【正文】 ／h本工程沸騰爐焙燒兩轉(zhuǎn)兩吸14010020385貴溪冶煉廠閃速熔煉9兩轉(zhuǎn)兩吸100132134云南冶煉廠電爐熔煉2～一轉(zhuǎn)一吸0829925大冶冶煉廠反射爐熔煉一轉(zhuǎn)一吸50100000銅陵第二冶煉廠鼓風(fēng)爐～5一轉(zhuǎn)一吸09000白銀公司冶煉廠白銀爐溶煉～一轉(zhuǎn)一吸36000注：表中本工程采用的是可研設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較分析?！皟赊D(zhuǎn)兩吸”工藝主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較情況見(jiàn)表4—3。 由一轉(zhuǎn)一吸改為兩轉(zhuǎn)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(yīng)過(guò)程中降低反應(yīng)生成物濃度，有利于平衡向生成物方向移動(dòng)。為了達(dá)到硫酸廠的清潔生產(chǎn)、減少對(duì)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(zhuǎn)化兩次吸收流程替代污染嚴(yán)重的一次轉(zhuǎn)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(jìn)的生產(chǎn)工藝 在我國(guó)生產(chǎn)以中、小企業(yè)居多，絕大多數(shù)仍沿用20世紀(jì)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(yán)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(fù)荷增加；廢水中氟、砷含量增高，增加了廢水治理的難度和費(fèi)用，而且砷和氟還會(huì)影響催化劑的壽命。 原料采用高品位硫鐵礦我國(guó)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(yùn)到生產(chǎn)廠，不僅增加了運(yùn)輸費(fèi)用，還造成生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量廢棄物而增加了處理費(fèi)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(zhuǎn)化工段采用催化劑，3+2兩次轉(zhuǎn)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(chǔ)罐吸收塔尾氣98%硫酸SO2爐氣（經(jīng)SO2風(fēng)機(jī)）硫酸成品二次吸收四級(jí)換熱催化＋二次轉(zhuǎn)化干燥～塔電除霧器冷凝器工藝補(bǔ)充水灰渣旋風(fēng)＋靜電除塵器至用戶蒸汽水爐氣余熱鍋爐沸騰爐焙燒風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)爐渣（副產(chǎn)）～廢水排放污水處理設(shè)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(píng)述 本工程制酸工藝的技術(shù)特點(diǎn)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(dòng)和安全閥排汽管排汽均裝有消聲器，焙燒與制酸系統(tǒng)風(fēng)機(jī)等產(chǎn)生的噪聲，通過(guò)建筑物的隔聲，隨距離的增加而衰減。該建設(shè)項(xiàng)目產(chǎn)生噪聲的主要設(shè)備為鼓風(fēng)機(jī)和離心機(jī)等設(shè)備，噪聲源強(qiáng)度約95～100分貝之間，鍋爐起動(dòng)和安全閥排汽管排汽均產(chǎn)生噪聲。本項(xiàng)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(duì)其進(jìn)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(xué)組成(%)總FeSPSiO2CaOMgOAl2O342～48～廢渣主要是沸騰焙燒產(chǎn)生的廢渣和旋風(fēng)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(guān)系。從余熱鍋爐及電除塵器排出的小于3mm的礦渣粒為細(xì)渣，粗細(xì)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(shí)，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(zhì)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(xiàng)目的生產(chǎn)原料成分，該項(xiàng)目廢水的水質(zhì)成分見(jiàn)表3—10。按本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)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(zhì)與原料成份有密切關(guān)系，根據(jù)本項(xiàng)目所選用的原料成分特點(diǎn)，廢水中的主要污染物應(yīng)為重金屬和酸，其中有害物質(zhì)主要為酸度、銅、鉛及砷，這些有害物質(zhì)在廢水中的濃度隨著物料中各元素的含量變化而波動(dòng)，表3—9列出的是部分硫酸廠廢水水質(zhì)成分，本工程生產(chǎn)工藝水平衡見(jiàn)生產(chǎn)工藝用水平衡圖圖3—5。沸騰爐出來(lái)的爐氣含有一定量的塵、重金屬等雜質(zhì)，它必須經(jīng)過(guò)凈化工序，將廢氣中的各種有害物質(zhì)加以除去，達(dá)到生產(chǎn)要求后方可進(jìn)入下一步制酸工序。d統(tǒng)計(jì)，則生活污水日均排放量6噸，廠區(qū)內(nèi)的生活污水經(jīng)專用處理裝置處理后排江。本工程廢水來(lái)源主要有廠區(qū)生活污水和生產(chǎn)車間生產(chǎn)廢水。當(dāng)爐溫達(dá)到要求時(shí)，再投入硫精礦進(jìn)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(wú)法滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297—1996）中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)高度要求，排氣筒高度應(yīng)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(xiàng)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(guò)程中采用二轉(zhuǎn)二吸工藝流程，％以上，%，其尾氣中的二氧化硫和酸霧較一轉(zhuǎn)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(zhǎng)城矩鞍環(huán)填充塔，塔內(nèi)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(shè)置的污水場(chǎng)，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(wàn)噸100%H2SO4物料平衡表輸　　入輸　　出項(xiàng)目質(zhì)量/kg項(xiàng) 目質(zhì)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(jì)108總 計(jì)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(bǔ)充空氣凈 化空氣23099 Nm3／h轉(zhuǎn) 化進(jìn)一吸22267Nm3／h出一吸20604Nm3／h進(jìn)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(kù)后,堆曬,達(dá)含水≤8%后,經(jīng)打砂機(jī)送入沸騰爐的料斗。自凈化工段來(lái)的爐氣補(bǔ)充適量空氣調(diào)節(jié)SO2的濃度至9％后進(jìn)入干燥塔，經(jīng)噴淋93%～94%，％時(shí)進(jìn)入轉(zhuǎn)化工段，在催化劑存在的條件下與空氣中的O2反應(yīng)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(yīng)的硫酸鹽。燒渣呈棕黑色，其反應(yīng)為：3FeS+5O2 Fe3O4+3SO2綜合FeS2分解反應(yīng)，S2的氧化反應(yīng)和上式FeS焙燒生成Fe3O4的反應(yīng)，則得總反應(yīng)式為：3FeS2+8O2 Fe3O4+6SO2當(dāng)空氣不足時(shí)，不但FeS燃燒不完全，單質(zhì)硫也不能全部燃燒，結(jié)果，到后面凈化設(shè)備中冷凝成固體，即產(chǎn)生通常所說(shuō)的“升華硫”。②硫蒸汽的燃燒和一硫化亞鐵的氧化反應(yīng)硫鐵礦分解出來(lái)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(zhì)，繼續(xù)焙燒，當(dāng)過(guò)?？諝饬枯^多時(shí)，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(xiàng)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(jìn)口的316L合金管、殼體選用304合金鋼。具體選用YSH95Ⅱ型的陽(yáng)極保護(hù)濃酸冷卻器，其特點(diǎn)如下：（1） 外殼設(shè)有膨脹陽(yáng)，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(jìn)行熱處理，制造應(yīng)力消除得完全。SO2鼓風(fēng)機(jī)、爐前風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)采用硫酸行業(yè)長(zhǎng)期使用證明較好的、又較價(jià)廉的湖北鼓風(fēng)機(jī)廠和無(wú)錫鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的離心鼓風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)化采用打SO2氣的Q=500m3/min，H=3500mmH2O柱的鼓風(fēng)機(jī)，爐前打空氣用的采用Q=400m3/min、H=2000minH2O的風(fēng)機(jī)。換熱流程采用適用于鋅煙氣制酸的ⅢⅠⅤ Ⅳ Ⅱ流程，7臺(tái)換熱器，Ⅲ換兩臺(tái)串聯(lián)（如地方緊也可設(shè)計(jì)為一臺(tái)），Ⅴ換兩臺(tái)串聯(lián)，Ⅳ換為節(jié)省阻力和地方設(shè)在轉(zhuǎn)化器內(nèi)部。換熱器設(shè)計(jì)采用防腐、防漏、高效、低阻力的新型換熱器。轉(zhuǎn)化器采用防漏氣、防銹、防熱變的最新設(shè)計(jì)，形式為美國(guó)孟山都式，φ460015400，兩次轉(zhuǎn)化，“3+2”式五層觸媒（S10S10計(jì)48m3，選用國(guó)內(nèi)最好的觸媒）。填料采用大長(zhǎng)城矩鞍型填料環(huán)。系統(tǒng)酸霧含量≤。它與內(nèi)噴文氏管配搭使用，實(shí)際效果比美國(guó)動(dòng)力波洗滌器和塔一塔式冷卻除塵設(shè)備還好，用硬PVC制作。泡沫塔泡沫塔是一種高效的傳質(zhì)、傳熱設(shè)備。本設(shè)計(jì)采用60m/s氣速，鉛合金噴頭，石墨喉管，鑄鉛器體，頂部設(shè)有安全高位水槽，防止事故斷水。每小時(shí)發(fā)25kg蒸汽≈，經(jīng)減溫減壓降至8kg，供用戶使用。材質(zhì)采用20鍋爐鋼。為防煙塵粘結(jié)，I煙道為空室，二室布置過(guò)熱區(qū)，4室布置蒸發(fā)區(qū)。⑥爐出氣口：國(guó)內(nèi)外有設(shè)爐頂中部和側(cè)面之分，主要是根據(jù)煙塵熔點(diǎn)而定，考慮銅尾砂的特點(diǎn)和今后可能的變化等因素，采用爐側(cè)向下出氣。④爐體積：為保證煙塵的焙燒質(zhì)量，達(dá)到酸浸率要求，計(jì)算出煙塵的焙燒時(shí)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(yàn)。沸騰床直徑：根據(jù)原料平均粒度和國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)踐，銅尾砂焙燒沸騰床氣速一般為1. 0～，本設(shè)計(jì)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(kuò)大部位設(shè)置二次風(fēng)裝置，以解決原料過(guò)細(xì)的矛盾。① 爐體：鋼襯隔熱纖維磚和火磚，一次擴(kuò)大型、擴(kuò)大角16176。表3—5 全廠年運(yùn)輸量運(yùn) 入運(yùn) 出序 號(hào)貨物名稱年運(yùn)量（t）序 號(hào)貨物名稱年運(yùn)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(jì)：48092合計(jì)：94060：主要設(shè)備清單見(jiàn)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(yīng)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(zhì)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?yàn)?0%～48%；礦中主要雜質(zhì)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(duì)接觸法制酸危害最大。固體原、輔料的堆場(chǎng)情況：設(shè)有2500m2的堆曬場(chǎng)。用汽車直接運(yùn)送。⑵爐氣洗滌等的用水量為：2160 t/d(90t/h)，通過(guò)中和處理達(dá)標(biāo)后排放。⑵生產(chǎn)用水：抽用長(zhǎng)江水供經(jīng)機(jī)械過(guò)濾處理凈化后，可作為設(shè)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(xiàng)目用電要求。2）電動(dòng)設(shè)備總裝機(jī)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(xiàng)目分二期進(jìn)行，本次評(píng)價(jià)為第一期工程內(nèi)容，從圖3—2可以看出，生產(chǎn)裝置