淺析鎳煙氣制硫酸方法

周鏑

引言

鎳煙氣轉(zhuǎn)化為硫酸需要經(jīng)過復(fù)雜的工藝，而不同濃度的鎳煙氣適合不同的生產(chǎn)工藝，密閉鼓風(fēng)法制硫酸適合二氧化硫濃度比較低、且富含粉塵顆粒的鎳煙氣，該方法制硫酸的工藝比較簡單，但是轉(zhuǎn)化率并不高，而且還可能造成二次污染;而熔池爐法制硫酸適合二氧化硫濃度比較高的鎳煙氣，該工藝綠色環(huán)保、轉(zhuǎn)化率高，但是工藝復(fù)雜、成本較高。因此，生產(chǎn)單位在選擇制備工藝時，還需要酌情考慮。

1、簡述鎳煙氣制硫酸的意義及工藝

1.1開展鎳煙氣制硫酸的意義。有色金屬在冶煉過程中需要大量的熱，且會產(chǎn)生很多的含硫廢氣，這些廢氣如果不經(jīng)處理就排放會對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，而且會造成大量的資源浪費(fèi)。鎳煙氣中也含有大量的含硫氣體，而使用鎳金屬冶煉過程中產(chǎn)生的二氧化硫來制備硫酸不僅成本低廉，而且能夠最大化的吸收冶金過程中的廢氣，大大的減少了廢氣對周邊環(huán)境的污染。因此，開展鎳煙氣制備硫酸對于冶金企業(yè)的長期發(fā)展是十分有意義的。具體來說，使用鎳煙氣制備硫酸可以達(dá)到三個目的：充分利用鎳煙氣的余熱、最大化利用廢氣中的二氧化硫、最大化吸收煙塵。鎳金屬在冶煉過程中需要大量的熱，鎳煙氣經(jīng)過排風(fēng)管道的溫度一般在820℃-890℃之間，如果任由煙氣排放到大氣中，將會導(dǎo)致大量的能源浪費(fèi);另外，鎳煙氣中有1.2%-11.9%的二氧化硫，還有大量的煙塵顆粒，如果將廢氣直接排放將造成嚴(yán)重的環(huán)境破壞，而對廢氣進(jìn)行凈化處理的成本也很高，故使用鎳煙氣進(jìn)行硫酸制備對于企業(yè)的長期發(fā)展是十分必要的。

1.2密閉鼓風(fēng)法制硫酸。鎳金屬冶煉的工藝不同，所產(chǎn)生的廢氣中二氧化硫的含量也會有所不同，人們采取的制酸工藝也會有所不同。密閉鼓風(fēng)法[1]適合于煙氣中二氧化硫含量比較低的煙氣，且含有眾多的鎳金屬顆粒、粉塵顆粒等，一般來說二氧化硫含量在1.2%-3.2%左右都可采用這種制酸法。該種方式是使用密閉鼓風(fēng)爐、高溫反射爐、低溫電爐來進(jìn)行硫酸制備，由于鎳煙氣中含有眾多的粉塵顆粒，為了防止顆粒影響反應(yīng)的進(jìn)行，故采用密閉鼓風(fēng)爐來減少粉塵顆粒對反應(yīng)的影響，而且也增加了鎳煙氣與反應(yīng)爐的接觸時間，增加了反應(yīng)的效率。另外需要注意的是，煙氣中二氧化硫含量過低會延緩反應(yīng)的進(jìn)行，因此為了提高制酸的效果可采用高濃度-低濃度煙氣混合制酸的工藝，即將二氧化硫3.0%左右的煙氣與9%的煙氣混合后制酸，混合煙氣的濃度會上升，因此反應(yīng)的速度會有所提高，而且轉(zhuǎn)化效果也會增加。另外，也可以使用稀熟石灰乳液或稀的燒堿液對鎳煙氣進(jìn)行淋洗吸收后，生成硫酸鈣和硫酸鈉，從而提高煙氣中二氧化硫的濃度。需要注意的是，密閉鼓風(fēng)法制硫酸對于鎳煙氣中二氧化硫的利用率不高，無法吸附全部的二氧化硫，而且在制備過程中還會產(chǎn)生二次污染，可能會給后續(xù)的生產(chǎn)工作帶來麻煩。因此在使用密閉鼓風(fēng)法制硫酸時，需要配備專門凈化裝置，防止尾氣造成二次污染。

1.3熔池爐法制硫酸。如果鎳煙氣中二氧化硫的含硫比較高，那么采用熔池爐法制硫酸是十分有效的。該種方法使用用熔池爐、閃速爐及諾蘭達(dá)爐進(jìn)行硫酸制備，鎳煙氣在經(jīng)過熔池爐時所產(chǎn)生的煙氣中二氧化硫的含量會有所增加，一般可達(dá)到3.5%-11.9%。高濃度的二氧化硫廢氣中粉塵顆粒的含量比較低，很適合進(jìn)行硫酸制備。為了達(dá)到最佳的制備效果，生產(chǎn)單位可增設(shè)富氧熔爐來提高鎳煙氣中二氧化硫的含量，一般經(jīng)過富氧熔爐的鎳煙氣中二氧化硫的含硫都能夠達(dá)到15%-17.5%，這可以有效的提高硫酸生產(chǎn)的效率。熔池爐法制硫酸可以最大化的利用鎳煙氣中的二氧化硫，而且生產(chǎn)過程中環(huán)保無污染，富氧熔爐還可以提高鎳金屬冶煉的速度，因此，采取熔池爐法制硫酸是十分值得推薦的。但是熔池爐法制硫酸所需設(shè)備以及對工藝的要求也比密閉鼓風(fēng)法制硫酸要高，因此生產(chǎn)單位還需要酌情考慮。

2、生產(chǎn)要點(diǎn)與改進(jìn)措施

2.1做好轉(zhuǎn)化器保溫工作。二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，為了提高反應(yīng)的速度，需要進(jìn)行人工供熱。如果轉(zhuǎn)化設(shè)備的保溫存在漏洞，造成大量熱量散失，將會造成資源浪費(fèi)，而且也會導(dǎo)致反應(yīng)速率下降，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，做好轉(zhuǎn)化設(shè)備的保溫工作是十分必要地。實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，轉(zhuǎn)化設(shè)備中最容易散熱的設(shè)備是預(yù)熱爐，為保證對新觸媒進(jìn)行硫化飽和升溫，預(yù)熱爐的溫度要控制在1100℃-1300℃之間。做好保溫工作可從三個方面入手：增設(shè)保溫箱、調(diào)整管道長度、定期檢修。保溫箱是對預(yù)熱爐保溫的有效設(shè)備，可將降低散熱35%-45%，還可以避免鎳煙氣泄露造成安全事故，是確保安全、高效生產(chǎn)的優(yōu)秀設(shè)備，生產(chǎn)單位可酌情考慮配置。另一個造成轉(zhuǎn)化器散熱過渡的主要原因是轉(zhuǎn)化器管道過長，再加之一些設(shè)備的管道內(nèi)沒有保溫系統(tǒng)，漏熱很嚴(yán)重，因此生產(chǎn)單位可考慮調(diào)整管道長度，減少管道散熱。另外，為了確保轉(zhuǎn)化器本身不會過渡散熱，生產(chǎn)單位需要定期聯(lián)系設(shè)備廠家對設(shè)備進(jìn)行檢修，確保轉(zhuǎn)化器能夠正常工作。

2.2增設(shè)引風(fēng)機(jī)。在使用鎳煙氣制備硫酸的過程中，需要大量的熱來為反應(yīng)提供條件。以密閉鼓風(fēng)法制硫酸為例，為了維持熱平衡，該種方法的所需的煙氣中二氧化硫的含量要達(dá)到3.4%-3.6%以上，否則會導(dǎo)致反應(yīng)速度降低，所生產(chǎn)出的硫酸質(zhì)量也會有所降低。然而，很多單位所生產(chǎn)的鎳煙氣中二氧化硫的含量都低于3.0%，影響了硫酸的生產(chǎn)。為了提高硫酸制備的質(zhì)量，可考慮增設(shè)引風(fēng)機(jī)，增加引風(fēng)機(jī)的功率，提高預(yù)熱爐溫度，為制酸反應(yīng)提高更多的熱量，促使反應(yīng)向正方向進(jìn)行。增設(shè)一臺引風(fēng)機(jī)來為預(yù)熱爐引風(fēng)，提高引風(fēng)爐的溫度，加快鎳煙氣中二氧化硫的轉(zhuǎn)化速度。同時，增設(shè)引風(fēng)機(jī)還可以提高反應(yīng)爐的通風(fēng)速度，降低反應(yīng)爐中煙塵顆粒的含量，提高了硫酸生產(chǎn)的反應(yīng)速度，也提高了生產(chǎn)的硫酸的質(zhì)量。

2.3增設(shè)電吸塵系統(tǒng)。鎳煙氣本身含有一定量的金屬顆粒和粉塵顆粒，這些顆粒會直接影響鎳煙氣制酸的正常進(jìn)行，如果金屬顆粒和粉塵顆粒過多，會導(dǎo)致管道堵塞、反應(yīng)變慢、轉(zhuǎn)化率低、硫酸純度低等問題。因此，做好粉塵顆粒的過濾工作是十分必要的。一般的轉(zhuǎn)化設(shè)備中都自帶濾塵系統(tǒng)，但是這些濾塵系統(tǒng)的過濾效果并不理想，而且很容易出現(xiàn)管道堵塞的問題，因此，生產(chǎn)單位可考慮另配置一臺電吸塵系統(tǒng)來減少鎳煙氣中金屬顆粒和粉塵顆粒的含量，提高所產(chǎn)硫酸質(zhì)量。

結(jié)語

鎳煙氣制備硫酸可減少生產(chǎn)單位的排污成本、提高生產(chǎn)效率，這對單位的長期發(fā)展有著十分重要的意義。為了最大程度的提高鎳煙氣轉(zhuǎn)化硫酸的速度，提高所制備硫酸的純度，降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)單位可考慮采取增設(shè)保溫箱來減少轉(zhuǎn)化器散熱，提高轉(zhuǎn)化效率;或者增設(shè)引風(fēng)機(jī)，為預(yù)熱爐提供更多的熱量，提高所產(chǎn)硫酸的純度;也可以增設(shè)電吸塵系統(tǒng)，減少鎳煙氣中懸浮顆粒的含量，最大程度的降低金屬顆粒與粉塵顆粒對硫酸制備工藝的影響。