【正文】 就是向SO催化轉(zhuǎn)化工序提供有害雜質(zhì)含量低于規(guī)定、比較純凈的原料氣體。自然循環(huán)和強制循環(huán)各有優(yōu)缺點。因此，這是最有效的余熱利用方法。沸騰爐導出的高溫爐氣如直接進入除塵沒備．將會使這些設(shè)備很快損壞，所以都采用爐氣冷卻設(shè)備來移熱。廢熱利用方法為降低硫酸成本，有效回收余熱，最有效的方法是利用廢熱鍋爐，進而將余熱產(chǎn)生的蒸汽發(fā)電。表21 不同情況下1Kg礦的余熱量硫含量/％水分含量/％爐溫℃爐氣中SO2含量/％余熱（KJ/Kg）308850122093355850122721404850132931207850121256可見，這些余熱的回收利用具有很大經(jīng)濟意義。如把它回收利用可得到1．0—1．2t蒸汽。 沸騰焙燒的廢熱沸騰爐焙燒含硫原料過程中會放出大量的熱。該種設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作可靠、造價低廉、管理方便，但對很細小的塵粒(＜10μm)除塵效率很低，故多用于爐氣的初級除塵。因該類設(shè)備效率低、體積大，已很少有廠家單獨采用，多以廢熱鍋爐代替，將除塵與回收余熱同時進行。溫度高、反應(yīng)快，有利于硫燒出率的提高：沸騰層高度、氣流速度決定塵的停留時間，停留時間長硫燒出率高，但床層阻力大。由沸騰原理可知，沸騰層阻力大小決定于靜止料層的厚度和它的繼積密度，同爐內(nèi)流速關(guān)系不大，這就是說爐底壓力增減表明了沸騰層內(nèi)爐料多少。 爐底壓力波動會直接影響進入爐內(nèi)的空氣量，爐溫隨之產(chǎn)生波動。其中原料含硫量及投礦量對爐溫影響最顯著，這是因為爐內(nèi)熱量來自于硫分的燃燒反應(yīng)。 為獲得穩(wěn)定的一定濃度的SO爐氣，并得到高的硫燒出率，操作時控制好爐溫、爐底壓力及投礦量很關(guān)鍵。由于焙燒過程中產(chǎn)生較多熱量，以及爐氣須經(jīng)降溫才可進入除塵設(shè)備，因而設(shè)置了廢熱鍋爐。通常采用在爐壁周圍安裝水箱(小型爐)，或用插入沸騰層的冷卻管束冷卻，后者作為廢熱鍋爐換熱元件移熱，以產(chǎn)生蒸汽。在加料口對面設(shè)有礦渣溢流口。風室上部為氣體分布板，分布板上裝有許多側(cè)向開口的風帽，風帽間鋪耐火泥。（2）擴大型爐異徑擴大型沸騰爐見圖2—1。圓形爐因使用原料和操作條件的不同，又分為直筒型和擴大型。d)]如下：尾砂的為6—15；塊礦為25—30；混礦為15—25。但這樣一來，會引起料層膨脹率和礦塵夾帶量增加，而且必須增大粒子移除反應(yīng)熱的能力。 （5）焙燒強度 沸騰爐的焙燒強度是指單位爐床截而積日焙燒標準礦(含硫35％)的量，單位為t／(m2因此，出氣管口與床面間的高度要選取適當。在一定的料層膨脹比下，提高沸騰層高度，會因顆粒停留時間加長，提高了硫的燒出率，增強爐子的操作穩(wěn)定性，但氣體通過床層的阻力亦增大。 （2）氣流速度 決定固定床轉(zhuǎn)為沸騰床，并使沸騰床正常操作，最主要的因素就是氣流速度(指爐內(nèi)線速度)。小顆粒對應(yīng)的臨界流速小，易于流化；而較大的顆粒只有風速足夠大才能流化。實際生產(chǎn)中爐內(nèi)床層表面會鼓起一個個小氣泡，隨風速增大，鼓泡逐漸激烈，并變得很不均勻，床層內(nèi)部分成固體顆粒的濃密區(qū)和氣泡的稀疏區(qū)，氣泡從床底上升過程中很不穩(wěn)定．互相合并，逐漸長大，到達床面時破裂，導致床面頻繁波動，整個床層沒有乎穩(wěn)的界而，如同水沸騰一樣，所以稱之為沸騰床。氣氛中氧濃度高，一則氧的外擴散和內(nèi)擴散錐動力大，氧的擴散速率高；二則可提高爐氣中氧含量，有利于SO催化轉(zhuǎn)化。這一措施對氧擴散控制總焙燒速率的情況最為有效。提高反應(yīng)溫度可加快擴散速率。 在FeS2FeSS2系統(tǒng)中，可用硫磺蒸氣分壓表示反應(yīng)的平衡狀況，硫磺蒸氣壓(Ps)與溫度的關(guān)系見表21表21 硫碘蒸氣壓與溫度的關(guān)系溫度/℃580600620650680700壓力/Pa硫鐵礦焙燒反應(yīng)是一個氣—固相非催化反應(yīng)。4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2綜合三個反應(yīng)式，硫鐵礦焙燒的總反應(yīng)式為：4FeS2 + 11O2 =2Fe2O3 + 8SO2上述反應(yīng)中硫與氧反應(yīng)生成的二氧化硫及過量氧、氮和水蒸氣等氣體統(tǒng)稱為爐氣；鐵與氧生成氧化物及其他固態(tài)物質(zhì)統(tǒng)稱為燒渣。此反應(yīng)在400℃以上即可進行，500℃時則較為顯著，隨著溫度升高反應(yīng)急劇加速。沸騰焙燒爐所用硫鐵礦指標為：S＞20％；A6＜O．05％；C＜1％；Pb＜0．6％；F＜0．05％脫水塊礦一般含水量在5％以下，層砂含水量低的也在8％以上，高的可達15％一18％。配礦硫鐵礦產(chǎn)地不同、其組成有較大差別。在以浮選硫鐵礦(或尾砂、硫招砂)為原料的工廠，使用鼠籠式破碎機打散結(jié)塊原料。進沸騰焙烷爐的原料，其粒度不僅影響硫的出率，而且還影響爐子操作，所以對粒度大小和分布都有要求，一般粒度不得超過3mm(有的定為4mm)。塊狀礦石在進入焙燒爐前應(yīng)破碎并篩分，使之達到工藝要求。純二硫化鐵含硫53．45％，含鐵46．55％。它有兩種結(jié)晶形態(tài)．最常見的是黃鐵礦，因而人們常把黃鐵礦稱為硫鐵礦。%發(fā)煙硫酸直接進入貯罐貯存。經(jīng)第四、%。當需要98%硫酸時由一吸塔系統(tǒng)產(chǎn)出98%硫酸。第二吸收塔以98%硫酸噴淋，吸收SO3濃度升高的硫酸流入循環(huán)槽，加入清水調(diào)節(jié)其濃度，以循環(huán)酸泵送入二吸塔酸冷卻器冷卻降溫后入二吸塔噴淋。%發(fā)煙硫酸噴淋吸收SO2濃度升高后的發(fā)煙硫酸進入循環(huán)槽由一吸塔系統(tǒng)串來的98%酸調(diào)節(jié)其濃度，以循環(huán)泵送入酸冷卻器冷卻降溫后入吸收塔噴淋，%發(fā)煙硫酸產(chǎn)品進入成品工段。干吸工段～8%后進入干燥塔，經(jīng)噴淋的93～94%，并經(jīng)塔頂絲網(wǎng)除沫器除去酸沫后進入轉(zhuǎn)化工段。泡沫塔排出的2～3%稀硫酸入循環(huán)酸槽，從間冷器循環(huán)酸槽溢流出來的冷凝液調(diào)節(jié)其濃度，由循環(huán)酸泵送入泡沫塔噴淋，增加的稀酸串入文氏管循環(huán)酸槽。用膠帶輸送機送入堆場，以汽車運出。分述如下：原料工段在倉庫貯存的硫精礦，由裝載機送入加料斗，經(jīng)圓盤給料機、膠帶輸送機送入籠式破碎機，將成球的尾沙打散，再由膠帶輸送機送入振動篩篩分，篩上粗顆粒礦經(jīng)膠帶輸送機返回倉庫，篩下粒度合格的成品礦由膠帶輸送機送入焙燒工段爐前料斗。出沸騰爐爐氣中二氧化硫濃度較高（約為12～13%），經(jīng)過泡沫洗滌塔后補充來自脫吸塔的空氣，以提高爐氣中氧的濃度，并使二氧化硫濃度降低到入轉(zhuǎn)化器所需要的濃度。[7]表11 2002～2006年我國各原料制酸生產(chǎn)能力情況 單位：kt/a項目20022003200420052006硫磺制酸1350014600177002330028700硫鐵礦制酸1650016800168001880020700煙氣制酸7900830093001100012600其它550550550550550總計3845040250443505365062550表12 2002～2006 年我國硫酸產(chǎn)量及生產(chǎn)原料格局（以H2SO4計）硫酸總產(chǎn)量/kt時間硫鐵礦制酸硫磺制酸冶煉煙氣制酸其它制酸產(chǎn)量/kt份額/％產(chǎn)量/kt份額/％產(chǎn)量/kt份額/％產(chǎn)量/kt份額/％20023052012058111166932414200333711130341260975215472004399461431616236884854620054625016100197509800600200650440159302233011630550如圖11：圖11 硫鐵礦為原料的接觸法制硫酸生產(chǎn)工藝流程簡圖1沸騰培燒爐；2空氣鼓風機；3廢熱鍋爐；4旋風除塵器；5電除塵器；6冷卻塔；7洗滌塔；8循環(huán)槽；9稀酸泵；10氣體冷凝器；11第一級電除霧器；12第二級電除霧器；13干燥塔；14，24循環(huán)槽及酸泵；15,25酸冷卻器；16二氧化硫鼓風機；17,18,20,21氣體換熱器；19轉(zhuǎn)化器；22中間吸收塔；23最終吸收塔 硫鐵礦經(jīng)原料工序破碎、篩分和配礦后，由斗式提升機送入原料倉中，經(jīng)皮帶喂料機送入沸騰焙燒爐內(nèi)，進行沸騰焙燒。硫酸工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，目前我國約70%產(chǎn)量的硫酸用于化肥，尤其是磷肥的生產(chǎn)。在我國，由于硫酸與化肥、繼而與糧食之間的密切聯(lián)系，硫酸工業(yè)在國計民生中占有舉足輕重的地位，一直是一個倍受關(guān)注的行業(yè)。其次是冶煉氣制酸，此外還有少量的硫磺制酸和石膏制酸等。世界上多數(shù)的硫酸廠都采用接觸法生產(chǎn)。由于這個方法所需設(shè)備龐大，用鉛很多，檢修麻煩，腐蝕設(shè)備，反應(yīng)緩慢，成品且為稀硫酸，所以，這個方法后來逐漸地被淘汰。后來人們發(fā)現(xiàn)，借助于催化劑的作用，可以使二氧化硫氧化成三氧化硫，然后用水吸收，即制成硫酸。在鍛燒過程中，綠礬發(fā)生分解，放出二氧化硫和三氧化硫，其中三氧化硫與水蒸氣同時冷凝，便可得到硫酸。另外，有縫鋼管、薄鐵皮、鐵絲等在進行鍍鋅之前，都要經(jīng)過用硫酸進行酸洗手續(xù)。 為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù) 用于冶金工業(yè)和金屬加工在冶金工業(yè)部門，特別是有色金屬的生產(chǎn)過程需要使用硫酸。 用于農(nóng)藥的生產(chǎn)許多農(nóng)藥都要以硫酸為原料如硫酸銅、硫酸鋅可作植物的殺菌劑，硫酸鉈可作殺鼠劑，硫酸亞鐵、硫酸銅可作除莠劑。它的應(yīng)用范圍日益擴大，需要數(shù)量日益增加。而發(fā)煙硫酸是其中SO3和H2O摩爾比大于1的溶液。工業(yè)生產(chǎn)的硫酸系指SO3和H2O以一定比例混合的溶液。它不僅作為許多化工產(chǎn)品的原料，而且還廣泛地應(yīng)用于其他的國民經(jīng)濟部門。每生產(chǎn)一噸硫酸銨，就要消耗硫酸（折合成100%計算）760kg，每生產(chǎn)一噸過磷酸鈣，就要消耗硫酸360kg。為大家所熟悉的滴滴涕，每生產(chǎn)1t需要20%。在軋制薄板、冷拔無縫鋼管和其他質(zhì)量要求較高的鋼材，都必須每軋一次用硫酸洗滌一次。[3]生產(chǎn)硫酸最古老的方法是用綠礬（ ）為原料，放在蒸餾釜中鍛燒而制得硫酸。二氧化硫氧化成三氧化硫是制硫酸的關(guān)鍵，但是，這一反應(yīng)在通常情況下很難進行。其中鉛室法在1746年開始采用，反應(yīng)是在氣相中進行的。到20年代后，由于釩觸媒的制造技術(shù)和催化效能不斷提高，已逐步取代價格昂貴和易中毒的鉑觸媒。我國是最大的硫鐵礦生產(chǎn)國之一，主要的硫資源來自硫鐵礦，而且把它作為生產(chǎn)硫酸的主要原料。很久以前，硫酸就因為在眾多領(lǐng)域中不可或缺的用途而贏得“工業(yè)之母”的美譽。我國硫酸工業(yè)的現(xiàn)狀（產(chǎn)量、原料結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)）。近幾年我國硫酸生產(chǎn)能力和產(chǎn)量及原料格局見表1表12（數(shù)據(jù)來源于中國硫酸工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)）。為了克服主風機后熱交換器、轉(zhuǎn)化器和吸收塔等設(shè)備的阻力，主風機出口也需相應(yīng)的正壓強值。硫酸的生產(chǎn)工藝過程包括以下六個工段：原料、焙燒、凈化、干吸、轉(zhuǎn)化、成品。沸騰爐排出的礦渣，余熱鍋爐及旋風出塵器、電除塵器排出的礦塵進入淋撒式冷卻增濕滾筒冷卻后噴水增濕。斜管沉降器間斷排出的污泥與設(shè)備地坪沖洗酸性水一道經(jīng)酸性水池以泵送至污水處理站。凈化工段補充的工藝水加入間冷器循環(huán)槽。來自轉(zhuǎn)化工段的第一次轉(zhuǎn)化氣一部分進入發(fā)煙硫酸吸收塔，吸收大部分SO3進入一吸塔，一部分直接進入一吸塔，吸收SO3的爐氣經(jīng)塔頂絲網(wǎng)除沫器除去酸沫后，返回轉(zhuǎn)化二段進行第二次轉(zhuǎn)化。來自轉(zhuǎn)化工段的第二次轉(zhuǎn)化氣進入第二吸收塔，吸收SO3并經(jīng)塔頂絲網(wǎng)除沫器除去酸沫后由煙囪放空。當需要93%硫酸時，由干燥塔系統(tǒng)產(chǎn)出93%硫酸。SO3被吸收后的氣體經(jīng)第ⅴ換熱器、第ⅳ換熱器、第ⅱ換熱器殼側(cè)與管側(cè)SO3氣換熱升溫至420℃進入轉(zhuǎn)化器進行第二次轉(zhuǎn)化。成品工段由干燥塔系統(tǒng)產(chǎn)出的93%硫酸或由一吸塔系統(tǒng)產(chǎn)出的98%硫酸進入計量槽，以位差流入貯罐貯存。 最常見的硫鐵礦主要成分為二硫化鐵(Fes2)。由于具有強磁性，這類礦石稱為磁黃鐵礦或磁硫鐵礦。 2．1．2 硫鐵礦的處理 硫鐵礦和含煤硫鐵礦一般呈塊狀，浮選硫鐵礦和層砂里粉狀，因含水分較多，在貯存和運輸中會結(jié)塊。 硫鐵礦的破碎 塊狀礦石破碎后所要求達到的粒度應(yīng)根據(jù)使用的焙燒爐爐型及操作工藝而定。細碎使用反擊式破碎機，也有使用球磨機或電磨，將粗碎后的礦石進一步破碎到爐子加料所需的細度，即從25mm壓碎至3mm(或4mm)以下。篩下合格部分達至成品礦貯倉或倍燒爐礦斗重新返回破碎。 配礦的方法，通常采用鏟車或行車對不同或分礦料按比例抓取翻混。硫鐵礦的焙燒過程屬于氣—固相非催化反應(yīng)，其機理很復雜,且隨著條件的不同得到不同的反應(yīng)產(chǎn)物，其