【正文】 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(jì) 50～ 60 年代落后的生產(chǎn)工圖 3— 6 生產(chǎn)工藝流程污染源分布框圖 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） 沸騰爐焙燒 余熱鍋爐 風(fēng)機(jī)鼓風(fēng) 爐渣（副產(chǎn)） 爐氣 水 蒸汽 至用戶 旋風(fēng)＋靜電除塵器 灰渣 污水處理設(shè)施 工藝補(bǔ)充水 冷凝器 電除霧器 干燥～塔 催化＋二次轉(zhuǎn)化 四級(jí)換熱 二次吸收 硫酸成品 SO2爐氣（經(jīng) SO2風(fēng)機(jī)） 98%硫酸 吸收塔尾氣 成品酸儲(chǔ)罐 圖 例 ： 廢氣污染源 廢氷污染源 固體廢物污染源 嗓聲污染源 酸泥 廢水排放 ～ ～ ～ 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，通過建筑物的隔聲，隨距離的增加而衰減。 噪聲 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 Fe S P SiO2 CaO MgO Al2O3 42～ 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) % 15 5 5 5 焙燒工段 爐渣增濕 硫酸工段 爐氣凈化 沖洗地面 污水處理裝置 余熱鍋爐 蒸氣 圖 3— 5 工藝生產(chǎn)用水平衡圖 排放 廢渣 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。 2400 t/d 20t/d 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～ 18 15～ 78 3～ 8 蘇州硫酸廠 ～ 5 ～ ～ 10 上海硫酸廠 5～ 13 10～ 30 2～ 5 杭州硫酸廠 — 3～ 9 吳涇化工廠 ～ 5 60～ 75 2～ 3 四川化工廠 2～ 4 ～ 60 6～ 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， 渣帶走 180 t/d 13t/d 2613 t/d 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(zhì)，它必須經(jīng)過凈化工序，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。 廢水 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(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。 工程污染源分析 廢氣 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 20xx85m3/h，由于生產(chǎn)工藝過程中采用二轉(zhuǎn)二吸工藝流程，工藝過程對(duì)二氧化硫的轉(zhuǎn)化率高達(dá) ％以上，吸收率大于 %，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，二氧化硫的排放速率為 。 干吸：采用高效、低阻力大條拱、大長城矩鞍環(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，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(xiàng)目 質(zhì)量 /kg 項(xiàng) 目 質(zhì)量 /kg 干礦粉 107 SO2 107 礦石含水 106 SO3 106 干空氣 108 O2 106 空氣含水 106 N2 108 H2O 106 燒 渣 107 損 失 106 總計(jì) 108 總 計(jì) 108 原料預(yù)處理 SO2爐氣制取 爐氣凈化 二氧化硫轉(zhuǎn)化 尾氣處理 硫精砂 ／ h 其中硫 t／ h 空氣 18016Nm3／ h 圖 3— 4 物 料 平 衡 焙 燒 爐氣 17835 Nm3／ h 礦渣 ／ h 其中硫 t／ h 余熱鍋爐 t／ h（汽） 225℃ 凈 化 稀 酸 % 100 t／ h t／ h(折 100%) 其中硫 t／ h 補(bǔ)充空氣 空氣 23099 Nm3／ h 轉(zhuǎn) 化 干嗓吸收 進(jìn) 一 吸 22267 Nm3／ h 出 一 吸 20604 Nm3／ h 進(jìn) 二 吸 20509 Nm3／ h 工藝水 t／ h 成品酸 (折 100%) t／ h 其中硫 t／ h 放空尾氣 20385m3／ h 其中硫 t／ h 建設(shè)項(xiàng)目擬采用的工程技術(shù)： 原料：銅尾砂入庫后 ,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%的硫酸干燥使水份降至 ， 當(dāng) 干燥的 SO2氣體濃度在 ％ 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?？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型的陽極保護(hù)濃酸冷卻器，其特點(diǎn)如下： （ 1） 外殼設(shè)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(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)長期使用證明較好的、又較價(jià)廉的湖北鼓風(fēng)機(jī)廠和無錫鼓風(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=20xxminH2O的風(fēng)機(jī)。換熱流程采用適用于鋅煙氣制酸的ⅢⅠ Ⅴ 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)，形式為美國孟山都式，φ 4600 15400，兩次轉(zhuǎn)化，“ 3+2”式五層觸媒（ S10 S10計(jì) 48m3，選用國內(nèi)最好的觸媒）。填料采用大長城矩鞍型填料環(huán)，填充高度 。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≈ 噸，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，二室布置過熱區(qū)， 4 室布置蒸發(fā)區(qū)。 ⑥爐出氣口：國內(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＜ 秒，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)，選用煙塵焙燒時(shí)間為 秒。 沸騰床直徑：根據(jù)原料平均粒度和國內(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，核算氣速為 ，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。 運(yùn)輸量 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 ～ 50600 1 礦渣 ～ 37400 2 催化劑 32 2 硫酸 60000 3 其 它 80 3 其 它 60 合計(jì)： 48092 合計(jì)： 94060 主要生產(chǎn)設(shè)備： 主要設(shè)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（ %） S As SiO2 Fe Cu P Zn Pb H2O 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，理論含硫量為 %，而普通硫鐵礦中含硫?yàn)?30%～ 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