硫酸凈化工序的改造及稀酸的利用

戚永輝

（易門銅業(yè)有限公司，云南 玉溪 651100）

1 硫酸凈化工序改造與稀酸利用的重要性分析

傳統(tǒng)的水洗凈化爐氣工序和流程所排放的污染中含有大量的礦塵與硫酸，且還摻雜著氟和砷等有害物質(zhì)，如果直接進行污水排放，會嚴重影響周圍環(huán)境，一方面不利于環(huán)境保護工作的開展，另一方面會導(dǎo)致硫酸資源浪費，影響企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。

重視硫酸凈化工序的改造，積極利用半封閉酸洗工藝路線，將污染進行半封閉循環(huán)，洗滌液在循環(huán)過程中能夠?qū)⑺盏娜趸蜣D(zhuǎn)化成稀硫酸，有利于公司回收與再利用。通過改造硫酸凈化工序，強化稀酸的回收與利用，能夠促進硫酸生產(chǎn)企業(yè)治污成本得到極大降低，減輕工人工作強度和壓力，還能夠減輕對環(huán)境的污染，在一定程度上具備良好的經(jīng)濟效益、環(huán)保效益與社會效益，且對于企業(yè)的健康發(fā)展非常有利[1]。

2 硫酸凈化工序的改造研究

2.1 半封閉酸洗流程

本文主要是在水洗流程的基礎(chǔ)上對硫酸凈化工序進行改造，將其改造成為半封閉的酸洗流程。半封閉的酸洗流程沒有運用電除塵器，爐氣從旋風除塵器中出來時的溫度非常高，可達到400℃左右，礦塵質(zhì)量濃度可達25 g/m3。爐氣進入文丘里洗滌塔后，經(jīng)過稀酸洗滌后，溫度大幅降低，為65℃左右，一部分雜質(zhì)和礦塵也被除去，未除去的雜質(zhì)和礦塵經(jīng)過與分散的水滴進行碰撞、聚集成較大顆粒，被氣流帶入泡沫塔。泡沫塔會將爐氣中的氟、砷、礦塵等進行部分清除，泡沫塔出口的塵質(zhì)量濃度也會大幅降低，約為0.1 g/m3，酸霧的質(zhì)量濃度也會降低到0.2 g/m3，出塔的溫度也會降低到40℃左右，遠低于國家排放標準。爐氣出塔后會進入到電除霧器中將爐氣中殘余的礦塵、酸霧等除掉，再經(jīng)過干燥塔將水分去除，最后進入到轉(zhuǎn)化的工序和流程當中[2]。

2.2 稀酸循環(huán)工藝

稀酸的循環(huán)工藝主要有兩步，第一步是文丘里洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)，第二步是泡沫塔循環(huán)系統(tǒng)。兩種稀酸循環(huán)工藝不同，各自發(fā)揮著作用。

2.2.1 文丘里洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)

文丘里洗滌塔的循環(huán)系統(tǒng)是稀酸循環(huán)的第一步，其工藝流程主要是文丘里—脫吸塔—斜管沉降器—循環(huán)槽—循環(huán)泵，該循環(huán)系統(tǒng)是稀酸循環(huán)系統(tǒng)中絕熱增濕降溫的重要環(huán)節(jié)。在文丘里洗滌塔中，爐氣和沒有經(jīng)過冷卻的循環(huán)稀酸碰撞接觸以后，稀酸內(nèi)的水分被蒸發(fā)，爐氣溫度降低，濕度增加，但是熱量基本沒有被移除。運用絕熱蒸發(fā)，通過對爐氣中的余熱進行充分利用，能夠?qū)⒀h(huán)稀酸進行蒸發(fā)和濃縮，便于稀酸的回收與利用[3]。與此同時，由于酸的溫度較高，能夠加大三氧化二砷的溶解度，便于砷的有效脫除，有效地規(guī)避因結(jié)晶所導(dǎo)致的堵塞問題，也有利于三氧化硫轉(zhuǎn)成酸霧，便于脫吸二氧化硫。由于沒有電除塵器，爐氣的塵量較大，在循環(huán)稀酸洗滌液時會積累大量的氟、砷和礦塵等，當濃度達到一定程度時，不僅會對稀酸循環(huán)凈化能力產(chǎn)生影響，嚴重也會堵塞管道和設(shè)備，導(dǎo)致生產(chǎn)被迫暫?；蛘咄?。鑒于此，積極并及時處理污泥漿，將新鮮的水源補充進來，利用中和沉淀裝置將污泥漿沉淀達標后排放。文丘里洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)的工藝指標如表1所示。

2.2.2 泡沫塔的循環(huán)系統(tǒng)

工藝主要是泡沫塔—循環(huán)槽—循環(huán)泵—板式換熱器—泡沫塔。該循環(huán)的功能和作用主要是移熱與降溫。其工作原理主要是稀酸從循環(huán)泵出口出來以后進入冷卻塔，稀酸與冷卻塔中的冷卻水在板式換熱器中實現(xiàn)了熱量交換，在泡沫塔的頂部對被冷卻的稀酸進行淋降，并在泡沫塔內(nèi)和爐氣進行逆向接觸，以此來實現(xiàn)傳熱、傳質(zhì)，此時冷卻水會移走部分熱量，爐氣的溫度會得到有效降低，出塔時的溫度會降到40℃左右，也會清除大部分的氟、砷和礦塵等物質(zhì)。泡沫塔循環(huán)系統(tǒng)與板式換熱器的主要工藝指標如表2、表3所示。

表2 泡沫塔主要工藝指標

表3 板式換熱器主要工藝指標

總的來說，在稀酸循環(huán)系統(tǒng)中，文丘里洗滌塔發(fā)揮著降溫、絕熱蒸發(fā)的作用，泡沫塔則發(fā)揮冷卻、除熱的作用。文丘里洗滌塔中的洗滌酸液由于水分經(jīng)過絕熱蒸發(fā)后濃度會變大，泡沫塔中的洗滌酸液由于爐氣中的大量水蒸氣經(jīng)過冷卻變得更稀。為了能夠保持更加常規(guī)的操作條件，調(diào)節(jié)兩個循環(huán)系統(tǒng)的稀酸濃度及凈化工序的水平非常必要，將水加入泡沫塔循環(huán)槽中，把多出來的酸串到文丘里循環(huán)槽中，并把循環(huán)槽中多出來的酸引到磷酸工序中，將其作為原料來進行萃取。

3 稀酸回收利用分析

為了能夠更好地控制有害雜質(zhì)保持在國標范圍內(nèi)，要將新鮮的工藝水補充和置換進來，將多余的稀硫酸排出來，那么就會導(dǎo)致稀硫酸污水的產(chǎn)生，如果沒有經(jīng)過處理是不能排放的，需要經(jīng)過石灰的中和與沉降后，經(jīng)過處理的澄清液一部分達標后排放，一部分得到回收再利用。重視對稀酸的回收利用，一方面能夠減少硫資源的浪費，減輕對環(huán)境的污染，另一方面能夠節(jié)約石灰等資源，節(jié)約企業(yè)成本費用。

3.1 運用稀硫酸回收利用裝置

回收利用稀硫酸要采用耐腐蝕、耐酸堿的整體玻璃鋼結(jié)構(gòu)的過濾器，其使用壽命較長，耐用性更高。通過利用高分子吸附過濾技術(shù)，再輔助動態(tài)膜原理及深層過濾吸附相結(jié)合，大部分的懸浮物通過薄膜截留下來，然后通過深層濾床將剩下的懸浮物排除，使得排出的液體更清，保證懸浮物的去除率達到98%以上。但是在運用稀硫酸回收利用裝置時，要定期對設(shè)備進行保養(yǎng)，運用壓縮空氣進行反沖洗，保證過濾層不會出現(xiàn)結(jié)垢和堵塞的問題，保證其過濾效果長期有效。與此同時，經(jīng)過硫酸凈化工序后的稀硫酸從過濾器中留置一部分，經(jīng)過過濾后的清液會從設(shè)備中排出來輸送到磷酸裝置中。濃漿會從過濾器的下面排出，經(jīng)過澄清脫水后的污泥會運送到渣場進行處理。

3.2 稀硫酸回收利用工藝指標及流程

稀硫酸回收的工藝指標如表4所示。

硫酸凈化工序后輸送來的稀硫酸，將絮凝劑加入氣液分離罐以后，就能夠?qū)崿F(xiàn)氣液分離，稀硫酸經(jīng)過氣液分離后，從分離罐的下部排出過濾器，過濾后的清澈稀硫酸從過濾器的上部流出，存儲到頂部的清液槽中，清稀酸經(jīng)過清液泵輸送到磷酸銨裝置中。而過濾后的懸浮物經(jīng)過濃縮后從過濾器底部排出儲存到泥漿槽中，泥漿在泥漿槽中得到相應(yīng)處理。經(jīng)過處理后的干泥外送到渣場處理。

3.3 磷酸裝置的運行管理

磷酸裝置在正常運行過程中會回收利用15 m3/h的稀硫酸清液，按照硫酸生產(chǎn)企業(yè)的常規(guī)工藝和流程，磷酸裝置凈化稀硫酸能夠有效提升硫酸回收量，提升硫酸利用效率。而污水經(jīng)過過濾后會除掉大部分的礦塵，通過泵將其輸送到磷酸裝置中進行磷酸生產(chǎn)。當磷酸裝置短暫停工時，稀硫酸的污水可以通過石灰乳進行中和，等其pH 合格后進行沉降，澄清，將其儲存到事故池和沉降槽中。當磷酸裝置恢復(fù)工作或者生產(chǎn)以后，經(jīng)過處理后合格的水依然會被輸送到磷酸裝置中，不會排到外面，保證硫酸生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污水實現(xiàn)零排放，最大化地減少對環(huán)境的污染[4]。

3.4 磷酸萃取中稀酸的利用

凈化爐氣所應(yīng)用的稀酸，其質(zhì)量分數(shù)在9%～10%。一般情況下，在生產(chǎn)磷酸的過程中，100 t 的稀酸能夠萃取出1 t 的硫酸，還含有一部分礦塵和氟、砷等有害雜質(zhì)，這部分酸液被行業(yè)稱為廢酸。如果將廢酸利用起來，不僅能夠減輕對環(huán)境的污染，還能夠獲取一定的經(jīng)濟效益與社會效益。當前，常用的萃取磷酸的方法主要是稀酸沉淀后加入磷酸萃取槽中得以充分利用。將稀酸打入到一個φ20 cm×20 cm 的槽中，在槽內(nèi)能夠?qū)⑾∷嶂械牡V塵沉淀、去除，在槽內(nèi)還有利于對萃取槽的稀酸量進行調(diào)解。由于稀酸中含有大量的水分，會對源系統(tǒng)的水平衡予以破壞，那么必須采取一定的措施來調(diào)節(jié)水分，保持原系統(tǒng)的水平衡。常用的方法和措施主要是對礦漿的水分進行調(diào)節(jié)，降低現(xiàn)有礦漿的水分[5]。

4 結(jié)束語

由于硫酸在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的污水，而污水中含有大量的氟、砷和礦塵等物質(zhì)，該污水如果排放到污水處理廠，需要大量的石灰進行沉淀處理，既浪費資源又污染環(huán)境。為了能夠獲得更好的經(jīng)濟效益與環(huán)保效益，重視硫酸工序的改造與升級，注重稀酸的回收與利用，能夠獲得經(jīng)濟與環(huán)保的雙重效益。因此，在研究硫酸凈化工序時，對硫酸凈化工序進行調(diào)整與改造，從水洗流程到半封閉的酸洗流程進行改造，通過循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化及稀酸回收利用流程的升級，既能夠減輕污染物的排放，又能夠回收更多稀酸，幫助企業(yè)節(jié)約成本費用，減少對環(huán)境的污染和破壞，效果顯著。