硫酸生產(chǎn)過程中常常會產(chǎn)生大量的污酸，特別是有色金屬冶煉煙氣的制酸，由于含有重金屬離子，使其處理和利用更加困難。鋅焙燒煙氣經(jīng)過收塵后送入高效洗滌器洗滌煙氣中的三氧化硫和少量煙塵，產(chǎn)生的污酸含有少量鉛、鋅、鎘等重金屬離子以及氟、氯離子等，由于其含氟氯離子較高不能直接用于濕法鋅生產(chǎn)系統(tǒng)，又因含有重金屬離子也較難在制酸系統(tǒng)利用，為此企業(yè)不得不采用復雜的污酸處理工藝，使廢水達到國家標準外排，處理過程產(chǎn)生的廢渣也存在堆存和利用的難題。

一套年產(chǎn)10萬噸電鋅的系統(tǒng)可產(chǎn)酸濃（3-5）%的污酸近10萬m3。為降低污酸的處理成本，本文分析了煙氣中SO3的生成條件，提出了一些控制措施，并探討了氧化鋅吸附吸收SO3生成硫酸鋅的工藝可行性，進一步降低煙氣中的SO3濃度，達到從源頭降低污酸量的目的。

焙燒硫酸工藝簡述

鋅精礦入爐前首先根據(jù)成分、來源地等進行混合配料，用拋料機送入高溫沸騰焙燒爐內(nèi)，溢流焙砂從爐側流出，高溫煙氣從爐頂排出。生產(chǎn)中，沸騰層溫度一般控制在（930-950）℃。焙燒爐煙氣出口溫度一般在（800-900）℃。從爐頂排出的煙氣首先經(jīng)余熱鍋爐降溫，鍋爐出口溫度一般在（340~370）℃，再經(jīng)過旋風除塵、電除塵后溫度降至（250~300）℃,電除塵后的煙氣通過排煙機送高效洗滌降溫除塵，煙氣溫度降至（40-60）℃，在此產(chǎn)生大量污酸，洗滌后的煙氣送制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸。

硫化鋅精礦焙燒的實質是硫化物的氧化過程，參與焙燒反應的主要元素有Zn、S、O、Fe，焙燒產(chǎn)物有：溢流焙砂和煙塵、二氧化硫煙氣，主要反應有：

ZnS+1.5O2→ZnO+SO2 ①

ZnS+2O2→ZnSO4 ②

ZnO+Fe2O3→ZnO·Fe2O3 ③

SO2+ 0.5O2?SO3 ④

ZnO+SO3?ZnSO4 ⑤

反應④、⑤是可逆的放熱反應，低溫下向右進行，有利于三氧化硫和硫酸鋅的生成。

三氧化硫的生成條件及控制措施

一是三氧化硫的生成條件。煙氣溫度的影響：反應方程式④，△G0=-22600+21.36T,△G0≤0，即T≤1058K（785℃）時，煙氣中的SO2才可以轉化為SO3，也就是說SO3只有在鍋爐及其以后的收塵系統(tǒng)中才能生成。但從動力學看溫度在400—600℃之間時SO2轉化為SO3的速度更快，這也是硫酸生產(chǎn)的轉化溫度。煙氣中氧濃的影 響：由方程式④可知PSO3=KpPSO2P0.5O2，當溫度一定時，可認為Kp和SO2濃度是一常數(shù)，氧濃度的增加將有利于的SO3生成，控制煙氣中的氧濃度可減少SO3的生成。

催化劑的作用：資料顯示Fe2O3、Al2O3、V2O5、SiO2、煙塵等是余熱鍋爐煙氣中的催化劑，當余熱鍋爐積灰時，積灰的表面溫度隨積灰厚度的增加而上升，從而有利于SO2轉化成SO3，三氧化二鐵和煙塵對轉化所起的影響最為顯著。鋅焙燒的煙塵中一般含有(8—15)%的Fe2O3和(3—5)%SiO2,高煙塵率和高Fe2O3含量等解釋了鋅焙燒污酸量較其它一些金屬冶煉污酸量大的原因。

二是降低三氧化硫生成的控制措施。由上述分析看，煙氣溫度、氧濃度和煙塵中的Fe2O3等均對SO3生成量有一定影響。由于原料來源廣，入爐鋅精礦含鐵等不易控制，F(xiàn)e2O3等對SO2轉化為SO3的催化作用不作探討。從SO3易于生成的溫度看，SO3生成的大部分在鍋爐段，需重點控制鍋爐及鍋爐前的進氧量才能降低SO3的生成量；鍋爐煙氣中的氧：一是來自焙燒爐鼓入的空氣帶入，二是鍋爐和焙燒爐煙道接口處的漏風。鑒于上述情況，為降低鼓入空氣帶入的氧，在穩(wěn)定爐況的情況下，風料比由原來的1800-2000降低至1600-1700。查找從焙燒煙氣出口以及收塵系統(tǒng)漏風，首先對鍋爐爆破清灰系統(tǒng)進行了升級改造，減少了因人工輔助清灰開啟爐門帶進的冷空氣，也避免了鍋爐長時間積灰導致的溫度過高；再是對焙燒爐煙氣出口改造，減少漏風；三是對收塵系統(tǒng)查漏，重點對鍋爐進行密封、堵漏等，采取措施后污酸量略有降低。

氧化鋅吸收三氧化硫——硫酸鹽的生成

反應方程式⑤表明，在有SO3存在時，氧化鋅與SO3可以生成硫酸鋅。右圖可知：PSO2分壓升高時，硫酸鹽穩(wěn)定區(qū)增大，溫度低、SO3濃度高時，生成的硫酸鋅就越多。反應⑤和反應 ④的平衡關系決定了硫酸鹽生成的數(shù)量，硫酸鋅生成的條件與數(shù)量，取決于溫度與煙氣成分。表1為本公司焙燒各段產(chǎn)物中SSO4含量表。

由此可見，煙塵中的氧化鋅起到吸收SO3的作用，從檢測煙氣中的SO3含量看，從旋風收塵進口到電收塵出口SO3降低了5g/Nm3，即每天約有7.2t的SO3在旋風收塵和電收塵處生成硫酸鹽，硫酸鹽生成量的增加降低了煙氣中SO3含量，進而降低污酸量。

干法氧化鋅吸收SO3工藝探討

一是增加干法吸收SO3工序。利用ZnO吸收SO3的原理，在靜電除塵器后的煙氣中采用一種方式使氧化鋅與氣體中的SO3充分接觸生成硫酸鹽，再通過除塵設施對其回收，該煙塵可直接進濕法系統(tǒng)回收鋅，也可與鋅精礦混合返焙燒爐再次焙燒脫硫處理。鋅精礦焙燒工序球磨后的溢流焙砂具有含鋅高、SSO4含量低、粒度細比表面積大的優(yōu)點，可作吸收劑。從原理上看，采用干法氧化鋅吸收SO3可實現(xiàn)煙氣中SO3的高效脫除，但由于該方法尚未在鋅冶煉系統(tǒng)應用，還需進行工業(yè)試驗。

二是提高煙塵率，增加氧化鋅對SO3吸收。鋅焙燒系統(tǒng)的煙塵率大小與焙燒爐結構（如魯奇爐上部結構為擴大段，造成煙塵氣速減慢，煙塵沉降在爐內(nèi)，降低了煙塵率）、直線速度、煙氣出口負壓以及鋅精礦礦粒度、水分等有關。直線速度與煙氣出口負壓愈大，以及精礦含水分低、粒度細等都會使煙塵量大幅度增加。煙塵量的增加可吸收更多的SO3，考慮對設備的影響，未開展提高煙塵率的試驗。從兩臺焙燒爐投料最大差異看，1#爐投加有熔鑄工序磨細后的氧化鋅，2#爐只有鋅精礦，從長期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計看1#爐產(chǎn)出的混合焙砂含Sso4較2#爐產(chǎn)出的混合焙砂高0.1%，污酸量也低于2系統(tǒng)，這也證明煙塵量的增加有利于降低煙氣中的SO3濃度。據(jù)說國外焙燒爐采取低風料比操作，污酸酸度可降低至pH值2.0左右，資料顯示國外一些廠家的煙塵在60%以上，所以提高煙塵率可增加對煙氣中的SO3吸收，降低污酸產(chǎn)量。

生產(chǎn)控制角度：采取降低風料比、鍋爐爆破清灰升級改造和堵漏等方式，減少SO3生成量。再是煙塵中的氧化鋅對SO3的吸收大幅度降低了煙氣中SO3的含量，進而使污酸產(chǎn)量降低。

工藝探討：增加氧化鋅干法吸附吸收煙氣中的SO3工序，或是改進焙燒爐及其收塵系統(tǒng)的設計達到源頭降低污酸產(chǎn)量的目的，將是污酸減量化研究的一個方向。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”