硫鐵礦制焦亞硫酸鈉生產(chǎn)技術(shù)

牛宏順，劉治保，黃順興，牛圣杰

（合肥四方磷復(fù)肥有限責(zé)任公司，安徽合肥231607）

焦亞硫酸鈉（簡(jiǎn)稱焦亞鈉）為白色或微黃色結(jié)晶粉末，分子式Na2S2O5，分子量190.1，受潮易分解，露置空氣中易氧化成硫酸鈉，加熱到150℃時(shí)分解[1]。焦亞鈉廣泛應(yīng)用于皮革處理、有機(jī)合成、印染、照相器材、醫(yī)藥、涂料等行業(yè)，并在食品行業(yè)用作漂白劑、保鮮劑等[2]。我公司100kt/a焦亞鈉采用硫鐵礦制取SO2為原料的濕法生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品質(zhì)量為HG/T2826-2008優(yōu)等品，主要用作保險(xiǎn)粉原料。

1 硫鐵礦制焦亞鈉生產(chǎn)工藝

1.1 工藝原理

以硫鐵礦（主要成分FeS2）為原料制取SO2氣體，以碳酸鈉配制的懸浮液在三級(jí)串聯(lián)的反應(yīng)釜內(nèi)逆流接觸反應(yīng)，離心、干燥、包裝制得焦亞鈉產(chǎn)品。主要反應(yīng)如下：

制氣

配堿

合成

1.2 焦亞鈉生產(chǎn)工藝

硫鐵礦進(jìn)入沸騰爐焙燒，經(jīng)余熱鍋爐回收熱量，雙旋風(fēng)除塵器、三級(jí)電除塵器除塵，熱管鍋爐回收余熱，高效洗滌器、填料塔凈化洗滌，兩級(jí)電除霧器除霧，干燥塔干燥，SO2氣體經(jīng)SO2風(fēng)機(jī)、冷卻器、緩沖罐進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)釜反應(yīng)。一級(jí)反應(yīng)釜出口氣體依次進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)釜、三級(jí)反應(yīng)釜。三級(jí)反應(yīng)釜尾氣進(jìn)入一級(jí)尾氣洗滌塔，再進(jìn)入二級(jí)尾氣洗滌塔。用碳酸鈉洗液吸收殘余的SO2氣后，達(dá)標(biāo)排放。碳酸鈉堿液進(jìn)入三級(jí)反應(yīng)釜，反應(yīng)料漿放料至二級(jí)反應(yīng)釜，再放料至一級(jí)反應(yīng)釜。反應(yīng)到終點(diǎn)后，料漿從一級(jí)反應(yīng)釜底部進(jìn)入離心機(jī)中固液分離，母液進(jìn)入母液槽，用于配制碳酸鈉堿液。甩干后的濕焦亞鈉從離心機(jī)底部放出，送入氣流干燥器，干燥后的焦亞鈉進(jìn)入成品貯斗包裝入庫(kù)。干燥氣體去二級(jí)尾氣洗滌塔，再經(jīng)二級(jí)干燥塔，用燒堿洗液洗滌氣體中微量的焦亞鈉粉末及SO2后，達(dá)標(biāo)排放。主要工藝流程見圖1。

2 硫鐵礦制焦亞鈉生產(chǎn)情況

2.1 制氣

硫鐵礦焙燒制取SO2氣體，經(jīng)余熱鍋爐回收熱量，旋風(fēng)除塵器+電除塵器干法除塵，熱管鍋爐回收電塵余熱，高效洗滌器+填料塔+電除霧器濕法除塵除霧，干燥塔干燥，經(jīng)SO2風(fēng)機(jī)升壓，溫度上升為100℃，再經(jīng)冷卻器降溫至60℃以下，經(jīng)緩沖罐送至合成反應(yīng)釜。工藝控制指標(biāo)為：燒出率≥98.5%、氣濃9%～12%、含氧量≤2%、溫度 45～60℃、水分≤0.1 g/m3、硫酸霧≤0.005 g/m3。

2.2 配堿

將固體Na2CO3投入配堿槽內(nèi)，與母液（原始開車時(shí)用軟水）溶解，配制成合格的堿液，送至緩沖槽，經(jīng)泵送至合成反應(yīng)釜與氣態(tài)SO2進(jìn)行反應(yīng)，配堿產(chǎn)生的尾氣由風(fēng)機(jī)送至尾氣洗滌塔進(jìn)行吸收。工藝控制指標(biāo)為：配堿比重 1.47～1.52 g/cm3、燒堿比重 1.10～1.15 g/cm3。

2.3 合成

堿液與氣態(tài)SO2在一級(jí)反應(yīng)釜、二級(jí)反應(yīng)釜、三級(jí)反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行吸收反應(yīng)，生成合格的焦亞鈉懸浮液，送離心崗位離心，尾氣經(jīng)尾洗塔洗滌合格后排放。工藝控制指標(biāo)為：一級(jí)反應(yīng)溫度60～70℃，放料pH值3.8～4.1。

2.4 離心

合格焦亞鈉懸浮液放料至養(yǎng)晶槽，離心后固液分離，分離后的固體物料去干燥，母液去母液罐配堿，離心產(chǎn)生的SO2氣體由風(fēng)機(jī)送至尾氣洗滌塔進(jìn)行吸收。母液比重1.32～1.37g/cm3。

2.5 干燥

將離心后的焦亞鈉濕料，通過(guò)皮帶機(jī)送入氣流干燥系統(tǒng)，利用熱空氣直接順流干燥，獲得焦亞鈉產(chǎn)品。工藝控制指標(biāo)為：加熱器出口溫度130～145℃，旋風(fēng)出口溫度70～90℃，干燥風(fēng)管進(jìn)口壓力-1000～-1500 Pa，干燥引風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力-2500～-3500Pa。

2.6 尾洗

配堿、合成的尾氣與純堿洗液在尾氣洗滌塔逆向接觸洗滌，干燥的尾氣與燒堿洗液在干燥洗滌塔逆向接觸洗滌，吸收尾氣中的SO2，尾氣達(dá)標(biāo)排放。工藝控制指標(biāo)為：干燥尾洗pH≥8、合成尾洗pH≥8。

2.7 包裝

干燥后的焦亞鈉送至成品料倉(cāng)，經(jīng)噸包裝或小包裝入庫(kù)。工藝控制指標(biāo)為：噸包裝重量600kg±0.5kg、小包裝凈重量25kg+0.25kg。

2.8 72h 試生產(chǎn)情況

公司成立“焦亞硫酸鈉72h試生產(chǎn)達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)小組”，全面負(fù)責(zé)試生產(chǎn)的協(xié)調(diào)、管理及考核。100kt/a焦亞鈉設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為80kt/a焦亞硫酸鈉和20kt/a亞硫酸鈉，考慮到設(shè)備運(yùn)行的安全，本次考核產(chǎn)量為100t/班，質(zhì)量要求符合工業(yè)焦亞硫酸鈉HG/T2826-2008優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)，考核時(shí)間為2014年12月12～14日。72h試生產(chǎn)期間，設(shè)備運(yùn)行和工藝控制指標(biāo)正常，安全與環(huán)保正常，焦亞鈉平均班產(chǎn)101.5t，平均主含量為98.09%，達(dá)到公司預(yù)期要求。統(tǒng)計(jì)情況見表1。

表1 焦亞鈉達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)統(tǒng)計(jì)表

表1中12月13日白班產(chǎn)量未達(dá)到要求，主要原因?yàn)樘幚矸序v爐冷灰，影響生產(chǎn)3.5h。

3 存在問(wèn)題及解決措施

3.1 入爐礦粒度大

由于硫鐵礦（硫精砂）水分偏高且混雜有顆粒物，篩分困難，將原6×6mm篩網(wǎng)更換為10×10mm篩網(wǎng)，導(dǎo)致入爐礦粒度大，沸騰爐底部溫度不正常，排冷灰頻次和時(shí)間增加，影響生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。公司擬增加硫精砂干燥裝置，降低入爐礦水分和粒度，穩(wěn)定SO2制氣工序生產(chǎn)。

3.2 離心機(jī)的選擇

設(shè)計(jì)采用8臺(tái)GK1250-NA過(guò)濾式離心機(jī)（臥式，自動(dòng)控制，循環(huán)操作和機(jī)械刮刀間隙式卸料）。該離心機(jī)故障率高，操作要求高，且間隙式卸料，干燥工序設(shè)定工藝控制指標(biāo)范圍大，不利于精細(xì)化操作。試生產(chǎn)期間，公司試用1臺(tái)LLW630臥式螺旋卸料過(guò)濾離心機(jī)，主要技術(shù)參數(shù)為：轉(zhuǎn)鼓直徑630mm、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速1800r/min、分離因素1100、配套電機(jī)37kW、生產(chǎn)能力5000kg/h，試用效果良好。公司擬新增4臺(tái)LLW630臥式螺旋卸料過(guò)濾離心機(jī)替換8臺(tái)GK1250-NA離心機(jī)。

4 結(jié)束語(yǔ)

以硫鐵礦為原料，采用濕法工藝制取焦亞硫酸鈉，生產(chǎn)情況良好，產(chǎn)品質(zhì)量符合工業(yè)焦亞硫酸鈉HG/T2826-2008優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)，具有較好的社會(huì)效益，值得推廣應(yīng)用。

[1]孫軼.焦亞硫酸鈉及其生產(chǎn)工藝[J].化工生產(chǎn)與技術(shù)，2000（4）:44-46.

[2]周飚，戴如康.焦亞硫酸鈉生產(chǎn)工藝的改進(jìn)與提高[J].硫酸工業(yè)，2002（4）:30-32.□