關(guān)于基夫賽特爐直接煉鉛煙氣中SO3發(fā)生率的探討

黃朝勝，吳國(guó)明

（江銅鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

1 影響三氧化硫生成的因素

1.1 基夫賽特爐煉鉛煙氣的原理

基夫賽特爐煉鉛工藝是一種新型的直接煉鉛工藝，通過(guò)純氧吹煉和電爐加熱的方式，讓鉛在基夫賽特爐中發(fā)生碳熱還原反應(yīng)。在爐內(nèi)精礦中的金屬硫化物和氧氣反應(yīng)會(huì)生成二氧化硫氣體，同時(shí)精礦中的硫酸鹽在高溫加熱的情況下，分解產(chǎn)生二氧化硫和三氧化硫。因此這種工藝中反應(yīng)的煙氣中含有了二氧化硫、二氧化碳、氧氣、氮?dú)?、水等元素以及一些微量的CO、NOx、SO3等成分[1]。

1.2 煙氣溫度

由上表可知，在采用銅爐閃速熔煉的過(guò)程中，煙氣中三氧化硫的發(fā)生率基本保持在1.20%，而在使用了富氧熔煉技術(shù)后，投料量增加，操作條件也發(fā)生了改變，因此煙氣中三氧化硫的發(fā)生概率也明顯的擴(kuò)大，尤其是擴(kuò)大生產(chǎn)后[2]。此外，還對(duì)該冶煉廠(chǎng)排煙系統(tǒng)中各區(qū)域的煙灰成分進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。

1.3 煙氣中O2的濃度

三氧化硫的生產(chǎn)反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)，在確定溫度的情況下，可以到一個(gè)平衡常數(shù)：其中Kp可以被看做常量，由該公式可以看出增加反應(yīng)物濃度或者移走生成物能夠讓反應(yīng)向正方向發(fā)展。

1.4 催化劑

除了濃度和溫度以外，催化劑也是影響三氧化硫生成的因素之一，研究發(fā)現(xiàn)，合適的催化劑能夠讓反應(yīng)快速生成三氧化硫，在冶煉煙氣帶有的煙塵中如果含有Fe2O3，那么在一定的溫度條件下，就能夠促使二氧化硫轉(zhuǎn)變?yōu)槿趸颉?/p>

2 基夫賽特爐煉鉛煙氣三氧化硫發(fā)生率的分析

2.1 銅閃速爐煙氣

以某冶煉廠(chǎng)中的銅閃速爐熔煉工藝為例，對(duì)該工藝產(chǎn)生的煙氣成分和煙氣中的SO3進(jìn)行全面的檢測(cè)，得到表1，表2。

表1 煙氣中三氧化硫發(fā)生率測(cè)定結(jié)果

2.2 基夫賽特爐煉鉛煙氣

根據(jù)銅閃速爐熔煉煙氣的測(cè)定結(jié)果，也對(duì)某冶煉廠(chǎng)的基夫賽特爐煉鉛煙氣情況進(jìn)行了調(diào)查，具體內(nèi)容如下表所示。

表4 煙氣成分（V%）

表5 煙塵主要成分（W%）

得到了以下結(jié)論，首先兩種煉鉛工藝都屬于富氧或者純氧閃速熔煉技術(shù)，因此從爐內(nèi)排放出來(lái)的煙氣中含有大量的二氧化硫，而氧氣的濃度則相對(duì)較低，但是在基夫賽特爐煉鉛煙氣中，鹽城的主要成分為Pb，因此對(duì)生成的金屬氧化物中只含有少量的氧化物能夠?qū)θ趸虍a(chǎn)生催化作用。但是在銅閃速爐煙氣中煙塵的主要成分為Cu，因此其中含有大量的金屬氧化物會(huì)對(duì)三氧化硫形成催化作用。

表2 煙氣成分測(cè)定結(jié)果

表3 排煙系統(tǒng)中各區(qū)域的煙灰成分

因此可知，相比之下，基夫賽特爐煉鉛煙氣中雖然也含有三氧化硫但是，發(fā)生的概率遠(yuǎn)低于銅閃速爐熔煉工藝。其次，基夫賽特中豎煙道和廢熱鍋爐輻射部出口區(qū)域中，會(huì)反應(yīng)生成相應(yīng)的硫酸鹽（主要為PbSO4），這是因?yàn)闊煔庵泻兄^多的金屬氧化物蒸氣也就是PbO和煙塵，這樣的情況下，煙氣中的三氧化硫含量也會(huì)相對(duì)較低。由上可知，煙氣的溫度也會(huì)對(duì)三氧化硫的形成造成影響，如果將煙氣溫度控制在最佳溫區(qū)內(nèi)，還會(huì)進(jìn)一步抑制三氧化硫的生成，比如，在廢熱鍋爐到高溫電收塵器這段區(qū)域內(nèi)，加速煙塵的沉降，就能夠有效的取出煙塵中包含著的金屬氧化物，繼而就會(huì)降低三氧化硫的發(fā)生率。此外，因?yàn)榛蛸愄貭t煉鉛煙氣中二氧化硫的濃度較高，煙氣量相對(duì)較低，從造價(jià)和技術(shù)等方面考慮，通常會(huì)采取稀釋空氣的方法，限制煙氣的轉(zhuǎn)化，以此降低三氧化硫的發(fā)生概率。以某冶煉廠(chǎng)為例，為了讓煙氣中的φ（SO2）低于12%，保證氧硫比科學(xué)合理，特別采用了二轉(zhuǎn)二吸這種工藝方法來(lái)制酸，電收塵器在收塵降溫后稀釋空氣和煙氣結(jié)合，從而有效降低了三氧化硫的發(fā)生率。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基夫賽特爐煉鉛煙氣工藝項(xiàng)目具有著良好的發(fā)展前景，根據(jù)具體的工程項(xiàng)目，對(duì)基夫賽特爐煉鉛煙氣工藝中造成煙氣進(jìn)行分析，得到具體的分三氧化硫的發(fā)生率，能夠有助于相關(guān)企業(yè)確定基夫賽特爐煉鉛煙氣工藝的污水排放量和硫回收率等參數(shù)，繼而在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中合理的選擇具體的設(shè)備、管道等零部件，并且通過(guò)所得到的參數(shù)，展開(kāi)具體的操作、維修、管理等工作。

[1]田思雨,胡宇杰,王宇菲,等．基夫賽特爐搭配沉鐵渣煉鉛的熱力學(xué)分析與試驗(yàn)研究[J]．中國(guó)有色冶金,2017,46(3)：62-66．

[2]文平．浸沒(méi)式熔池熔煉處理鉛鋅渣工藝研究[D]．湖南工業(yè)大學(xué),2016．