【正文】 ／h本工程沸騰爐焙燒兩轉兩吸14010020385貴溪冶煉廠閃速熔煉9兩轉兩吸100132134云南冶煉廠電爐熔煉2～一轉一吸0829925大冶冶煉廠反射爐熔煉一轉一吸50100000銅陵第二冶煉廠鼓風爐～5一轉一吸09000白銀公司冶煉廠白銀爐溶煉～一轉一吸36000注：表中本工程采用的是可研設計值進行比較分析?！皟赊D兩吸”工藝主要技術經(jīng)濟指標比較情況見表4—3。 由一轉一吸改為兩轉兩吸，使尾氣中SO2含量由（1500~2500）106降到（200~500）106。查德里原理，即反應過程中降低反應生成物濃度，有利于平衡向生成物方向移動。為了達到硫酸廠的清潔生產(chǎn)、減少對環(huán)境的污染、充分提高硫的利用率，人們研究開發(fā)了兩次轉化兩次吸收流程替代污染嚴重的一次轉化一次吸收的舊工藝。表4—1 硫鐵礦品位與硫燒出率、礦耗和礦渣量硫鐵礦含硫量/%硫燒出率/%礦耗/（kg/t酸）硫渣量/(kg/t酸)硫鐵礦含硫量/%硫燒出率/%礦耗/（kg/t酸）硫渣量/（kg/t酸）2530139011501174938354采用先進的生產(chǎn)工藝 在我國生產(chǎn)以中、小企業(yè)居多，絕大多數(shù)仍沿用20世紀50～60年代落后的生產(chǎn)工藝，高投入、高消耗、高產(chǎn)出，致使許多原材料變成“三廢”流入環(huán)境，造成嚴重污染。另外，低品位礦中往往砷、氟含量較高，使凈化系統(tǒng)負荷增加；廢水中氟、砷含量增高，增加了廢水治理的難度和費用，而且砷和氟還會影響催化劑的壽命。 原料采用高品位硫鐵礦我國化工產(chǎn)品的原料采用粗料政策多，絕大多數(shù)原料粗加工后由產(chǎn)地直接運到生產(chǎn)廠，不僅增加了運輸費用，還造成生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量廢棄物而增加了處理費用。凈化工段采用“文、泡、電”水洗流程；干吸工段采用93%硫酸干燥、98%硫酸兩次吸收、三塔兩槽流程；轉化工段采用催化劑，3+2兩次轉化流程。硫精礦（干燥）嗓聲污染源固體廢物污染源圖　例：廢氣污染源廢氷污染源　　　　成品酸儲罐吸收塔尾氣98%硫酸SO2爐氣（經(jīng)SO2風機）硫酸成品二次吸收四級換熱催化＋二次轉化干燥～塔電除霧器冷凝器工藝補充水灰渣旋風＋靜電除塵器至用戶蒸汽水爐氣余熱鍋爐沸騰爐焙燒風機鼓風爐渣（副產(chǎn)）～廢水排放污水處理設施酸泥～～圖3—6 生產(chǎn)工藝流程污染源分布框圖 清潔生產(chǎn)評述 本工程制酸工藝的技術特點是以硫精礦砂為原料，采用沸騰爐焙燒制得SO2爐氣。鍋爐起動和安全閥排汽管排汽均裝有消聲器，焙燒與制酸系統(tǒng)風機等產(chǎn)生的噪聲，通過建筑物的隔聲，隨距離的增加而衰減。該建設項目產(chǎn)生噪聲的主要設備為鼓風機和離心機等設備，噪聲源強度約95～100分貝之間，鍋爐起動和安全閥排汽管排汽均產(chǎn)生噪聲。本項目沸騰焙燒渣和礦塵產(chǎn)生量約為37400噸，擬出售給其它 企業(yè)對其進行磁選處理，鐵精礦賣給鋼鐵企業(yè)。表3—11 硫酸廢渣的化學組成(%)總FeSPSiO2CaOMgOAl2O342～48～廢渣主要是沸騰焙燒產(chǎn)生的廢渣和旋風除塵器除塵產(chǎn)生的礦塵，廢渣的組成與生產(chǎn)原料有很大關系。從余熱鍋爐及電除塵器排出的小于3mm的礦渣粒為細渣，粗細比為7:3。表3—10 廢 水 排 放 情 況 硫酸（%）As(mg/l)Cu(mg/l)Pb(mg/l)Zn(mg/l)%15555硫鐵礦渣產(chǎn)生于硫鐵礦生產(chǎn)硫酸時，在沸騰爐中高溫焙燒脫硫、氧化后的產(chǎn)物。焙燒工段13t/d　 渣帶走爐渣增濕 爐氣凈化 2400 t/d2613 t/d污水處理裝置 硫酸工段 沖洗地面 20t/d排放180 t/d蒸氣余熱鍋爐圖3—5 工藝生產(chǎn)用水平衡圖表3—9 部分硫酸廠廢水水質表廠 名砷mg/L氟mg/L總酸度g/L廠 名砷mg/L氟mg/L總酸度g/L南化公司3～1815～783～8蘇州硫酸廠～5～～10上海硫酸廠5～1310～302～5杭州硫酸廠—3～9吳涇化工廠～560～752～3四川化工廠2～4～606～10根據(jù)本項目的生產(chǎn)原料成分，該項目廢水的水質成分見表3—10。按本項目的設計規(guī)模，每天硫酸生產(chǎn)量為180噸，故廢水的產(chǎn)生量為2400t/d，廢水的水質與原料成份有密切關系，根據(jù)本項目所選用的原料成分特點，廢水中的主要污染物應為重金屬和酸，其中有害物質主要為酸度、銅、鉛及砷，這些有害物質在廢水中的濃度隨著物料中各元素的含量變化而波動，表3—9列出的是部分硫酸廠廢水水質成分，本工程生產(chǎn)工藝水平衡見生產(chǎn)工藝用水平衡圖圖3—5。沸騰爐出來的爐氣含有一定量的塵、重金屬等雜質，它必須經(jīng)過凈化工序，將廢氣中的各種有害物質加以除去，達到生產(chǎn)要求后方可進入下一步制酸工序。d統(tǒng)計，則生活污水日均排放量6噸，廠區(qū)內的生活污水經(jīng)專用處理裝置處理后排江。本工程廢水來源主要有廠區(qū)生活污水和生產(chǎn)車間生產(chǎn)廢水。當爐溫達到要求時，再投入硫精礦進入正常生產(chǎn)狀態(tài)。排氣筒的高度擬定為25米,這一高度無法滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297—1996）中二級標準高度要求，排氣筒高度應改為40m。①工藝廢氣：接觸法生產(chǎn)硫酸的生產(chǎn)廢氣主要為制酸尾氣，根據(jù)本項目的生產(chǎn)規(guī)模，制酸尾氣的煙氣排放量約為200385m3/h，由于生產(chǎn)工藝過程中采用二轉二吸工藝流程，％以上，%，其尾氣中的二氧化硫和酸霧較一轉一吸大為降低，一般尾氣中二氧化硫的濃度可控制在880mg/m3以下。干吸：采用高效、低阻力大條拱、大長城矩鞍環(huán)填充塔，塔內高新型管式分酸器和兩層合金絲網(wǎng)除沫器。凈化工序排污水，流至全廠設置的污水場，經(jīng)處理合格后外排。凈化：采用部分循環(huán)水洗凈化工藝，“文、泡、電”流程。表3—7 生產(chǎn)6萬噸100%H2SO4物料平衡表輸　　入輸　　出項目質量/kg項 目質量/kg干礦粉107SO2107礦石含水106SO3106干空氣108O2106空氣含水106N2108 H2O106燒 渣107損 失106總計108總 計108／h t／h／h t／h焙 燒　 空氣18016Nm3／h 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 爐氣17835 Nm3／h t／h（汽） 225℃余熱鍋爐 稀 % 100 t／h t／h(折100%) t／h補充空氣凈 化空氣23099 Nm3／h轉 化進一吸22267Nm3／h出一吸20604Nm3／h進二吸20509Nm3／h成品酸(折100%) t／h t／h t／h干嗓吸收放空尾氣20385m3／h t／h圖3—4 物 料 平 衡：原料：銅尾砂入庫后,堆曬,達含水≤8%后,經(jīng)打砂機送入沸騰爐的料斗。自凈化工段來的爐氣補充適量空氣調節(jié)SO2的濃度至9％后進入干燥塔，經(jīng)噴淋93%～94%，％時進入轉化工段，在催化劑存在的條件下與空氣中的O2反應生成SO3，再用98％的硫酸吸收生成硫酸。硫鐵礦中鈣、鎂等的碳酸鹽，受熱分解產(chǎn)生二氧化碳和金屬氧化物，這些金屬氧化物與三氧化硫作用能生成相應的硫酸鹽。燒渣呈棕黑色，其反應為：3FeS+5O2 Fe3O4+3SO2綜合FeS2分解反應，S2的氧化反應和上式FeS焙燒生成Fe3O4的反應，則得總反應式為：3FeS2+8O2 Fe3O4+6SO2當空氣不足時，不但FeS燃燒不完全，單質硫也不能全部燃燒，結果，到后面凈化設備中冷凝成固體，即產(chǎn)生通常所說的“升華硫”。②硫蒸汽的燃燒和一硫化亞鐵的氧化反應硫鐵礦分解出來的硫蒸汽，瞬即燃燒成二氧化硫 S2+2O2 2SO2+Q硫鐵礦分解出硫后，剩下的一硫化亞鐵成多孔性物質，繼續(xù)焙燒，當過?？諝饬枯^多時，最后生成Fe2O3。①硫鐵礦受熱分解為一硫化亞鐵和硫蒸汽。本項目所選用的生產(chǎn)方法為接觸法，生產(chǎn)原料為硫精砂。接觸法制得的硫酸純度、濃度都較硝化法制得的硫酸為高。材料：換熱管選用進口的316L合金管、殼體選用304合金鋼。具體選用YSH95Ⅱ型的陽極保護濃酸冷卻器，其特點如下：（1） 外殼設有膨脹陽，消除了殼與管群間的開裂漏酸因素；（2） 先貼脹后焊接，管板上的管子焊口不易發(fā)生泄漏現(xiàn)象；（3） 進行熱處理，制造應力消除得完全。SO2鼓風機、爐前風機鼓風機采用硫酸行業(yè)長期使用證明較好的、又較價廉的湖北鼓風機廠和無錫鼓風機廠生產(chǎn)的離心鼓風機，轉化采用打SO2氣的Q=500m3/min，H=3500mmH2O柱的鼓風機，爐前打空氣用的采用Q=400m3/min、H=2000minH2O的風機。換熱流程采用適用于鋅煙氣制酸的ⅢⅠⅤ Ⅳ Ⅱ流程，7臺換熱器，Ⅲ換兩臺串聯(lián)（如地方緊也可設計為一臺），Ⅴ換兩臺串聯(lián)，Ⅳ換為節(jié)省阻力和地方設在轉化器內部。換熱器設計采用防腐、防漏、高效、低阻力的新型換熱器。轉化器采用防漏氣、防銹、防熱變的最新設計，形式為美國孟山都式，φ460015400，兩次轉化，“3+2”式五層觸媒（S10S10計48m3，選用國內最好的觸媒）。填料采用大長城矩鞍型填料環(huán)。系統(tǒng)酸霧含量≤。它與內噴文氏管配搭使用，實際效果比美國動力波洗滌器和塔一塔式冷卻除塵設備還好，用硬PVC制作。泡沫塔泡沫塔是一種高效的傳質、傳熱設備。本設計采用60m/s氣速，鉛合金噴頭，石墨喉管，鑄鉛器體，頂部設有安全高位水槽，防止事故斷水。每小時發(fā)25kg蒸汽≈，經(jīng)減溫減壓降至8kg，供用戶使用。材質采用20鍋爐鋼。為防煙塵粘結，I煙道為空室，二室布置過熱區(qū)，4室布置蒸發(fā)區(qū)。⑥爐出氣口：國內外有設爐頂中部和側面之分，主要是根據(jù)煙塵熔點而定，考慮銅尾砂的特點和今后可能的變化等因素，采用爐側向下出氣。④爐體積：為保證煙塵的焙燒質量，達到酸浸率要求，計算出煙塵的焙燒時間＜，但考慮到煙塵混合不勻、爐體的有效利用等因素，根據(jù)經(jīng)驗。沸騰床直徑：根據(jù)原料平均粒度和國內外生產(chǎn)實踐，銅尾砂焙燒沸騰床氣速一般為1. 0～，本設計選定12m2，比較適宜。材料選用使用壽命5年以上的耐熱耐磨不銹鋼。擴大部位設置二次風裝置，以解決原料過細的矛盾。① 爐體：鋼襯隔熱纖維磚和火磚，一次擴大型、擴大角16176。表3—5 全廠年運輸量運 入運 出序 號貨物名稱年運量（t）序 號貨物名稱年運量（t）1硫精砂～506001礦渣～374002催化劑322硫酸600003其 它803其 它60合計：48092合計：94060：主要設備清單見表3—6。表3—4 生產(chǎn)原料硫精礦成份成 份組份（%）成 份組份（%）成 份組份（%）SAsSiO2FeCuPZnPbH2O所用原料硫精礦的粒度應大于200目，占70％，為一次球磨浮選尾砂。硫鐵礦的顏色因所含雜質不同而呈灰色、褐綠色、淺黃銅色等，具有金屬光澤，%，而普通硫鐵礦中含硫為30%～48%；礦中主要雜質有銅、鋅、鉛、砷、硒等的硫化物，鈣、鎂的碳酸鹽和硫酸鹽、二氧化硅和氟化物等，其中砷和氟對接觸法制酸危害最大。固體原、輔料的堆場情況：設有2500m2的堆曬場。用汽車直接運送。⑵爐氣洗滌等的用水量為：2160 t/d(90t/h)，通過中和處理達標后排放。⑵生產(chǎn)用水：抽用長江水供經(jīng)機械過濾處理凈化后，可作為設備冷卻、爐氣洗滌、沖洗地面用水。湖口縣金沙灣工業(yè)園區(qū)配備了110千伏專線，其電力容量能夠滿足該項目用電要求。2）電動設備總裝機容量約2200KW(包括檢修、照明用電)，其中正常生產(chǎn)用電容量約1100KW。本項目分二期進行，本次評價為第一期工程內容，從圖3—2可以看出，生產(chǎn)裝置