CN108905594B - 一种抑制铅冶炼烟气中三氧化硫浓度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种抑制铅冶炼烟气中三氧化硫浓度的方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)将硫化铅精矿磨细后与碳粉混合，制成A脱氧剂；(2)将闪锌矿磨细与方铅矿颗粒和碳粉混合，制成B脱氧剂；(3)锌冶炼过程产生的烟气进入上升烟道；将A脱氧剂或B脱氧剂加热后，以氮气为载气喷吹，使A脱氧剂或B脱氧剂与烟气混合；(4)当烟气中氧气体积百分比<0.1％时，停止喷吹。本发明的方法过程容易实现、节能环保，提高了余热锅炉效率，减少了设备的腐蚀。

Description

一种抑制铅冶炼烟气中三氧化硫浓度的方法
技术领域
本发明属于有色冶炼行业中铅冶金的技术领域，具体涉及一种抑制铅冶炼烟气中三氧化硫浓度的方法。
背景技术
铅是一种蓝灰色金属，具有很强的抗酸和抗碱腐蚀能力，常被用作防护材料的保护包皮；铅能吸收放射性射线，常用于原子能工业的防护屏；铅还是制造铅蓄电池的重要原料；目前世界上生产铅的方法基本都是火法，湿法炼铅的技术尚不成熟；目前铅火法冶炼主要有两种技术路线，焙烧还原熔炼法和直接熔炼法；焙烧还原熔炼法是现将硫化铅精矿焙烧氧化成氧化铅，这个过程中会产生大量的二氧化硫，然后在还原气氛下降氧化铅还原得到金属铅；铅的直接熔炼是利用硫化铅精矿在悬浮状态下或在熔体中被迅速氧化，产出液态铅和炉渣，在熔炼过程中也会产生大量二氧化硫。
SO2在后续的余热锅炉以及收尘工段中会有一部分被氧化成SO3，SO3有很强的腐蚀性，是一种对冶炼工艺极具危害的气体，主要表现为以下几个方面：第一，SO3通过烟道泄露将会在泄露处产生“蓝羽”，会对环境产生巨大影响；第二，当SO3从炉内进入到余热锅炉以及电收尘后当温度降低到酸露点时，硫酸蒸汽将会冷凝下来，造成设备的低温腐蚀，其中SO3浓度和H2O浓度是影响酸露点的两个因素；第三，在脱汞过程中如果有SO3存在时，SO3会与汞产生竞争吸附，影响脱汞效率；第四，冶炼烟气中含有的SO3会在净化工序中生成稀硫酸，产生含各种重金属的污酸，SO3在烟气中的含量是影响污酸量生成的主要因素；污酸的无害化处理目前还是个难点，因此降低烟气中SO3浓度对减少设备腐蚀、提高脱汞效率、提高余热锅炉效率有重大的意义。
鉴于以上危害，众多科研人员对控制烟气中SO3的研究已有数十年，主要集中在燃煤电厂的烟气中，并取得了良好的成果；但是对有色冶炼烟气并未展开深入的研究，有色冶炼烟气不同于燃煤电厂的烟气，它主要有以下几个特征：烟气量大，成分复杂，二氧化硫浓度高。
中国专利CN 108211711A公布了一种消除烟气中三氧化硫的方法，采用H2S对烟气中的三氧化硫进行脱除，在余热锅炉中向烟气中喷入H2S气体来消除三氧化硫，使三氧化硫转化成二氧化硫，与此同时H2S气体还能够消除烟气中的氧气，该方法主要应用于有色冶金领域，该方法的优点在于消除三氧化硫的同时还能消耗烟气中的氧气，而氧气是生成三氧化硫的必要条件；但是H2S是一种易燃气体而且有剧毒，在冶炼过程中加入的量不好控制；中国专利CN 106861375A公布了一种向烟道内喷入碱基吸收剂来消除烟气中三氧化硫的方法，该方法在脱除三氧化硫的同时也将一部分二氧化硫给脱除，有色冶炼烟气中二氧化硫还要在后续工艺还要进行制酸，该方法并不适用与处理有色冶炼烟气中的三氧化硫。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种抑制铅冶炼烟气中三氧化硫浓度的方法，在烧结烟气中采取喷吹硫化铅精矿和碳粉，在铅直接熔炼烟气中喷吹方铅矿、闪锌矿和碳粉，通过消耗烟气中的氧气，一方面抑制二氧化硫和氧气生成三氧化硫反应正向进行，另一方面促使三氧化硫分解，并消耗三氧化硫分解所释放的氧气，从而降低了三氧化硫在烟气中的浓度，提高了余热锅炉效率和脱汞效率，减少设备腐蚀。
本发明的方法按以下步骤进行：
1、将硫化铅精矿磨细至粒径在10～150μm，然后与碳粉混合，制成A脱氧剂；A脱氧剂中碳粉的质量百分比为2～5％；
2、将闪锌矿磨细至粒径在10～150μm，然后与方铅矿颗粒和碳粉混合，制成B脱氧剂；B脱氧剂中碳粉的质量百分比为2～5％，方铅矿颗粒的质量百分比为30～40％，方铅矿颗粒的粒径为2～4cm；
3、在锌冶炼过程中，冶炼产生的烟气进入上升烟道；将A脱氧剂或B脱氧剂加热至100～150℃，然后以氮气为载气向上升烟道内喷吹A脱氧剂或B脱氧剂，使A脱氧剂或B脱氧剂与烟气混合；
4、当上升烟道出口处的烟气中氧气体积百分比<0.1％时，停止喷吹。
上述方法中，当烟气为烧结烟气时，通过喷枪喷吹A脱氧剂，喷枪出口位于上升烟道上部，A脱氧剂从上向下喷吹，与烟气逆向流动。
上述方法中，当烟气为铅直接熔炼烟气时，通过喷枪喷吹B脱氧剂，喷枪出口位于上升烟道下部，B脱氧剂从下向上喷吹，与烟气同向流动；B脱氧剂在上升烟道内停留后落回至上升烟道下方的铅锌冶炼的熔炼炉内。
上述方法中，喷吹A脱氧剂或B脱氧剂时的喷入速度为30～80m/s。
上述方法中，A脱氧剂或B脱氧剂在喷吹前，烘干至水的质量百分比≤3％。
上述方法中，A脱氧剂或B脱氧剂的喷吹量按单位时间内A脱氧剂或B脱氧剂中的硫化物与烟气中的氧气的摩尔比为1～5。
上述的烟气经过上升烟道后进入余热锅炉，经余热锅炉换热后排出的废气中，SO3体积百分比≤0.05％。
本发明的方法的原理是：氧气是生成三氧化硫的必要条件，将硫化铅精矿、闪锌矿、方铅矿和碳粉喷入烟道内可以消耗烟道内的氧气，与此同时反应逆向进行，三氧化硫转化成二氧化硫与氧气；将物料的水含量较低可以减少硫酸蒸汽的形成，减少烟道的低温腐蚀。
本发明通过控制烟道漏风量以及加入脱氧剂来抑制三氧化硫生成，过程容易实现、节能环保、成本低，提高了余热锅炉效率、提高了脱汞效率、减少了设备的腐蚀，减少了污酸的生成量，进而保证整个工艺流程的正常运行。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明实施例中采用EPA method 8A中的控制冷凝法检测烟道中的三氧化硫含量。
本发明实施例中采用的硫化铅精矿按质量百分比含Pb 55～67％，Zn 5～6％，S10～25％，Fe 5～15％，Cu<0.3％，SiO2<3％，CaO<2％。
本发明实施例中采用的方铅矿按质量百分比含Pb 40～60％，S 15～30％，Fe 5～10％，SiO2<5％，CaO<5％。
本发明实施例中采用的闪锌矿按质量百分比含Zn 40％～55％，S 30％～35％，SiO2<5％，CaO<5％，MgO<2％。
本发明实施例中采用的碳粉为市购产品，按质量百分比含固定碳>65％,水分<3％，且粒径≤200μm。
本发明实施例中的烟气为铅烧结烟气或铅直接熔炼烟气，其中烧结烟气中SO2的体积百分比为5～15％，N2的体积百分比为60～70％；铅直接熔炼烟气中SO2的体积百分比为10～30％，N2的体积百分比为25～50％。
本发明实施例中载气为氮气，流速为600mL/s。
实施例1
将硫化铅精矿磨细至粒径在10～150μm，然后与碳粉混合，制成A脱氧剂；A脱氧剂中碳粉的质量百分比为2％；
在锌冶炼过程中，冶炼产生的烧结烟气进入上升烟道；将A脱氧剂加热至100℃，然后以氮气为载气向上升烟道内喷吹A脱氧剂，使A脱氧剂与烧结烟气在上升烟道内混合；其中喷枪出口位于上升烟道上部，A脱氧剂从上向下喷吹，与烟气逆向流动，喷入速度为80m/s，喷吹量按单位时间内A脱氧剂中的硫化物与烟气中的氧气的摩尔比为1；
当上升烟道出口处的烟气中氧气体积百分比<0.1％时，停止喷吹；
当A脱氧剂中水的质量百分比>3％时，先烘干至水的质量百分比≤3％，再加热后进行喷吹；
烟气经过上升烟道后进入余热锅炉，经余热锅炉换热后排出的废气中SO3体积百分比0.05％，SO3的量大幅减少，烟道基本无腐蚀现象。
实施例2
方法同实施例1，不同点在于：
(1)A脱氧剂中碳粉的质量百分比为3％；
(2)将A脱氧剂加热至120℃；喷入速度为50m/s，喷吹量按单位时间内A脱氧剂中的硫化物与烟气中的氧气的摩尔比为3；
(3)经余热锅炉换热后排出的废气中SO3体积百分比0.03％。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于：
(1)A脱氧剂中碳粉的质量百分比为5％；
(2)将A脱氧剂加热至150℃；喷入速度为30m/s，喷吹量按单位时间内A脱氧剂中的硫化物与烟气中的氧气的摩尔比为5；
(3)经余热锅炉换热后排出的废气中SO3体积百分比0.009％。
实施例4
将闪锌矿磨细至粒径在10～150μm，然后与方铅矿颗粒和碳粉混合，制成B脱氧剂；B脱氧剂中碳粉的质量百分比为2％，方铅矿颗粒的质量百分比为30％，方铅矿颗粒的粒径为2～4cm；
在锌冶炼过程中，冶炼产生的铅直接熔炼烟气进入上升烟道；将B脱氧剂加热至100℃，然后以氮气为载气向上升烟道内喷吹B脱氧剂，使B脱氧剂与铅直接熔炼烟气混合；喷枪出口位于上升烟道下部，B脱氧剂从下向上喷吹，与烟气同向流动；B脱氧剂在上升烟道内停留后落回至上升烟道下方的锌冶炼的熔炼炉内；喷入速度为80m/s；B脱氧剂的喷吹量按单位时间内B脱氧剂中的硫化物与烟气中的氧气的摩尔比为1；
当上升烟道出口处的铅直接熔炼烟气中氧气体积百分比<0.1％时，停止喷吹；
当B脱氧剂中水的质量百分比>3％时，先烘干至水的质量百分比≤3％，再加热后进行喷吹；
烟气经过上升烟道后进入余热锅炉，经余热锅炉换热后排出的废气中，SO3体积百分比0.05％，SO3的量大幅减少，烟道基本无腐蚀现象。
实施例5
方法同实施例4，不同点在于：
(1)B脱氧剂中碳粉的质量百分比为3％，方铅矿颗粒的质量百分比为35％；
(2)B脱氧剂加热至120℃；喷入速度为50m/s；B脱氧剂的喷吹量按单位时间内B脱氧剂中的硫化物与烟气中的氧气的摩尔比为3；
(3)经余热锅炉换热后排出的废气中，SO3体积百分比0.02％。
实施例6
方法同实施例4，不同点在于：
(1)B脱氧剂中碳粉的质量百分比为5％，方铅矿颗粒的质量百分比为40％；
(2)B脱氧剂加热至150℃；喷入速度为30m/s；B脱氧剂的喷吹量按单位时间内B脱氧剂中的硫化物与烟气中的氧气的摩尔比为5；
(3)经余热锅炉换热后排出的废气中，SO3体积百分比0.008％。

Claims (5)

1.一种抑制铅冶炼烟气中三氧化硫浓度的方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）将硫化铅精矿磨细至粒径在10~150μm，然后与碳粉混合，制成A脱氧剂；A脱氧剂中碳粉的质量百分比为2~5%；
（2）将闪锌矿磨细至粒径在10~150μm，然后与方铅矿颗粒和碳粉混合，制成B脱氧剂；B脱氧剂中碳粉的质量百分比为2~5%，方铅矿颗粒的质量百分比为30~40%，方铅矿颗粒的粒径为2~4cm；
（3）在锌冶炼过程中，冶炼产生的烟气进入上升烟道；将A脱氧剂或B脱氧剂加热至100~150℃，然后以氮气为载气向上升烟道内喷吹A脱氧剂或B脱氧剂，使A脱氧剂或B脱氧剂与烟气混合；当烟气为烧结烟气时，通过喷枪喷吹A脱氧剂，喷枪出口位于上升烟道上部，A脱氧剂从上向下喷吹，与烟气逆向流动；当烟气为铅直接熔炼烟气时，通过喷枪喷吹B脱氧剂，喷枪出口位于上升烟道下部，B脱氧剂从下向上喷吹，与烟气同向流动；B脱氧剂在上升烟道内停留后落回至上升烟道下方的铅锌冶炼的熔炼炉内；
（4）当上升烟道出口处的烟气中氧气体积百分比<0.1%时，停止喷吹。
2.根据权利要求1所述的一种抑制铅冶炼烟气中三氧化硫浓度的方法，其特征在于步骤（3）中喷吹A脱氧剂或B脱氧剂时的喷入速度为30~80m/s。
3.根据权利要求1所述的一种抑制铅冶炼烟气中三氧化硫浓度的方法，其特征在于所述的A脱氧剂或B脱氧剂在喷吹前，烘干至水的质量百分比≤3%。
4.根据权利要求1所述的一种抑制铅冶炼烟气中三氧化硫浓度的方法，其特征在于步骤（3）中A脱氧剂或B脱氧剂的喷吹量按单位时间内A脱氧剂或B脱氧剂中的硫化物与烟气中的氧气的摩尔比为1~5。
5.根据权利要求1所述的一种抑制铅冶炼烟气中三氧化硫浓度的方法，其特征在于烟气经过上升烟道后进入余热锅炉，经余热锅炉换热后排出的废气中，SO3体积百分比≤0.05%。
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