本發(fā)明涉及有色金屬冶煉及煙氣處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到富氧熔煉生產(chǎn)過程煙氣中三氧化硫及污酸產(chǎn)生的抑制方法。
背景技術(shù)：
富氧熔煉工藝是采用高比例富氧空氣進(jìn)行噴吹，硫化銅精礦在熔煉過程強(qiáng)烈反應(yīng)、造锍，并生成大量二氧化硫氣體，以此達(dá)到強(qiáng)化熔煉的效果。在富氧熔煉過程中，排煙系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕及污酸形成問題一直是制約生產(chǎn)效率的重要因素。由于采用高比例氧氣噴吹，熔煉煙氣的特點(diǎn)通常為水蒸氣分壓大、二氧化硫含量高，這就造成在煙氣回收處理途徑中，二氧化硫極易被煙道漏風(fēng)氧氣氧化為三氧化硫，三氧化硫在水蒸氣作用下形成酸霧，在低于露點(diǎn)溫度下形成硫酸，從而造成煙道及電收塵等設(shè)備的腐蝕并生成大量污酸。
目前對(duì)有色金屬富氧熔煉過程產(chǎn)生的煙氣及污酸處理多為后續(xù)處理，使用方法多為物理法和化學(xué)法。物理方法一般采用滲析、滲透等手段處理污酸，并可回收一定量的硫酸，但該方法操作復(fù)雜，處理效率較低，且成本高，不適宜生產(chǎn)應(yīng)用?；瘜W(xué)方法通常使用石灰中和等手段處理污酸，但會(huì)產(chǎn)生大量廢渣，造成資源浪費(fèi)與二次污染。
cn102091503a公布了一種捕集、固定和凈化三氧化硫等氣體的化學(xué)方法，該方法采用有機(jī)金屬化合物和溶劑作為捕獲和化學(xué)固定劑，通過兩者之間反應(yīng)生成相應(yīng)金屬鹽來達(dá)到凈化三氧化硫氣體的目的。cn104841265a公布了一種有色冶煉制酸煙氣三氧化硫及重金屬干式脫除方法，該方法采用二級(jí)操作方式，先通過除塵裝置進(jìn)行第一級(jí)除塵，然后噴吹吸附劑粉末對(duì)三氧化硫和重金屬組分進(jìn)行吸附脫除。cn105854557a公布了一種均勻噴射堿液脫除煙氣中三氧化硫的方法，該方法通過一套堿液噴射系統(tǒng)，將堿液噴射進(jìn)入煙氣，通過堿液與三氧化硫反應(yīng)達(dá)到脫除效果。以上所述方法均引入其他化合物及裝置，處理成本較高。
僅對(duì)富氧熔煉煙氣及污酸的后續(xù)處理不能解決煙道設(shè)備腐蝕問題，而現(xiàn)有煙氣三氧化硫處理技術(shù)操作復(fù)雜，成本較高，不適用于硫化銅精礦富氧熔煉高溫?zé)煔猓覐脑搭^及過程抑制富氧熔煉煙氣中三氧化硫及污酸產(chǎn)生的方法尚未報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種從源頭及過程上抑制硫化銅精礦富氧熔煉煙氣中三氧化硫及污酸產(chǎn)生的方法，緩解煙氣煙道設(shè)備腐蝕和污酸問題，該方法基于三氧化硫及硫酸的產(chǎn)生機(jī)理，操作簡(jiǎn)單，效果顯著，在有色金屬冶煉煙氣處理方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種有效抑制冶煉煙氣中三氧化硫及污酸產(chǎn)生的方法，通過調(diào)節(jié)煙氣溫度、和/或控制煙道漏風(fēng)量、和/或減少物料含水量和硫酸鹽含量等參數(shù)，以抑制煙氣中三氧化硫及污酸的產(chǎn)生。
進(jìn)一步，具體方法包括以下路線：
路線一：在熔煉煙氣從熔煉爐出口進(jìn)入煙道后，減弱煙道冷卻作用，使煙氣溫度處于900～1300℃范圍，當(dāng)煙氣進(jìn)入余熱鍋爐后，調(diào)整余熱鍋爐的冷卻方式（如冷卻水溫度、循環(huán)水流量等）使煙氣溫度從900℃迅速（優(yōu)選降溫速度為30～120℃/s）降至400℃以下，以抑制三氧化硫的產(chǎn)生；
路線二：調(diào)節(jié)煙道口、煙道管道密封性，控制煙道漏風(fēng)量為總煙氣量的10～30v/v%，以消除煙氣硫單質(zhì)氣體的影響，在此基礎(chǔ)上控制煙氣氧含量，從源頭上抑制三氧化硫及污酸的產(chǎn)生；
路線三：調(diào)節(jié)物料水分含量為3～8wt%，硫酸鹽含量小于5wt%，以抑制三氧化硫及污酸的產(chǎn)生；
路線四：先控制煙道漏風(fēng)量為總煙氣量的10～30v/v%，物料水分含量為3～8wt%，硫酸鹽含量小于5wt%，再調(diào)節(jié)余熱鍋爐的冷卻方式使煙氣溫度由900～1300℃迅速（優(yōu)選降溫速度為30～120℃/s）降低至400℃以下，使煙氣三氧化硫發(fā)生率低于2%。
上述技術(shù)方案中所述煙氣為富氧熔池熔煉過程具有穩(wěn)定成分含量煙氣，其中so2含量為30～35v/v%，n2含量為30～40v/v%。
進(jìn)一步，路線一的原理是：二氧化硫與氧氣化合生成三氧化硫這一可逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)向逆方向進(jìn)行，從而抑制三氧化硫產(chǎn)生；二氧化硫氧化生成三氧化硫適宜溫度區(qū)間為400～900℃，溫度低于400℃以下，催化劑活性和反應(yīng)速率較低，同樣達(dá)到抑制三氧化硫產(chǎn)生的效果。
進(jìn)一步，路線二的原理是：氧氣是二氧化硫氧化生成三氧化硫的必要條件，減少煙氣中氧氣含量可從源頭上減少三氧化硫及污酸的產(chǎn)生，硫化銅精礦在富氧熔煉過程通常會(huì)分解產(chǎn)生含量為2～4v/v%的硫單質(zhì)氣體，需要控制煙氣中一定氧含量來消除硫單質(zhì)氣體。
進(jìn)一步，路線三的原理是：煙氣中水蒸氣的存在會(huì)導(dǎo)致硫酸酸霧生成，屬于不利因素，物料含水量直接影響煙氣中水蒸氣含量，但熔煉過程所用硫化銅精礦為粉末物料，物料含水量過低導(dǎo)致煙塵率升高，加大煙道設(shè)備磨損程度與收塵壓力；此外，物料中硫酸鹽在熔煉過程易分解生成三氧化硫，導(dǎo)致煙氣三氧化硫含量增加。
本發(fā)明通過調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)來抑制三氧化硫的形成，在煙氣中不引入其他化合物，過程清潔環(huán)保、成本低、操作簡(jiǎn)單，可應(yīng)用于硫化銅精礦富氧造锍熔煉過程中煙氣余熱回收與處理環(huán)節(jié)，抑制煙氣三氧化硫及污酸的產(chǎn)生，進(jìn)而減輕煙道腐蝕與污酸問題。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
實(shí)施例1
通過調(diào)節(jié)煙氣溫度來抑制煙氣中三氧化硫及污酸產(chǎn)生的方法，具體步驟如下：
在熔煉煙氣從熔煉爐出口進(jìn)入上升煙道后，減弱煙道冷卻作用，使煙氣溫度處于900～1300℃范圍；當(dāng)煙氣進(jìn)入余熱鍋爐后，調(diào)整余熱鍋爐冷卻水溫度、循環(huán)水流量冷卻方式使煙氣溫度迅速（降溫速度為70～100℃/s）降至400℃以下。
利用氣相色譜儀動(dòng)態(tài)檢測(cè)煙氣中二氧化硫和三氧化硫含量。
經(jīng)檢測(cè)，煙氣中幾乎檢測(cè)不到三氧化硫，二氧化硫含量為38～39%，氮?dú)夂繛?0～61.8%，三氧化硫發(fā)生率為0.3%。
實(shí)施例2
通過控制煙道漏風(fēng)量來抑制煙氣中三氧化硫及污酸產(chǎn)生的方法，具體步驟如下：
對(duì)整個(gè)煙道進(jìn)行密封，尤其是爐體排煙口處加裝密封裝置，減小煙道口罩與排煙口間隙，適當(dāng)調(diào)整煙道負(fù)壓，余熱鍋爐采用常規(guī)冷卻方式；
使用生產(chǎn)用空氣流量計(jì)檢測(cè)漏風(fēng)量，通過上述調(diào)整方式控制漏風(fēng)量，利用氣相色譜儀檢測(cè)煙氣二氧化硫、三氧化硫含量、硫酸含量。
經(jīng)檢測(cè)，當(dāng)控制漏風(fēng)量為總煙氣量的47.6v/v%時(shí)，煙氣溫度降低過程中，三氧化硫最大含量為9.15%，硫酸最大含量為10%；當(dāng)控制漏風(fēng)量為總煙氣量的10v/v%時(shí)，煙氣溫度降低過程中，三氧化硫最大含量為1.3ppm，硫酸含量為0。
實(shí)施例3
通過控制物料含水量和硫酸鹽含量來抑制煙氣中三氧化硫及污酸產(chǎn)生的方法，具體步驟如下：
通過調(diào)整物料晾曬、烘干、減少人為噴水等手段，減少物料含水量至3～8wt%，硫酸鹽含量為5wt%。
物料含水量決定煙氣水蒸氣含量，物料含水量越低，水蒸氣含量越低；硫酸鹽在熔煉過程分解產(chǎn)生三氧化硫，硫酸鹽含量越低，產(chǎn)生三氧化硫量越低。
余熱鍋爐煙氣冷卻采用常規(guī)冷卻方式，不控制煙道漏風(fēng)量，使用氣相色譜儀檢測(cè)煙氣中二氧化硫、三氧化硫和硫酸含量。
干燥三氧化硫?qū)饘俨馁|(zhì)煙道無腐蝕而硫酸引起嚴(yán)重腐蝕作用，解決煙道腐蝕問題根本上在于抑制硫酸的產(chǎn)生。
經(jīng)檢測(cè)，當(dāng)控制物料含水量為3～8wt%，硫酸鹽含量低于5wt%時(shí)，煙氣中三氧化硫含量為15%，硫酸含量為0.03%，此時(shí)煙道基本無腐蝕。
實(shí)施例4
通過調(diào)節(jié)煙氣溫度、控制煙道漏風(fēng)量為10～30v/v%，調(diào)節(jié)物料含水量為3～8wt%，調(diào)節(jié)物料硫酸鹽含量低于5wt%，以此來抑制煙氣中三氧化硫和污酸產(chǎn)生的方法，具體步驟如下：
增加煙道密封性，使用空氣流量計(jì)控制煙道漏風(fēng)量為10～30v/v%；
通過烘干、晾曬、減少人為噴水等手段減少物料含水量為3～8wt%，減少物料硫酸鹽含量低至5wt%；
熔煉煙氣從熔煉爐出口進(jìn)入煙道后，減弱煙道冷卻作用，使煙氣溫度處于900～1300℃范圍，當(dāng)煙氣溫度降至900℃后采用調(diào)整余熱鍋爐冷卻水溫度、循環(huán)水流量方式迅速（降溫速度為70～120℃/s）降低煙氣溫度至400℃以下。
使用氣相色譜分析儀檢測(cè)煙氣中三氧化硫、二氧化硫、硫酸含量。
經(jīng)檢測(cè)，煙氣中三氧化硫含量為0.002%，二氧化硫含量為37.5%，硫酸含量為0.04%，三氧化硫發(fā)生率低于2%，煙道不存在腐蝕情況且污酸量較小。
實(shí)施例5
以某銅冶煉廠為例，其熔煉物料中含水量為10～12wt%，硫酸鹽含量為10～15wt%，煙氣冷卻采用常規(guī)冷卻方式，煙道漏風(fēng)量為30～40v/v%，使用氣相色譜分析儀檢測(cè)煙氣中三氧化硫、二氧化硫、硫酸含量。
經(jīng)檢測(cè)，煙氣中三氧化硫含量為10～12%，硫酸含量為5～10%，三氧化硫發(fā)生率為3～5%，二氧化硫含量為16～22%，污酸量約為35nm3/h，煙道設(shè)備腐蝕嚴(yán)重且污酸量較大。
按照本發(fā)明對(duì)該廠進(jìn)行調(diào)控，通過調(diào)節(jié)煙氣溫度、控制煙道漏風(fēng)量為10～30v/v%，調(diào)節(jié)物料含水量為3～8wt%，調(diào)節(jié)物料硫酸鹽含量低于5wt%，使用氣相色譜分析儀檢測(cè)煙氣中三氧化硫、二氧化硫、硫酸含量。
經(jīng)檢測(cè)，煙氣中三氧化硫含量為0.003～0.01%，二氧化硫含量為33～36%，硫酸含量為0.05～0.1%，三氧化硫發(fā)生率低于2%，煙道不存在腐蝕情況且污酸量較小。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。