掺烧一水硫酸亚铁的比例1.5%。硫酸亚铁经圆盘给料机送到回转干燥窑进行干燥脱水，然后由皮带输送机输送到沸腾炉。在此过程中发现干燥窑出料有明显刺激性SO2气味，操作人员难以靠近且物料容易黏附在溜槽上，下料不畅。掺烧硫酸亚铁后沸腾炉底温平均下降30～50 ℃，中压蒸汽产量也明显减小，系统难以操作控制，经济效益也有所下降。后改用w(S)38%以上硫铁矿掺烧一水硫酸亚铁，一水硫酸亚铁不进回转干燥窑干燥，改用园盘给料机直接投料，硫酸亚铁与从回转干燥窑出来的硫精砂进行混合后由皮带输送机送至沸腾炉焙烧。掺烧硫酸亚铁对炉底温度影响不大，操作人员也易于操作。通过试验，掺烧1 t一水硫酸亚铁可生产硫酸0.4 t以上，可产w(Fe)60%铁粉0.25 t，经济效益可观。

2.2 掺烧一水硫酸亚铁对系统的影响

由于一水硫酸亚铁吸收热量才能分解，这样势必影响沸腾炉的温度。一般矿w(S)在38%以上、掺烧比例2%～3%对系统影响不大，产生的升华硫也较少，对电除尘器的正常送电也无大的影响。