【正文】 e S 其中 %?燒出率 所需 FeS2的質(zhì)量 hkgMn F e Sm F e S 2 1 51 2 2 ????? 因?yàn)檫M(jìn)焙燒爐礦砂的主要成份是 FeS2，干礦含硫 35%，含水分 5%。 KJ 67 100 7 %%5 ??????? h 冷卻水夾套回收熱量估算 CQ kjQ C6676765?????????????? 5 設(shè)備選型及工藝計(jì)算 5． 1 設(shè)備選型 5． 1． 1 沸騰爐 沸騰焙燒是流態(tài)化技術(shù)在冶金工業(yè)上的具體應(yīng)用，為達(dá)到下一步冶金工序的要求，將物料進(jìn)行氧化焙燒、半氧化焙燒、還原焙燒、硫酸化焙燒或半硫酸化焙燒等作業(yè)的熱工設(shè)備。 二、爐體結(jié)構(gòu)和耐火材料爐體不同部位的結(jié)構(gòu)和使用的耐火材料分述如下： 1．底氣體分布裝置。澆注爐頂厚度一般為 200～ 250mm。 適用于冶金、鑄造、建材、化工糧食、水泥等行業(yè)中， 捕集干燥的非纖維性顆粒粉塵和煙塵除塵，可做回收設(shè)備使用。 廣泛用于水泥廠的生料磨、水泥磨、烘干機(jī)、包裝機(jī)等部位。 TC CTC CU SS SOSS SO ? ??? 22 273321360024 ?????? ??????床 CSO2—— 爐氣中 SO2濃度 %（體積） ω —— 操作溫度下線速度，米 /秒 CS—— 礦料（干）含硫量 % S? —— 硫的燒出率，分?jǐn)?shù) T—— 氣體的熱力學(xué)溫度， K 氣體的熱力學(xué)溫度取爐內(nèi)，沸騰區(qū)溫度 t=850℃ 則 TC CU SS SO? ?2337 00 ??床 )273850( ??? ???? ? ?? ? ，求得通過沸騰爐的總氣體流量 V 總 （米 3/秒），先擇操作速度ω（米 /秒），使可按流力方程式算出沸騰爐的直徑 D1（米）。 日。 4） 、內(nèi)部構(gòu)件采用不銹鋼或經(jīng)防腐處理，使用壽命長 。在爐殼外敷設(shè)保溫材料，保溫層由計(jì)算確定，以保證爐殼溫度高于煙氣硫酸露點(diǎn)溫度。沸騰焙燒爐球形爐頂采用耐火磚砌筑或耐火澆注料澆灌而成。鋅精礦硫酸化焙燒溫度一般為 820～ 920℃；鋅精礦氧化焙燒 溫度為 950～ 1100℃；銅精礦全氧化焙燒溫度控制在 750～ 800℃；銅精礦半氧化焙燒溫度控制在 650～ 750℃；銅精礦全酸化焙燒溫度控制在 620～ 650℃；銅精礦半酸化焙燒溫度控制在 650～ 720℃ 沸騰焙燒爐結(jié)構(gòu) 一、爐體沸騰焙燒爐的爐體外殼一般由鋼焊制而成，其內(nèi)襯由耐火材料的構(gòu)成，爐體結(jié)構(gòu)比較簡單，整個(gè)爐體可人成上中下三部分。 反應(yīng)32 221 SOOSO ??的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熱： ),(),( 33 gSOHgSOHH mrmfmr ??? ????? k m o lKJ987 00)297( ?????? 每生成 1kmolSO3放出熱量 kmolKJq so 9 8 70 03 ? 所以 334 SOSO qyVQ 干? ??? ?? 入方熱量總計(jì) : 4321 Q ????入 6765 ???????? ?? 出方： e 爐渣帶出熱量 Q5。 硫酸生產(chǎn)的熱量回收利用水平還很低，多限于高溫位熱量的回收，據(jù)統(tǒng)計(jì)僅為(硫酸 )。 吸收 SO3 必須控制其溫度。轉(zhuǎn)化率越高，反應(yīng)速率就越低。有催化作用如 Pt， V2O5， Cr2O3， Fe2O3及 CaO 等。當(dāng)爐氣降至 190～ 230℃時(shí)，轉(zhuǎn)入氣相的水與爐氣夾帶的蒸汽和爐氣中 SO3形成硫酸蒸氣；隨爐氣溫度降低，爐氣中 As2O3 和 SeO2 轉(zhuǎn)化為微小結(jié)晶懸浮于氣相中，形成 As,Se 和酸霧氣溶膠體系。 對于爐氣凈化指標(biāo)我國暫行規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)（ mg 。 ，必須在視孔外斜視，防止噴火燒傷面部。 3． 氧濃度 O2的濃度增加，可加快 O2通過礦粒表面氧化鐵層的擴(kuò)散速度，提高了硫鐵礦焙燒速率。被熱風(fēng)帶走的礦粉經(jīng)過旋風(fēng)分離器分離 ，除去較細(xì)礦粉。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的流程和設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇，實(shí)際上是系統(tǒng)的優(yōu)化問題，需與所用催化劑和所用設(shè)備情況綜合考慮，應(yīng)盡量提高一轉(zhuǎn)化的 轉(zhuǎn)化率，使尾氣排放更容易達(dá)到日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。 2． 2 生產(chǎn)流程的確定 2． 2． 1 原料工段 原料處理能力要滿足生產(chǎn)周轉(zhuǎn)，與硫酸生產(chǎn)能力相匹配，能夠滿足焙燒工藝的進(jìn)料 工況條件結(jié)合礦源及工程，應(yīng)著重考慮如下問題原料的卸車及轉(zhuǎn)運(yùn)方式、礦庫的貯存能力 (庫容 )、干燥及含塵尾氣處理、塊礦的破碎及篩分等。 （ 4） 繼續(xù)加強(qiáng)冶煉煙氣制酸的回收和利用 2021 年預(yù)計(jì)我國主要十大有色金屬冶煉廠將使制酸能力達(dá)到 420 萬噸以上，黃金礦冶煉制酸也將逐年增加。 2021年全國硫酸產(chǎn)量 萬噸，同比增長 %。因此，塔式法生產(chǎn)發(fā)展受到了一定限制。這主要是受進(jìn)口硫磺價(jià)格低、國內(nèi)硫鐵礦資源緊張等因素制約了硫鐵礦制酸的發(fā)展 1． 1． 2 硫酸的性質(zhì) 、用途和品種規(guī)格 純硫酸是一種無色油狀液體，凝固點(diǎn) 、沸點(diǎn) 611K（ %的硫酸），密度 ，相當(dāng)于物質(zhì)的量濃度為 。 3．近幾年來，我國硫磺制酸發(fā)展也比較快。其流程比較簡單，多者 9 個(gè)塔，少者 5 個(gè)塔，一般采用的是 7 個(gè)塔，有吸收塔、氧化塔和脫硝塔三個(gè)部分。雖然國內(nèi)產(chǎn)量增長很快，但仍無法完全滿足 需求。磷石膏制硫酸技術(shù)首先在山東魯北化工總廠試驗(yàn)成功，且在年產(chǎn) 4 萬噸的基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)工藝。 含硫工業(yè)廢物主要指有色冶金廠、石油煉制副產(chǎn)氣及低品位燃料燃燒廢氣中的 SO2，煉焦工業(yè)的焦?fàn)t氣和合成氨廠的半水煤氣中的 H2S，以及金屬加工廠酸洗液、石油煉廠的廢酸與廢渣。目前，國內(nèi)設(shè)計(jì)多采用三塔兩槽流程，又以干燥塔一個(gè)循環(huán)槽 .兩吸收塔共用一個(gè)循環(huán)槽居多。 硫鐵礦石由抓斗吊入料倉，然后通過電振給料機(jī)均勻地送到 1和 2皮帶機(jī)上，進(jìn)入自磨機(jī)，粉碎至 。礦粒度越小， O2 容易擴(kuò)散到礦粒內(nèi)部，提高了 FeS 焙燒反應(yīng)速率。 ，打開噴油槍閥門，將點(diǎn)燃的火把從視孔中伸入沸騰爐內(nèi)，點(diǎn)燃油槍噴出的柴油，同時(shí)根 據(jù)爐內(nèi)的燃燒情況，及時(shí)調(diào)節(jié)油量及風(fēng)量大小。 ，關(guān)閉所有的閥門。細(xì)小礦塵會(huì)堵塞管道，增大系統(tǒng)阻力，覆蓋催化劑表面，降低催化劑活性。 3． 4． 3 凈化流程 粒徑較大礦塵經(jīng)旋風(fēng)分離器除去，再用各種方法除去細(xì)粒礦塵和氣態(tài)雜質(zhì)。 設(shè)混合物氣體的總壓 — 為 p； a， b 分別為起始狀態(tài)混合氣體中 SO2和 O2的摩爾分?jǐn)?shù)，取 lmol 起始狀態(tài)混合氣體為衡算基準(zhǔn)，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)則： 由上式知，降低溫度、提高壓力、增加氧含量有利于平衡轉(zhuǎn)化率的提高。爐氣中 O2濃度越大 ,SO2轉(zhuǎn)化率越大，反應(yīng)速率也越快。濃度越高， SO3蒸汽壓越大，吸收推動(dòng)力越小。 為減少和消除吸收尾氣中 SO2 和 SO3 等的根本方法是提高 SO2 的轉(zhuǎn)化率和 SO3的吸收率。分別取干空氣與水的平均比熱容為 與 /(Kg.℃ )， 0℃下水的汽化潛熱為 2492KJ/kg. 20202 ????? 水水汽干干空氣 GmGmQ )( ???????? ?? c FeS2燃燒放出熱量 Q３ 。而沸騰焙燒爐的流態(tài)化特點(diǎn)是爐內(nèi)物料激烈翻騰使沸騰層內(nèi)各點(diǎn)溫度接近均勻，所以只要改變沸騰床局部工作條件，如在爐墻內(nèi)側(cè)裝設(shè)冷卻水套、床層內(nèi)裝設(shè)冷卻水管或向床層噴水等措施，都可以起到調(diào)節(jié)整個(gè)床層溫度的效果。 3．燃燒道磚體。 2． 保溫材料。它的主要特點(diǎn)有： 1） 、利用立窯的溫度壓力差，依 靠除塵器煙囪的高度，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，沒有風(fēng)機(jī)動(dòng)力消耗，運(yùn)行費(fèi)用低。但是焙燒強(qiáng)度過高時(shí)，礦料在爐內(nèi)停留時(shí)間不足，會(huì)影響硫的燒出率。操作氣流速度 6 車間布置 車間布置是設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，既要符合工藝要求，又要經(jīng)濟(jì)實(shí)用，合理布局。 型管式電除塵器 DG 型管式電除塵器為水泥廠小型磨機(jī)、小型烘干機(jī)、窯底下料、破碎、倉頂?shù)刃P(yáng)塵點(diǎn)而設(shè)計(jì)。 4）內(nèi)壁涂抹有 20 毫米厚的耐磨、耐高溫材料、基料耐磨 性能是普通碳素鋼的20— 30 倍，其耐溫達(dá) 450℃以上，可直接處理高溫廢氣。在爐體上尚設(shè)有投料口、排料口、入孔口，冷卻裝置的安裝門洞、爐膛上部清理孔及排煙口等所用耐火材料的材質(zhì)與爐墻相同。也就是要考慮氣體從氣體分布裝置噴出的一瞬間的流型和湍流程度，創(chuàng)造一個(gè) 良好的氣固接觸條件。沸騰焙燒爐產(chǎn)出焙砂質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，操作簡單，便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)化和自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在冶金工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 殘 所以： )] (100[)] (100[??????????殘干干SSGG 殘干干 S SG )( ??? 代入實(shí)測數(shù)據(jù)得： 殘干干 S SGGGG )(21 ?????? )(9873 ?? ??? ? 爐灰量： kgGGG 1 9 32 5 3 7 2 324 ????? ? c 原料礦砂中硫的燒出率η .可推得 %100???? ?干干殘干干 SG SGSG? %%1 0 0358 9 7 3 7 2 31???????? ???? d 出口干爐氣量 VFNm3，可由爐氣組成通過 S衡算算出： SSOSOF MSGyyk m o lNmNmV???? 100)( %%3332?干干 %% 32 0 0SOSOSFyyMSGV ? ????干干 )(32100 ??? ???? Nm? e 出口爐氣帶走灰量可由實(shí)測數(shù)據(jù)校核： kgNmkgG 39。 我國 1998 年頒布的硫酸三廢排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 : 排放煙筒高 30m時(shí)， SO2 排放量不超過 34kg/h，酸霧 260mg nSO3＋ H2O＝ H2SO4＋（ nl） SO3＋ Q 當(dāng) n＞ 1 時(shí)，生成發(fā)煙硫酸； n=1 時(shí)，生成無水硫酸； n＜ 1 時(shí)生成含水硫酸。 SO2 催化氧化的動(dòng)力學(xué)過程經(jīng)歷以下幾個(gè)階段： a．氧分子被催化劑表面吸附，氧分子原子間的鍵被破壞； b．被氧覆蓋的催化劑表面吸附 SO2分子； c．催化劑表面吸附態(tài)的 SO2 分子和氧原子進(jìn)行表面反應(yīng)，生成吸附態(tài)的 SO3； d．表面上生成的吸附態(tài)的 SO3進(jìn)行解吸。每生產(chǎn) 1 噸酸要排出 10～ 15m3 的酸性污水。 對 — 50um 的礦塵，采用文氏管洗滌除塵。 。 ，再啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)，加風(fēng)加料，轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。 礦料由加料口加入爐膛，具有一定風(fēng)壓的空氣從爐底經(jīng)風(fēng)帽，連續(xù)通入爐膛。 為了得到硫鐵礦中硫的高燒出率和焙燒反應(yīng)速率，應(yīng)設(shè)法提高 FeS 的焙燒速率。爐內(nèi)的流動(dòng)空氣由爐前鼓風(fēng)機(jī)提供。國內(nèi)大型裝置空塔流程居多，即空塔 (增濕塔 )— 填料冷卻塔 (稀酸板式換熱器 )一兩級(jí)電除霧器。但是天然硫礦在世界上并不豐富，從石油、天然氣生產(chǎn)中可回收大量硫。 （ 2） 積極穩(wěn)妥地發(fā)展硫磺制酸 我國硫磺資源較少，硫磺年產(chǎn)量多年來維持在 30 萬噸左右，根據(jù)有關(guān)部門預(yù)測，我國在今后的 10～ 15 年內(nèi)，為滿足國內(nèi)對油品的需求，進(jìn)口原油量將達(dá)到 1 億噸，而且大部分為中東高硫原油，在加工過程中必然會(huì)產(chǎn)生大量硫化氫氣體；同時(shí)內(nèi)地?zé)拸S對原油的深度 加工，也會(huì)副產(chǎn)大量酸性氣體，因此，在可預(yù)見的將來，我國回收硫磺的總產(chǎn)量會(huì)有較大幅度的增長。其反應(yīng)如下 ： 22 SOOS ?? ??? 燃燒 322 22 52 SOOSO OV?? ??? 4223 SOHOHSO ? ??? 3．冶煉煙氣制酸 主要利用有色金屬銅、鉛、鋅、鎳、鈷等硫化礦在熔煉過程中產(chǎn)生的 SO2 煙氣進(jìn)行制酸。惟此氧化，須有某種接觸劑存在時(shí) 始有作用；最常用者為鉑及釩之氧化物。 襄樊學(xué)院化學(xué)與生物科學(xué)系 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目： 年產(chǎn) 7 萬噸硫酸焙燒工段的車間工藝設(shè)計(jì)