冶金百科 | 铜冶金 - 制酸工艺

2023-09-06 10:02:23 来源：中冶有色技术网

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简介：常见的制酸工艺有哪些? 答：(1)硫化矿冶炼烟气制酸。以硫铁矿或者硫精矿为原料，经原料处理沸腾炉焙烧制取二氧化硫、炉气净化、二氧化硫转化成三氧化硫、吸收制成硫酸。(2)利用硫黄制硫酸。以硫黄为原料，经皮带运输到快速熔硫槽熔化，液硫通过机因甲制酸的硅度然烧艺流程是焖后经转化、吸收制硫酸。过机因用酸的硅要燃烧艺流程是熵后经。答：焙烧产生的烟气制硫酸主要有7个工序：原料工序、焙烧工序、净化工序、转化工序、干吸工序、排渣工序和成品工序。

制酸工艺

常见的制酸工艺有哪些?

答：(1)硫化矿冶炼烟气制酸。以硫铁矿或者硫精矿为原料，经原料处理沸腾炉焙烧制取二氧化硫、炉气净化、二氧化硫转化成三氧化硫、吸收制成硫酸。

(2)利用硫黄制硫酸。以硫黄为原料，经皮带运输到快速熔硫槽熔化，液硫通过机因甲制酸的硅度然烧艺流程是焖后经转化、吸收制硫酸。过机因用酸的硅要燃烧艺流程是熵后经

答：焙烧产生的烟气制硫酸主要有7个工序：原料工序、焙烧工序、净化工序、转化工序、干吸工序、排渣工序和成品工序。

烟气净化的目的及原则是什么?

答：焙烧工序产生的炉气中，含有氮气、二氧化硫、氧气、固态和气态的有害物质。炉气净化的目的是除去这些有害物质，减轻对后续工序的影响。

炉气净化的原则有以下3点：

(1)炉气中悬浮微粒的粒径分布范围广，在净化时应该分级逐段地进行，先大后小，先易后难;

(2)炉气中悬浮微粒是以固、液、气三种状态存在，质量相差比较大，在净化过程中按照微粒的轻重程度来进行，先固、液，后气体，先重后轻;

(3)对不同大小粒径的微粒，应选择相适应的有效的设备。

动力波洗涤的原理及作用是什么?

答：动力波洗涤的原理是：气体自上而下高速进入洗涤管，洗涤液经过特殊装置的喷嘴自下而上逆向喷入气流，气液两相高速逆向碰撞，形成一个高速湍流的泡沫区。由于两相高速湍流接触，接触表面积大，可以达到很高的洗涤效果。

动力波洗涤的作用：(1)进一步使炉气降温，部分水蒸气在酸雾表面冷凝，使得酸雾易脱除，有利于成品酸浓度的维持和提高;(2)可以提高电除雾的效

率;(3)脱除烟气中的有害杂质，有利于回收烟尘中的有价成分。

动力波洗涤工艺的特点是什么?

答：(1)采用动力波设备可以获得比空塔设备更高的效率，而且投资也更少;

(2)对微粒的捕集率高，可以有效地进行分级洗涤，用较低的费用得到较高的效率;

(3)允许气量波动范围大，对总的除尘效率影响不大;

(4)采用开孔喷嘴，减少喷出液体的雾化程度，有利于脱除烟气中的固体杂质。

什么是污酸，污酸的主要成分是什么?

答：在铜冶炼的制酸工艺流程中，经电收尘后的熔炼炉、转炉烟气，经过两段动力波洗涤器，产生的酸为污酸。污酸中主要成分有：硫酸、砷、铁、锌、铜、铅、钙、硒、铋、锑、镉、铼等元素。

污酸的性质是什么?

答：(1)成分复杂。污酸中含有铜、铅、钙、硒、铋、锑、镉等金属、非金属杂质，含量高低依矿物成分而定;

(2)酸度高。酸中硫酸的质量分数大多超过5%,部分甚至达到30%;

(3)砷含量高，大多以亚砷酸形式存在，脱除较为麻烦，经济效益不高。

目前污酸的处理方法有什么不足之处?

答：(1)污酸酸度高，中和剂消耗量大，同时产生大量的石膏渣，综合利用较困难;

(2)用石灰中和，污酸中的酸不能得到充分的利用，经济效益不高;

(3)有价金属难回收，污酸中有价金属品位不高，回收困难，白白浪费了资源;

(4)处理过程中产生砷酸钙和亚砷酸钙不稳定，易分解，容易对环境造成污染，不利于环境保护。

污酸中铼的回收现状是什么?

答：铼是一种极其稀缺而且分散的金属元素，多伴生于钼、铜、锌、铅等矿物中。铼能与钨、钼、铂、镍、钍、铁、铜等多种金属形成一系列合金，其中铼钨、铼钼、铼镍系高温合金是铼的最重要的合金，被广泛应用到航空航天、电子等工业部门。

铜冶炼过程中铼随高温烟气，经动力波洗涤，以高铼酸的形式赋存于污酸中。目前，针对污酸中铼的回收方式可分为两种：第一种是利用特定的靶向沉铼剂定向沉淀铼，得到铼精矿，再利用氧化浸出的方式分离制备得到铼产品;第种是利用树脂吸附污酸中的铼，经过洗脱得到富铼液，再经过一系列的分离提纯方法得到目标铼产品。

什么是砷滤饼、铅滤饼，要如何处理?

答：铜冶炼烟气主要成分为SO₂气体，另外夹带氧化铅、氧化砷等低熔点金属氧化物。烟气传输过程中，少部分SO2被氧化生成SO₃,在动力波洗涤过程溶于水形成稀酸，烟气中的铅微粒转化为硫酸铅沉淀，经斜板沉降、压滤得到铅滤饼。斜板沉降上清液继续进入硫化沉淀槽，通过硫化沉淀，污酸中砷、铼及其他少量重金属离子以硫化物形态沉淀，经压滤生成砷滤饼。

铅滤饼经过球团之后，可以作为炼铅厂提铅原料，生产出铅铋合金，回收其中的有价成分。

砷滤饼处理比较麻烦。砷是剧毒物，不同厂家对砷滤饼处理方法不一样。如紫金铜业，处理方法是将生产的砷滤饼出售给有资质处理砷的厂家，进行处理，实现资源化;江西铜业，将砷滤饼作为原料生产白砷(砒霜)后出售。砷滤饼是制酸过程中较难处理的一个产品，更好的处理方法有待进一步研究。

转化工序的原理及使用的催化剂是什么?

答：一般情况下，二氧化硫仅少量转化成三氧化硫，必须借助于催化剂起催化作用，被氧气氧化，生成三氧化硫，再用水吸收，即可得到硫酸。其反应式如下：

SO₂ + 1/20₂ = S0₃ (3-38)

SO₃ + H₂O = H₂SO₄ (3-39)

一般用催化剂V₂O₅作为该反应的催化剂。

干吸工序的原理和反应步骤是什么?

答：在化工生产中的吸收过程，一种是不明显的化学反应，为单纯的物理过程，称为物理吸收;另一种具有明显的化学反应的吸收过程，称为化学吸收。在生产硫酸的过程中，这两种吸收过程都存在，统称为三氧化硫的吸收。按式(3-40反应进行：

nSO₃+ H_₂O= H₂SO₄ + (n-1)S0₃ (3-40)

此吸收过程按以下五个步骤进行：(1)气体中SO₃从气相主体向界面扩散;

(2)穿过界面SO₃在液相中向反应区扩散;(3)与SO₃反应的水，在液相中向反

应区扩散;(4)SO3与水发生反应;(5)生成的硫酸向液相主体扩散。

干吸工艺的特点是什么?

答：(1)低位高效;

(2)串酸方式的设计，省去了成品酸脱吸系统，减少尾气中SO₂的浓度;

(3)泵槽加水型设计，使混酸更加均匀，减轻对设备的腐蚀;

(4)浓酸冷却器放在泵后，提高了传热效果，减小换热面积，缩短酸管道，降低工程造价。

什么是"二转二吸",它有什么优缺点?

答："二转二吸"是指在SO₂大部分氧化为SO₃以后，在一个中间吸收塔内先将SO₃吸收除去，然后使气体再一次通过催化剂床层，让尚未氧化的SO₂，进一步氧化为SO₃。最后，使气体通过最终吸收塔，将新生成的SO₃吸收除去。SO₂转化为SO₃是可逆反应。由于在第一阶段转化以后即将生成的SO₃吸收除去，有利于残余SO₂的进一步转化，从而使最终转化率可提高到99.7%以上。

二转二吸法的优点是保证了转化率和吸收率，降低物料消耗、污染排放。其缺点是工艺流程较复杂，层间换热、两次吸收增加了众多设备，设备和触媒投入比一转一吸高，成本较大。

影响吸收率的主要因素有哪些?

答：影响吸收率的因素主要有：用作吸收剂的硫酸浓度、吸收温度、循环酸量、设备结构和气流速度等。

(1)硫酸浓度。硫酸浓度过高，会使吸收塔内SO₃分压与进塔气体中SO₃分压相当，使吸收过程减缓甚至停止;浓度过低，SO₃与水反应生成硫酸的同时放出大量的热，形成酸雾，影响吸收效率，易造成设备的损坏。

(2)吸收温度。影响吸收温度的主要因素是酸温和气温。要选择合适的酸温及气温，提高SO₃吸收率。

(3)循环酸量。若酸量不足，填料表面不能充分湿润，影响传质，导致吸收率下降;若酸量过多，使得流体阻力变大，增加动力消耗。因此，需要选择合适的循环酸度。

(4)气流速度。若气体流速过快，动力的消耗增加，严重时会产生液泛现象，使气体中夹杂大量液体;气速过小，会使得设备利用率下降。

(5)吸收设备。要有足够的传质面积和性能优越的填料，按照规定流程操作，提高设备利用率，借以提高吸收率。

采用循环冷却水系统的弊端有哪些，如何解决?

答：采用循环冷却水后，会产生一系列的水质障碍，如水垢腐蚀、沉积物、菌藻类等，降低了换热效率，缩短了设备的使用寿命，增加维护工作量。

为解决这个问题，需要加入缓蚀剂、阻垢剂，加入后可以破坏垢体晶体的增长;吸附微小颗粒，避免析出;增大成垢化合物的溶解度;降低沉降速度;抑制阴、阳极过程，减少电腐蚀;在金属设备表面形成难溶性的膜，减少氧化腐蚀。利用此方法清洁水质，提高换热效率，延长设备使用寿命。