【正文】 含量增加。當(dāng)溫度降至 50℃時(shí)，氣體的砷、硒氧化物已降至規(guī)定指標(biāo)以下。對(duì)于塵粒較小的(～10um )可采用電除塵器；對(duì)于更小顆粒的礦塵( 以下)可采用液相洗滌法。砷 ﹤﹤ g/m 3 3水分 ﹤ g/m 氟 ﹤ g/m 酸霧 ﹤ g/m 3 凈化的原理和方法 礦塵的清除 工業(yè)上對(duì)爐氣礦塵的清除，依塵粒大小，可相應(yīng)采取不同的凈化方法。砷和硒則是催化劑的毒物；爐氣中的水分及二氧化硫極易形成酸霧，不僅對(duì)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，而且很難被吸收除去。其日的就是向 SO 催化轉(zhuǎn)化工2序提供有害雜質(zhì)含量低于規(guī)定、比較純凈的原料氣體?；旌涎h(huán)比全強(qiáng)制循環(huán)省電，也不發(fā)生汽阻現(xiàn)象，并在鍋爐的開爐、停爐及突然斷電的情況下．對(duì)過熱器的保護(hù)和安全起到緩沖作用，故現(xiàn)在多采用混合循環(huán)。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 19 自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)各有優(yōu)缺點(diǎn)。其主要區(qū)別：A 爐氣中含硫，它們對(duì)爐管有直接和間接的腐蝕作用；B 爐氣中含大量的爐塵，沸騰爐出口爐氣含塵量一般在 250 一 3508／m 3 原料粒度多在 100μm 左右，形狀多以棱角形為主，因此礦塵對(duì)管件的磨損很嚴(yán)重。因此，這是最有效的余熱利用方法。但總的來講，因爐氣冷卻器傳熱效率不高、易損壞，所以耗用鋼材多，維修工作員大。沸騰爐導(dǎo)出的高溫爐氣如直接進(jìn)入除塵沒備．將會(huì)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。由于傳熱系數(shù)不高，冷卻體積較大，同時(shí)由于冷卻水進(jìn)口溫度為常溫，排出溫度不宜超過 60℃(溫度高易引起冷卻壁結(jié)垢)，故水耗量及動(dòng)力消耗均很大。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(jìn)而將余熱產(chǎn)生的蒸汽發(fā)電。中國第一座廢熱鍋爐于 60 年代初投產(chǎn)，一年利用廢熱發(fā)電達(dá) 800 萬度，除滿足本身生產(chǎn)需要，還余 1／3 以上電力可供輸出，裝置投資在一年內(nèi)即可收回。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）30 8 850 12 2093濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 18 35 5 850 12 272140 4 850 13 293120 7 850 12 1256可見，這些余熱的回收利用具有很大經(jīng)濟(jì)意義。由于原料品位、水分和雜質(zhì)含量不同，以及操作條件(爐溫、出口爐氣)的不同，在沸騰爐能得到的余熱量有較大差別。如把它回收利用可得到 1．0—1．2t 蒸汽。余熱大致分為兩部分：一是為維護(hù)爐溫需導(dǎo)出的部分，大約 1．264GJ／lt 酸；二是導(dǎo)出爐氣從 85011 降到 350一 400℃放出的部分，約為 1．482GJ／lt 酸。 廢熱利用 沸騰焙燒的廢熱沸騰爐焙燒含硫原料過程中會(huì)放出大量的熱。電除塵器電除塵的特點(diǎn)是除塵效率高，一般均在 99％以上，最高可達(dá) ％，可使含塵量降到 ／m 3 以下，除去塵粒粒度在 ～100μm 之間．設(shè)備適應(yīng)件好、阻力小。該種設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作可靠、造價(jià)低廉、管理方便，但對(duì)很細(xì)小的塵粒(＜10μm)除塵效率很低，故多用于爐氣的初級(jí)除塵。除塵器的工藝操作參數(shù)主要有進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速和壓降。旋風(fēng)除塵旋風(fēng)除塵器有標(biāo)淮型、擴(kuò)散型、漸開線型、直簡(jiǎn)型等多種形式。1 、集塵器除塵分為自然沉降與慣性除塵。目前在硫酸生產(chǎn)中，清除爐氣中的塵，大都采用機(jī)械除塵和電除塵。一般沸騰爐出口爐氣含塵量 150 一 300g／m 3。 焙燒中礦塵的清除無論采用何種爐型及何種焙燒方法，焙燒硫鐵礦制得的爐氣中都含有礦塵。其值的大小由渣和礦塵的燒出率兩部分構(gòu)成．主要受礦粒度、反應(yīng)速度、爐料爐塵停留時(shí)間影響。調(diào)節(jié)爐底壓力可采用調(diào)節(jié)風(fēng)量和投礦量兩個(gè)措施。所以爐底壓力變化主要反映了沸騰層阻力的大小和床層情況。爐底壓力主要表示分布器和沸騰層的阻力。礦料中水分增加可較明顯地使?fàn)t溫下降，平時(shí)要保持水分含量穩(wěn)定，免使?fàn)t溫受此影響。單位時(shí)間入爐硫量的增加或減少分別對(duì)爐溫影響有升高和降低兩種可能，這要視爐內(nèi)空氣的過剩程度。 生產(chǎn)中，影響?yīng)汄v爐焙燒溫度的主要因素有投礦量、礦料的含硫量和水分，以及風(fēng)量。一般爐溫控制在 850 一 950℃．爐底壓力(表壓)8．82—11．76kPa．所制爐氣含 SO212％一 14％。圖 22 沸騰焙燒的流程1礦貯斗；2皮帶秤；3星形加料器；4沸騰爐；5廢熱鍋爐；6旋風(fēng)飛塵器；7電除塵器；8空氣鼓風(fēng)機(jī)；9星形排灰閥；10，11埋刮板輸送機(jī)；12增濕冷卻滾筒；13蒸汽洗滌器裝置運(yùn)行時(shí)，礦料由皮帶輸送機(jī)通過布料器連續(xù)加入獨(dú)騰爐；空氣由鼓風(fēng)機(jī)鼓入氣室經(jīng)氣體分布板與爐料接觸，氣固接觸反應(yīng)產(chǎn)生 SO 爐氣；爐氣出爐子進(jìn)2廢熱鍋爐降溫除塵進(jìn)旋風(fēng)除塵器除去大部分礦塵，最后經(jīng)過電除塵器進(jìn)一步除去剩余細(xì)小礦塵。整個(gè)焙燒工段的工藝流程見圖 22。 焙燒的工藝條件 焙燒的工藝流程焙燒工段的主要作用是制出合格的 SO 爐氣，并清除爐氣中的礦塵。 由于異徑擴(kuò)大型沸騰爐的沸騰層和上部燃燒空間尺寸不一致，使沸騰層和上部燃燒層氣速不同．沸騰層氣速高，可焙燒較大顆較的礦料，礦料的粒度最大可達(dá) 6mm，而細(xì)小的顆粒被氣流帶到擴(kuò)大段后，因氣速下降有部分又返回沸騰層，不致造成過多礦塵進(jìn)入爐氣，而沸騰層的平均粒度亦不因沸騰層氣速大而增加很多。圖 21 沸騰爐爐體結(jié)構(gòu)1保溫磚內(nèi)襯；2耐火磚內(nèi)襯；3風(fēng)室；4空氣進(jìn)口管；5空氣分布板；6風(fēng)帽；7上部焙燒空間；8沸騰床；9冷卻管束；10加料口；11礦渣溢流管；12爐氣出口；13二次空氣進(jìn)口；14點(diǎn)火口；15安全口焙燒過程中，為避免溫度過高爐料熔結(jié)，需從沸騰層移走焙燒釋放的多余熱濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 15 量。此外，還設(shè)有爐氣出口、二次空氣進(jìn)口、點(diǎn)火口等接管。加料口設(shè)在爐身下段，過去加料處從爐體向外突出，稱加料前室，有的大型爐子沒有多個(gè)，由于沒有前室使?fàn)t子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)爐內(nèi)礦料的混合和脫硫作用不甚明顯，多數(shù)沸騰爐不設(shè)前空?？諝庥晒娘L(fēng)機(jī)送人空氣室．經(jīng)風(fēng)帽向爐膛內(nèi)均勻噴出。爐子下部的風(fēng)室設(shè)有空氣進(jìn)口管。鋼殼外面設(shè)有保溫層。實(shí)踐證明，這種爐子也可以適用于摻燒部分塊礦，只因操作范圍較窄，有較大的局限性。 （1）直筒型爐直筒型爐的沸騰層和上部燃燒空間的直徑大致相同，因而兩個(gè)空間的氣流速度幾乎一樣，較適用于原料粒度較細(xì)的尾砂。目前都是采用圓形爐。沸騰爐結(jié)構(gòu)沸騰爐有長方形和圓形兩類。目前選取的各種礦料的焙燒強(qiáng)度 r／(m 2為了不致使操作風(fēng)速過大，一般采用二次風(fēng)的方法。提高焙燒強(qiáng)度，就須同時(shí)增加入爐空氣量和投礦量，采用粒高的操作速度。d)。床層下的氣體分布器的作用有三：A．文承爐內(nèi)物料；B．使氣體均勻分布；，也就是創(chuàng)造一個(gè)良好的流化條件并得以長期穩(wěn)定。過小會(huì)使?fàn)t氣含塵量太大，過大固然能延長礦塵停留時(shí)間，提高爐塵脫硫率，但對(duì)降低爐氣含塵量不再有效，反而會(huì)位設(shè)備投資增加過多。分離空間高度隨氣流速度變化，氣速越大，需要分離空間的高度越大。在沸騰爐濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 13 內(nèi)，氣泡到達(dá)沸騰層表而即破裂，可將顆粒拋人爐子空間中，其中部分顆粒上升到一定高度后又落回沸騰層，一部分顆粒為氣流帶走。通常，氣速越大．顆粒越小，則膨脹比越大，沸騰層表而上下起伏越大，固體顆粒運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度越大，對(duì)焙燒反應(yīng)越有利，床層阻力也越大。臨界流化速度和吹出速度均是顆粒粒度和密度及氣體粘度和氣體密度的函數(shù)，并可用公式計(jì)算。顆粒的密度對(duì)臨界流速也有較大影響，但一般情況下硫鐵礦的密度變化不大。實(shí)際生產(chǎn)中，原料粒度不均勻，顆粒粒度存在一定的分布．既有小于 —的細(xì)粒，也有大至 3mm 的粗粒。在一定密度下，粒度的大小決定了臨界流化速度和吹出速度，因而也決定了操作速度。影響沸騰焙燒的主要因素 沸騰過程同爐內(nèi)原料物性、氣流速度、床層高度、氣體分布等密切相關(guān)。對(duì)硫鐵礦在沸騰爐里的焙燒過程來講，是氣體硫化面體的情況，它同理想的散式流態(tài)化有較大的差別，其主要原因是顆粒的大小、形狀很不一致，流固體間的密度相差較大。因2此，人們先后開發(fā)了富氧焙燒、純氧焙燒以及加壓焙燒工藝。(4)提高入爐氣體的氧含最。 (3)提高氣體與礦粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。礦石粒度小，可以減小內(nèi)擴(kuò)散阻力并增加空氣與礦石的接觸面積。硫鐵礦理論焙燒溫度可以達(dá)到 1600℃，但要控制在 800 一 900℃之間，以免焙燒物镕結(jié)和設(shè)備被燒壞。 (1)提高反應(yīng)溫度。由于硫鐵礦的密度大、孔隙小，焙燒的宏觀速率不僅和化學(xué)反應(yīng)速率有關(guān)，還與傳熱傳質(zhì)過程有關(guān)。它們呈氣態(tài)隨爐氣進(jìn)入制酸系統(tǒng)，是有害雜質(zhì)。此外，焙燒過程還有大量的副反應(yīng)發(fā)生。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 11 硫鐵礦分解出硫后，剩下的硫化亞鐵逐漸變成多孔性物質(zhì)，繼續(xù)焙燒，當(dāng)空氣過剩量大時(shí)最后生成紅棕色的固態(tài)物質(zhì)三氧化二鐵。 第二步：硫蒸氣的燃燒和硫化亞鐵的氧化反應(yīng)。 硫鐵礦焙燒的基本原理硫鐵礦的焙燒過程屬于氣—固相非催化反應(yīng)，其機(jī)理很復(fù)雜,且隨著條件的不同得到不同的反應(yīng)產(chǎn)物，其過程分為兩步：第一步：硫鐵礦在高溫下受熱分解為硫化亞鐵和硫。沸騰爐干法加料要求含水量在 8％以內(nèi)，水量過多，不僅會(huì)造成原料輸送困難，而且結(jié)成的團(tuán)礦入爐后會(huì)破壞爐子的正常操作。 配礦的方法，通常采用鏟車或行車對(duì)不同或分礦料按比例抓取翻混。為使烙燒爐操作易于控制、爐氣成分均一用恒定品位的礦料。篩下合格部分達(dá)至成品礦貯倉或倍燒爐礦斗重新返回破碎。 目前，有些工廠使用球磨機(jī)粉碎礦石，可將較大的塊礦一次破碎到＜3 mm 置篩分工序。細(xì)碎使用反擊式破碎機(jī)，也有使用球磨機(jī)或電磨，將粗碎后的礦石進(jìn)一步破碎到爐子加料所需的細(xì)度，即從濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 10 25mm 壓碎至 3mm(或 4mm)以下。硫鐵礦的破碎通常經(jīng)過粗碎與細(xì)碎兩道工序。 硫鐵礦的破碎 塊狀礦石破碎后所要求達(dá)到的粒度應(yīng)根據(jù)使用的焙燒爐爐型及操作工藝而定。含水較多的浮選硫鐵礦和尾砂應(yīng)烘干。 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(yùn)輸中會(huì)結(jié)塊。純磁黃鐵礦含硫 39％一 40％，含鐵60％一 61％。由于具有強(qiáng)磁性，這類礦石稱為磁黃鐵礦或磁硫鐵礦。硫鐵礦的顏色因純度和所含雜質(zhì)的不同而異，有灰色、褐綠色、淺黃色等，純度高者為閃光的金黃色。 最常見的硫鐵礦主要成分為二硫化鐵(Fes 2)。產(chǎn)品硫酸以汽車外運(yùn)。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(jìn)入計(jì)量槽，以位差流入貯罐貯存。二次轉(zhuǎn)化氣經(jīng)第ⅴ換熱器管側(cè)與殼側(cè) SO 2氣換熱降溫后入干吸工段第二吸收塔進(jìn)行第二次吸收。SO 3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(jìn)入轉(zhuǎn)化器進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化工段來自干吸工段干燥塔 SO2濃度為 ～8%的爐氣，經(jīng) SO2鼓風(fēng)機(jī)升壓、第ⅲ換熱器及第ⅰ換熱器殼側(cè)與管側(cè) SO3氣換熱，溫度升至 430℃后入轉(zhuǎn)化器進(jìn)行第一次轉(zhuǎn)化。當(dāng)需要 93%硫酸時(shí)，由干燥塔系統(tǒng)產(chǎn)出 93%硫酸。增多的 98%硫酸串入一吸塔循環(huán)槽。來自轉(zhuǎn)化工段的第二次轉(zhuǎn)化氣進(jìn)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。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 8 第一吸收塔以 98%硫酸噴淋，吸收 SO3濃度升高后的硫酸流入循環(huán)槽，配入干燥塔循環(huán)系統(tǒng)串來的 93%硫酸，并加水維持其濃度，以循環(huán)酸泵送入一吸塔酸冷卻器冷卻降溫后入一吸塔噴淋。來自轉(zhuǎn)化工段的第一次轉(zhuǎn)化氣一部分進(jìn)入發(fā)煙硫酸吸收塔，吸收大部分 SO3進(jìn)入一吸塔，一部分直接進(jìn)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(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化。干燥塔內(nèi)吸收水份后的硫酸流入循環(huán)槽，以一吸塔循環(huán)酸系統(tǒng)串入的 98%硫酸維持其濃度，以循環(huán)酸泵送入干燥塔酸冷卻器，冷卻降溫后入干燥塔噴淋。凈化工段補(bǔ)充的工藝水加入間冷器循環(huán)槽。間冷器排出的冷凝液入循環(huán)槽，以循環(huán)泵間斷或連續(xù)送入間冷器噴淋。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。凈化工段自焙燒工段來的 350℃爐氣進(jìn)入文氏管，與噴淋的 15%左右的稀硫酸接觸傳質(zhì)傳熱降溫，除去大部分礦塵及其他雜質(zhì)，然后進(jìn)入泡沫塔以 2～3%稀硫酸噴淋洗滌，進(jìn)一步除去礦塵及其他雜質(zhì)，由間冷器移熱降溫至 40℃左右，經(jīng)電除霧器除去酸霧，使酸霧降至 。沸騰爐排出的礦渣，余熱鍋爐及旋風(fēng)出塵器、電除塵器排出的礦塵進(jìn)入淋撒式冷卻增濕滾筒冷卻后噴水增濕。焙燒工段 來自原料工段的硫鐵礦入爐前料斗貯存，經(jīng)膠帶給料機(jī)加入沸騰爐，焙燒產(chǎn)生的濃度為 12～13%、溫度為 900℃的含 SO2 爐氣經(jīng)余熱鍋爐移熱降溫至 380℃,以旋風(fēng)出塵器及電除塵器除塵,使塵含量降至≤。硫酸的生產(chǎn)工藝過程包括以下六個(gè)工段：原料、焙燒、凈化、干吸、轉(zhuǎn)化、成品。為了維持干燥和吸收塔循環(huán)酸槽酸的濃度穩(wěn)定，如前所述，需要把 %的吸收酸連續(xù)地由吸收酸泵（或吸收酸循環(huán)酸槽）送入干燥酸槽；同時(shí)把 93%的干燥酸也連續(xù)地由干燥酸泵（或干燥酸槽）送到吸收酸槽。為了克服主風(fēng)機(jī)后熱交換器、2轉(zhuǎn)化器和吸收塔等設(shè)備的阻力，主風(fēng)機(jī)出口也需相應(yīng)的正壓強(qiáng)值。在沸騰焙燒爐前有爐前空氣鼓風(fēng)機(jī)向沸騰爐內(nèi)鼓入空氣，焙燒爐內(nèi)生成的二氧化硫爐氣由設(shè)在干燥塔后的二氧化硫主（鼓風(fēng)機(jī)）抽吸，使沸騰爐頂保持微負(fù)壓狀態(tài)，以免爐氣從加料口和溢渣口逸出。近幾年我國硫酸生產(chǎn)能力和產(chǎn)量及