3.1 二氧化硫炉气制取在线视频

各位同学好

本知识点

重点讲述

从硫铁矿

制二氧化硫炉气

的相关知识点

首先介绍一下硫铁矿的焙烧

中国的商品硫铁矿的含硫量

一般在30%到42%

有块状和粉状两种

焙烧之前需要进行干燥

粉碎

筛分等工序

才能够进行焙烧

整个硫铁矿的焙烧反应

如下面几个反应式所示

我们的原料通过焙烧与氧气反应

最终生成我们的三氧化二铁

同时释放大量热量

总反应方程式为

硫铁矿焙烧是一个强烈的放热反应

除了可以供给自身反应热的进行外

还需要移出反应余热

在实际工作过程中

硫酸生产所释放的余热

回收是我们一个重要的

能量节约利用的一个途径

在硫铁矿的焙烧速度方面

硫铁矿焙烧是一个典型的

气固非均相反应

反应平衡常数非常大

通常可以认为反应是彻底的

所以反应速度决定了生产能力

焙烧的反应速率与温度的关系

如下图所示

我们整个反应速率可以分成三个阶段

在460到560

摄氏度的时候为第一阶段

这个阶段中我们的斜率是比较大的

代表反应的活化能很大

随着温度的升高

反应速率增加得非常快

那么化学反应受到动力学的控制

也就是我们的速度控制

第二阶段为过渡阶段

是从560到720摄氏度这个阶段

反应速度受温度影响比较小

是比较平滑的

第三个阶段是大于720摄氏度的阶段

在这个阶段反应速度

随温度的升高再次增加

但是增加的幅度

相对于第一阶段而言

要较小一些

实验证明

第三阶段活化能较小

焙烧反应主要受

氧气的扩散的控制

焙烧副反应

和如何提高我们反应速度呢

焙烧过程中

由于三氧化二铁的催化作用

二氧化硫可以继续演化

生成三氧化硫

高温条件下

盐类会分解生成金属氧化物

与前面所生成的三氧化硫

再次生成各种硫酸盐的副反应

从而会降低整个硫的收率

所以焙烧阶段

生成三氧化硫是有害的

会后续的净化工序

产生很多的问题

为了减少副反应的进行

加快反应速度

是有效的一个措施

提高焙烧的速度的途径

有以下几点

第一点我们可以提高操作的温度

但大家一定要注意

我们虽然提高操作温度

但是不能把温度提高的太多

当温度太高的时候

会使炉内结疤

焙烧反而不能顺利的进行

通常我们选择的温度范围

在850到950摄氏度之间

第二条途径是减小硫铁矿粒度

矿石的粉碎 破碎

和我们的筛分

可以有效的粒度降下来

在这个过程中

可以减小焙烧反应的扩散阻力

增加接触面积

对第三阶段的速率

增加是非常有利的

第三个途径是增加空气

与矿粒的相对运动

从而加强传质过程

第四个途径

是提高入炉空气的氧含量

氧气作为反应的一种原料

那么提高氧气的含量

可以有效提高焙烧的

转化程度和反应速率

那么我们下面看一下

焙烧炉的结构及操作

焙烧工序的主要设备

有沸腾焙烧炉

废热锅炉

和电除尘器

等设备组成

我们沸腾焙烧炉

简称为沸腾炉

一个典型的沸腾焙烧炉

结构由右图所示

下部是我们的沸腾区

在这个沸腾区里面

我们进行进料

由空气将我们进料的矿粉

进行流化

在流化状态下

我们的空气和矿粉的相对速率

就会比较提高

从而提高我们的传输率

中部是扩散区

这地方是个锥形的结构

会是我们的空气和矿粉混合充分

并使大颗粒沉降下来

上部为焙烧空间

主要是我们的反应区

焙烧炉的空气流速

是一个非常重要的因素

通常我们焙烧炉的空气流速

的操作范围如下所示

实际的空气流速

要大于我们的流化流速

所谓的流化流速

就是我们进来的矿粉

能够处于流化状态的最低流速

同时实际的空气流速

要低于我们的溢出速度

溢出速度指的是

当速度达到溢出速度以上的时候

我们大量的矿粉都会随着我们气流

到我们的后段

这也是我们要避免的

那么焙烧炉的操作特点什么呢

在沸腾层主要是由加入的矿粒和

燃烧之后的矿渣构成

非流态化的静止床层

大概有600到800毫米左右

矿渣有一个溢流堰

保证我们焙烧之后的

矿渣能够有效地从

我们沸腾炉里面溢流出来

它的高度大概在0.9到1.5米左右

沸腾床操作

与矿渣的粒度是有关系的

气速控制在1到3米每秒的范围

温度控制在800到900摄氏度范围

炉上部空间温度

可以达到950摄氏度

随着破碎矿和浮选矿不同

炉气带出的矿灰

约50%到90%之间

燃烧热中约60%

以中压蒸汽进行有效的回收

约40%的热量

在沸腾床冷却管中回收

我们整个沸腾焙烧炉

具有以下特点

第一生产强度很大

每天每立方米可以生产

25到30吨的矿粉

硫的烧出率比较高

传热系数高

产生的炉气

二氧化硫浓度比较高

适用的原料范围非常广

结构简单

维修方便

但是它有不足之处

这种沸腾焙烧炉所产生的气体

所带的炉尘量非常大

炉尘量可以占到总的

烧渣的60%到70%

使我们除尘

净化系统负荷变大

同时

需要将硫铁矿粉碎至较小的粒度

需要高压鼓风机进行流化状态

动力消耗比较大

沸腾炉焙烧过程中会产生大量余热

炉气温度是850到950度

若直接进入我们

后期的净化系统

净化设备要求很高

直接冷却后净化

也很浪费我们的能源

所以在实际生产中

通常设置废热锅炉

来回收热量

产生中压蒸汽

使炉的温度降到350度以下

硫铁矿发热锅炉

的特性有以下几点

第一热气的含尘量很大

对于废热回收的这样一个设备

不要使我们的这个气体

直接冲击我们的锅炉管

会造成锅炉管的损坏

注意炉管之间

排列的间距比要大

防止粉尘沉降之后

把我们的锅炉管上面

形成大量积灰

降低其传热效率

第二

含流量很大

腐蚀性强

需要注意防止三氧化硫在

壁内与水蒸气冷凝

所以应采用较高副产蒸汽压力

饱和温度高于三氧化硫的露点

防止设备的腐蚀

第三

要防止炉气的泄漏

所造成的污染

和空气进入我们的炉内

沸腾焙烧

与废热回收的流程

设备流程简图

如下图所示

左上角是我们的进料

原矿粉通过我们的皮带

进入一个原矿粉的堆积料仓

如二所示

堆料仓之后在底下加入一个

圆盘给料器

通过给料器进入我们的沸腾炉的底部

通过鼓风机将气体从

沸腾炉的底部鼓进去

使进入的矿粉

处于流化状态

进行焙烧

焙烧之后所生成的大量的二氧化硫的气体

直接通过我们的设备

也就是废热锅炉

这个废热锅炉可以起到两部分的作用

第一个作用是使废热的热量

进行有效的回收

同时副产中压蒸汽

另外一个作用

它其实也是一个除尘室

可以使烧出的废渣

在沉降室的作用下

能够有效的去除我们的粉尘

在我们的这个废热锅炉的下面

有两个双闪阀

双闪阀的目的就是

有利于排除底下沉积下来的粉尘

为什么是两个双闪阀呢

因为在里面的气体

含有二氧化硫及少量三氧化硫

双闪阀的目的是

当上面的阀门打开的时候

上面的粉尘直接掉到

下一级的双闪阀里面去

此时我们再把上面的

双闪阀的阀门关掉

下面双闪阀在打开的时候

粉尘能够顺利地从废热锅炉流出

在这个过程中

由于两个阀门

同时只开了一个阀门

能够有效保证我们

二氧化硫和三氧化硫气体

不溢出我们的反应生成系统

那么通过我们的废热锅炉之后

我们剩余的二氧化硫气体

再经过旋风分离器

在进行气固分离作用

所有的废渣通过皮带输送

加一些喷水的作用

使其能够有效的防止

尘土飞扬的情况

最后去渣仓

下面我们来介绍几种焙烧方法

我们所采用的焙烧方法

主要是由硫铁矿的成分

和废渣的处理方式所决定的

一般有氧化焙烧

磁性焙烧

硫酸化焙烧

还有我们脱砷焙烧四种组成

一般情况下个月矿多采用氧化焙烧

首先 我们介绍氧化焙烧的过程

在氧化焙烧的过程中

我们需要控制氧气是过量的

使硫铁矿中的矿粉

完全氧化生成三氧化二铁

主要反应方程式如下所示

我们焙烧条件是控制

炉床温度在800到850摄氏度之间

炉顶温度控制在900到950度之间

炉底压力在10到15千帕

出炉气体所生成的二氧化硫

的含量在13%到15%之间

焙烧过程如下图所示

我们的硫铁矿矿粉

和空气混合进入沸腾焙烧炉

在焙烧之后

含有粉尘的二氧化物

硫炉气进入废热锅炉

进行热量的回收

同时部分的熔渣进行沉降

沉降之后

我们在采用旋风分离器

进行进一步除尘

再除尘之后

我们仍有部分的细小颗粒

在我们的气相中

这时候

我们采用电除尘方式

进行除尘

最后进入炉气的精制过程

这地方大家可以看到

我们除尘

采用三级除尘方式

首先第一级

应该是一个重力除尘方式

第二集是旋风除尘方式

第三集是电除尘方式

这里面电除尘方式

除尘的效果是最好的

但是能耗是最大的

所以大家在工程应用中

一定要注意每一种除尘方式

它的自身特点

可以有序的安排

他们的优先使用顺序

达到最好的除尘效果

同时降低我们的能耗

第二种焙烧方法是磁性焙烧

磁性非常特点是控制氧适当的过量

对于硫铁矿和磁铁矿

部分氧化生成四氧化三铁

反应方程式如下所示

焙烧后使渣中主要为磁性铁

作为我们炼铁的原料

其特点为

炉气中二氧化硫含量高

三氧化硫的含量比较低

是因为我们氧气过量是适当的

低品位硫铁矿

也可以得到较好的炼铁原料

其焙烧温度约900摄氏度左右

第三种是硫酸化焙烧

其控制条件为焙烧温度600到700摄氏度

空气过量1.5%到2%之间

使钴铜镍等金属生成硫酸盐

对于这种硫酸化焙烧

主要是回收我们

硫铁矿中所伴生的这种贵金属

然后再用水或稀硫酸

浸取铝焙烧物

分离出硫酸盐

从而获得某种金属

控制条件的目的

是获得较高的三氧化硫的组成

第四种非常方法

我们称之为脱砷焙烧

脱砷焙烧主要用于

含砷量比较大的硫铁矿

使砷以气体的形式

从我们的焙烧炉里面出来

并在后续的洗涤塔中进行除去

除了二硫化亚铁的反应外

还发生下列反应

主要是生成砷的单质气体

或硫化砷的气体

或者是我们的三氧化砷气体

如果氧气过剩的条件下

还会发生以下的反应

我们三氧化二砷跟过量氧气

可以生成五氧化二砷

这是作为一种固体性实在的

五氧化二砷和三氧化二铁

生产砷酸铁

也是固体形式存在的

这样会降低我们的脱砷率

所以脱砷焙烧要求低的氧气

和高的二氧化硫

通常采用二段焙烧的流程

第一段主要是用于脱砷的作用

第二段主要是烧尽

我们剩余第一段中没有

烧完的硫铁矿的作用

第一段焙烧温度控制在九百度

一段炉二氧化硫的含量约为20%

烧完剩余的渣在进入

二段焙烧

二段温度控制在800摄氏度左右

二段炉

二氧化碳含量约为10%

这地方二氧化碳的含量是有所降低的

是因为在二段焙烧过程中

我们要加入新鲜的空气

其中的氧气

作为二段炉的氧气来源

所以整个的二氧化硫含量有所降低

好各位同学

在硫酸生产工艺过程中的

二氧化硫炉气的制取

我们就讲到这里

谢谢大家