CN107144144A

CN107144144A - 一种有效抑制冶炼烟气中三氧化硫及污酸产生的方法

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Publication number: CN107144144A
Application number: CN201710306144.3A
Authority: CN
Inventors: 田庆华; 闫书阳; 王亲猛; 郭学益; 李栋
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2017-05-04
Publication date: 2017-09-08

Abstract

一种有效抑制冶炼烟气中三氧化硫及污酸产生的方法，通过调节烟气温度、和/或控制烟道漏风量、和/或减少物料含水量和硫酸盐含量，以抑制烟气中三氧化硫及污酸的产生。本发明通过调节烟气温度、漏风量、含水量、硫酸盐含量等参数来抑制三氧化硫及污酸的生成，与现有技术相比，具有成本低，操作简单，不引入其他化合物及从源头上抑制烟气中三氧化硫及污酸产生等优点，可应用于硫化铜精矿富氧造锍熔炼过程中烟气余热回收与处理环节，抑制烟气三氧化硫及污酸的产生，进而减轻烟道腐蚀与污酸问题。

Description

一种有效抑制冶炼烟气中三氧化硫及污酸产生的方法

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼及烟气处理技术领域，特别涉及到富氧熔炼生产过程烟气中三氧化硫及污酸产生的抑制方法。

背景技术

富氧熔炼工艺是采用高比例富氧空气进行喷吹，硫化铜精矿在熔炼过程强烈反应、造锍，并生成大量二氧化硫气体，以此达到强化熔炼的效果。在富氧熔炼过程中，排烟系统设备的腐蚀及污酸形成问题一直是制约生产效率的重要因素。由于采用高比例氧气喷吹，熔炼烟气的特点通常为水蒸气分压大、二氧化硫含量高，这就造成在烟气回收处理途径中，二氧化硫极易被烟道漏风氧气氧化为三氧化硫，三氧化硫在水蒸气作用下形成酸雾，在低于露点温度下形成硫酸，从而造成烟道及电收尘等设备的腐蚀并生成大量污酸。

目前对有色金属富氧熔炼过程产生的烟气及污酸处理多为后续处理，使用方法多为物理法和化学法。物理方法一般采用渗析、渗透等手段处理污酸，并可回收一定量的硫酸，但该方法操作复杂，处理效率较低，且成本高，不适宜生产应用。化学方法通常使用石灰中和等手段处理污酸，但会产生大量废渣，造成资源浪费与二次污染。

CN 102091503 A公布了一种捕集、固定和净化三氧化硫等气体的化学方法，该方法采用有机金属化合物和溶剂作为捕获和化学固定剂，通过两者之间反应生成相应金属盐来达到净化三氧化硫气体的目的。CN 104841265 A公布了一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法，该方法采用二级操作方式，先通过除尘装置进行第一级除尘，然后喷吹吸附剂粉末对三氧化硫和重金属组分进行吸附脱除。CN 105854557 A公布了一种均匀喷射碱液脱除烟气中三氧化硫的方法，该方法通过一套碱液喷射系统，将碱液喷射进入烟气，通过碱液与三氧化硫反应达到脱除效果。以上所述方法均引入其他化合物及装置，处理成本较高。

仅对富氧熔炼烟气及污酸的后续处理不能解决烟道设备腐蚀问题，而现有烟气三氧化硫处理技术操作复杂，成本较高，不适用于硫化铜精矿富氧熔炼高温烟气，且从源头及过程抑制富氧熔炼烟气中三氧化硫及污酸产生的方法尚未报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种从源头及过程上抑制硫化铜精矿富氧熔炼烟气中三氧化硫及污酸产生的方法，缓解烟气烟道设备腐蚀和污酸问题，该方法基于三氧化硫及硫酸的产生机理，操作简单，效果显著，在有色金属冶炼烟气处理方面具有广阔的应用前景。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种有效抑制冶炼烟气中三氧化硫及污酸产生的方法，通过调节烟气温度、和/或控制烟道漏风量、和/或减少物料含水量和硫酸盐含量等参数，以抑制烟气中三氧化硫及污酸的产生。

进一步，具体方法包括以下路线：

路线一：在熔炼烟气从熔炼炉出口进入烟道后，减弱烟道冷却作用，使烟气温度处于900～1300 ℃范围，当烟气进入余热锅炉后，调整余热锅炉的冷却方式（如冷却水温度、循环水流量等）使烟气温度从900 ℃迅速（优选降温速度为30～120 ℃/s）降至400 ℃以下，以抑制三氧化硫的产生；

路线二：调节烟道口、烟道管道密封性，控制烟道漏风量为总烟气量的10～30 v/v %，以消除烟气硫单质气体的影响，在此基础上控制烟气氧含量，从源头上抑制三氧化硫及污酸的产生；

路线三：调节物料水分含量为3～8 wt%，硫酸盐含量小于5 wt%，以抑制三氧化硫及污酸的产生；

路线四：先控制烟道漏风量为总烟气量的10～30 v/v %，物料水分含量为3～8 wt %，硫酸盐含量小于5 wt %，再调节余热锅炉的冷却方式使烟气温度由900～1300 ℃迅速（优选降温速度为30～120 ℃/s）降低至400 ℃以下，使烟气三氧化硫发生率低于2 %。

上述技术方案中所述烟气为富氧熔池熔炼过程具有稳定成分含量烟气，其中SO₂含量为30～35 v/v%，N₂含量为30～40 v/v %。

进一步，路线一的原理是：二氧化硫与氧气化合生成三氧化硫这一可逆反应为放热反应，温度升高，反应向逆方向进行，从而抑制三氧化硫产生；二氧化硫氧化生成三氧化硫适宜温度区间为400～900 ℃，温度低于400 ℃以下，催化剂活性和反应速率较低，同样达到抑制三氧化硫产生的效果。

进一步，路线二的原理是：氧气是二氧化硫氧化生成三氧化硫的必要条件，减少烟气中氧气含量可从源头上减少三氧化硫及污酸的产生，硫化铜精矿在富氧熔炼过程通常会分解产生含量为2～4 v/v %的硫单质气体，需要控制烟气中一定氧含量来消除硫单质气体。

进一步，路线三的原理是：烟气中水蒸气的存在会导致硫酸酸雾生成，属于不利因素，物料含水量直接影响烟气中水蒸气含量，但熔炼过程所用硫化铜精矿为粉末物料，物料含水量过低导致烟尘率升高，加大烟道设备磨损程度与收尘压力；此外，物料中硫酸盐在熔炼过程易分解生成三氧化硫，导致烟气三氧化硫含量增加。

本发明通过调节相关参数来抑制三氧化硫的形成，在烟气中不引入其他化合物，过程清洁环保、成本低、操作简单，可应用于硫化铜精矿富氧造锍熔炼过程中烟气余热回收与处理环节，抑制烟气三氧化硫及污酸的产生，进而减轻烟道腐蚀与污酸问题。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的实施方式。

实施例1

通过调节烟气温度来抑制烟气中三氧化硫及污酸产生的方法，具体步骤如下：

在熔炼烟气从熔炼炉出口进入上升烟道后，减弱烟道冷却作用，使烟气温度处于900～1300 ℃范围；当烟气进入余热锅炉后，调整余热锅炉冷却水温度、循环水流量冷却方式使烟气温度迅速（降温速度为70～100 ℃/s）降至400 ℃以下。

利用气相色谱仪动态检测烟气中二氧化硫和三氧化硫含量。

经检测，烟气中几乎检测不到三氧化硫，二氧化硫含量为38～39 %，氮气含量为60～61.8 %，三氧化硫发生率为0.3 %。

实施例2

通过控制烟道漏风量来抑制烟气中三氧化硫及污酸产生的方法，具体步骤如下：

对整个烟道进行密封，尤其是炉体排烟口处加装密封装置，减小烟道口罩与排烟口间隙，适当调整烟道负压，余热锅炉采用常规冷却方式；

使用生产用空气流量计检测漏风量，通过上述调整方式控制漏风量，利用气相色谱仪检测烟气二氧化硫、三氧化硫含量、硫酸含量。

经检测，当控制漏风量为总烟气量的47.6 v/v %时，烟气温度降低过程中，三氧化硫最大含量为9.15 %，硫酸最大含量为10 %；当控制漏风量为总烟气量的10 v/v %时，烟气温度降低过程中，三氧化硫最大含量为1.3 ppm，硫酸含量为0。

实施例3

通过控制物料含水量和硫酸盐含量来抑制烟气中三氧化硫及污酸产生的方法，具体步骤如下：

通过调整物料晾晒、烘干、减少人为喷水等手段，减少物料含水量至3～8 wt%，硫酸盐含量为5 wt%。

物料含水量决定烟气水蒸气含量，物料含水量越低，水蒸气含量越低；硫酸盐在熔炼过程分解产生三氧化硫，硫酸盐含量越低，产生三氧化硫量越低。

余热锅炉烟气冷却采用常规冷却方式，不控制烟道漏风量，使用气相色谱仪检测烟气中二氧化硫、三氧化硫和硫酸含量。

干燥三氧化硫对金属材质烟道无腐蚀而硫酸引起严重腐蚀作用，解决烟道腐蚀问题根本上在于抑制硫酸的产生。

经检测，当控制物料含水量为3～8 wt%，硫酸盐含量低于5 wt %时，烟气中三氧化硫含量为15 %，硫酸含量为0.03 %，此时烟道基本无腐蚀。

实施例4

通过调节烟气温度、控制烟道漏风量为10～30 v/v %，调节物料含水量为3～8 wt%，调节物料硫酸盐含量低于5 wt%，以此来抑制烟气中三氧化硫和污酸产生的方法，具体步骤如下：

增加烟道密封性，使用空气流量计控制烟道漏风量为10～30 v/v %；

通过烘干、晾晒、减少人为喷水等手段减少物料含水量为3～8 wt %，减少物料硫酸盐含量低至5 wt %；

熔炼烟气从熔炼炉出口进入烟道后，减弱烟道冷却作用，使烟气温度处于900～1300℃范围，当烟气温度降至900 ℃后采用调整余热锅炉冷却水温度、循环水流量方式迅速（降温速度为70～120 ℃/s）降低烟气温度至400 ℃以下。

使用气相色谱分析仪检测烟气中三氧化硫、二氧化硫、硫酸含量。

经检测，烟气中三氧化硫含量为0.002 %，二氧化硫含量为37.5 %，硫酸含量为0.04 %，三氧化硫发生率低于2 %，烟道不存在腐蚀情况且污酸量较小。

实施例5

以某铜冶炼厂为例，其熔炼物料中含水量为10～12 wt %，硫酸盐含量为10～15 wt %，烟气冷却采用常规冷却方式，烟道漏风量为30～40 v/v %，使用气相色谱分析仪检测烟气中三氧化硫、二氧化硫、硫酸含量。

经检测，烟气中三氧化硫含量为10～12 %，硫酸含量为5～10 %，三氧化硫发生率为3～5 %，二氧化硫含量为16～22 %，污酸量约为35 Nm³/h，烟道设备腐蚀严重且污酸量较大。

按照本发明对该厂进行调控，通过调节烟气温度、控制烟道漏风量为10～30 v/v%，调节物料含水量为3～8 wt %，调节物料硫酸盐含量低于5 wt %，使用气相色谱分析仪检测烟气中三氧化硫、二氧化硫、硫酸含量。

经检测，烟气中三氧化硫含量为0.003～0.01 %，二氧化硫含量为33～36 %，硫酸含量为0.05～0.1 %，三氧化硫发生率低于2 %，烟道不存在腐蚀情况且污酸量较小。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种有效抑制冶炼烟气中三氧化硫及污酸产生的方法，其特征在于：通过调节烟气温度、和/或控制烟道漏风量、和/或减少物料含水量和硫酸盐含量，以抑制烟气中三氧化硫及污酸的产生。

2.根据权利要求1所述的有效抑制冶炼烟气中三氧化硫及污酸产生的方法，其特征在于，具体方法包括以下路线：

路线一：在熔炼烟气从熔炼炉出口进入烟道后，减弱烟道冷却作用，使烟气温度处于900～1300 ℃范围，当烟气进入余热锅炉后，调整余热锅炉的冷却方式使烟气温度从900～1300 ℃迅速降至400 ℃以下，以抑制三氧化硫的产生；

路线四：先控制烟道漏风量为总烟气量的10～30 v/v %，物料水分含量为3～8 wt %，硫酸盐含量小于5 wt %，再调节余热锅炉的冷却方式使烟气温度由900～1300 ℃迅速降低至400 ℃以下，使烟气三氧化硫发生率低于2 %。

3.根据权利要求2所述的有效抑制冶炼烟气中三氧化硫及污酸产生的方法，其特征在于，所述烟气为硫化铜精矿富氧造锍熔炼过程具有稳定成分含量烟气，其中SO₂含量为30～35 %，N₂含量为30～40 %。

4.根据权利要求2所述的有效抑制冶炼烟气中三氧化硫及污酸产生的方法，其特征在于，路线一的原理是：二氧化硫与氧气化合生成三氧化硫这一可逆反应为放热反应，温度升高，反应向逆方向进行，从而抑制三氧化硫产生；二氧化硫氧化生成三氧化硫适宜温度区间为400～900 ℃，温度低于400 ℃以下，催化剂活性和反应速率较低，同样达到抑制三氧化硫产生的效果。

5.根据权利要求2所述的有效抑制冶炼烟气中三氧化硫及污酸产生的方法，其特征在于，路线二的原理是：氧气是二氧化硫氧化生成三氧化硫的必要条件，减少烟气中氧气含量可从源头上减少三氧化硫及污酸的产生，硫化铜精矿在富氧熔炼过程通常会分解产生含量为2～4 v/v %的硫单质气体，需要控制烟气中一定氧含量来消除硫单质气体。

6.根据权利要求2所述的有效抑制冶炼烟气中三氧化硫及污酸产生的方法，其特征在于，路线三的原理是：烟气中水蒸气的存在会导致硫酸酸雾生成，属于不利因素，物料含水量直接影响烟气中水蒸气含量，但熔炼过程所用硫化铜精矿为粉末物料，物料含水量过低导致烟尘率升高，加大烟道设备磨损程度与收尘压力；此外，物料中硫酸盐在熔炼过程易分解生成三氧化硫，导致烟气三氧化硫含量增加。