劉永龍，鄭小娜

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司銅業(yè)公司，甘肅白銀 730900)

白銀有色集團(tuán)股份有限公司銅業(yè)公司（以下簡(jiǎn)稱白銀銅業(yè)）白銀爐、轉(zhuǎn)爐煙氣制酸系統(tǒng)于2007年投產(chǎn)。為了進(jìn)一步改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、更好地適應(yīng)市場(chǎng)需求，提高經(jīng)濟(jì)效益，2011年配套白銀爐產(chǎn)能提升，白銀銅業(yè)對(duì)制酸系統(tǒng)進(jìn)行了擴(kuò)能改造，硫酸產(chǎn)能由原設(shè)計(jì)的312 kt/a提升至546 kt/a，其中發(fā)煙硫酸的產(chǎn)能 70 kt/a。

w(H2SO4)105%發(fā)煙硫酸中三氧化硫和硫酸處于半聚合狀態(tài)，極易解離釋放出三氧化硫氣體，三氧化硫氣體與空氣中的水蒸氣化合成硫酸的細(xì)小露滴而冒煙，形成硫酸霧[1]。發(fā)煙硫酸系統(tǒng)硫酸霧一般產(chǎn)生于循環(huán)槽、儲(chǔ)罐及裝酸點(diǎn)，尤其當(dāng)發(fā)煙硫酸有激烈的流動(dòng)或者碰撞時(shí)，容易有大量硫酸霧外逸。在汽車(chē)裝酸過(guò)程中，很難保證發(fā)煙硫酸裝車(chē)系統(tǒng)的密閉性，會(huì)揮發(fā)出大量硫酸霧。硫酸霧具有極強(qiáng)的腐蝕性，會(huì)對(duì)環(huán)境中的水、土壤和空氣等造成污染，嚴(yán)重影響周邊環(huán)境和人體健康，而且造成物料浪費(fèi)。

為了解決硫酸霧問(wèn)題，白銀銅業(yè)技術(shù)人員在發(fā)煙硫酸裝車(chē)系統(tǒng)增設(shè)1套硫酸霧處理裝置，對(duì)裝車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生的三氧化硫氣體及硫酸霧進(jìn)行回收處理，實(shí)際運(yùn)行效果明顯。

1 發(fā)煙硫酸生產(chǎn)及裝車(chē)

白銀銅業(yè)現(xiàn)主要生產(chǎn)游離三氧化硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～25%的發(fā)煙硫酸，其生產(chǎn)方式為吸收法。是在w(H2SO4)98%硫酸吸收塔前設(shè)置發(fā)煙硫酸吸收塔，以游離三氧化硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～25%的發(fā)煙硫酸吸收轉(zhuǎn)化后φ(SO3)為 7%～10%的氣體，同時(shí)向循環(huán)酸中補(bǔ)加w(H2SO4)98%的濃硫酸，使其濃度保持不變。

合格的發(fā)煙硫酸由發(fā)煙硫酸輸送泵通過(guò)約700 m長(zhǎng)的輸送管線輸送至發(fā)煙硫酸儲(chǔ)罐中，根據(jù)銷(xiāo)售需求，對(duì)酸罐汽車(chē)或火車(chē)裝酸口進(jìn)行裝車(chē)。

2 存在問(wèn)題

裝車(chē)系統(tǒng)主要存在的問(wèn)題為：①輸酸管線過(guò)長(zhǎng)，易堵塞；②裝酸管口與汽車(chē)裝酸口無(wú)法形成密閉空間，導(dǎo)致在裝車(chē)過(guò)程中有大量煙氣外逸；③發(fā)煙硫酸生產(chǎn)及裝車(chē)的負(fù)壓系統(tǒng)負(fù)壓不高，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差。

由于上述原因，造成三氧化硫氣體外逸。以最大載重量30 t的汽車(chē)裝酸槽車(chē)為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，三氧化硫氣體外逸量約為100 t/a。因此，發(fā)煙硫酸裝車(chē)系統(tǒng)外逸的硫酸霧不但造成浪費(fèi)，而且對(duì)大氣的污染極其嚴(yán)重，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造。

3 改造措施

3.1 改造方案

根據(jù)發(fā)煙硫酸裝車(chē)系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題，技術(shù)人員從系統(tǒng)設(shè)施的密閉性方面對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造。方案如下：

1）由于裝酸的位置距離生產(chǎn)區(qū)距離較遠(yuǎn)，且發(fā)酸的時(shí)間均在白天，與w(H2SO4)98%濃硫酸裝車(chē)同步，可不斷補(bǔ)充新鮮硫酸，解決循環(huán)酸濃度逐步升高而影響吸收的問(wèn)題。

2）在負(fù)壓下進(jìn)行裝車(chē)，能徹底消除煙氣外逸。使用風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)負(fù)壓條件，使用金屬耐酸軟管來(lái)實(shí)現(xiàn)槽車(chē)排氣口與負(fù)壓總管的連接，裝卸方便。

3）由于三氧化硫和水反應(yīng)放出熱量，形成硫酸霧，不利于吸收。用w(H2SO4)98%濃硫酸吸收三氧化硫生成發(fā)煙硫酸則不會(huì)形成硫酸霧，故選用w(H2SO4)98%濃硫酸進(jìn)行吸收。

綜上分析，適合采用吸收塔的形式進(jìn)行吸收，設(shè)置吸氣罩和抽風(fēng)機(jī)（低壓），將裝車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生的三氧化硫氣體通過(guò)吸氣罩、抽風(fēng)機(jī)收集，然后通過(guò)1個(gè)專用的吸收塔對(duì)三氧化硫氣體進(jìn)行吸收處理。該方法可以不受生產(chǎn)系統(tǒng)的影響，獨(dú)立操作。具體改造方案的流程見(jiàn)圖1。

3.2 設(shè)備選擇

圖1 改造后工藝流程

根據(jù)目前發(fā)煙硫酸裝車(chē)時(shí)最大的外逸煙氣量為700 m3/h的情況，按液氣比為0.005∶1.000的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了硫酸霧吸收塔，其吸收液的循環(huán)量為 5 m3/h，吸收處理后酸霧排放質(zhì)量濃度要求小于 30 mg/m3。根據(jù)要求對(duì)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行選擇，具體選擇如下：

1）抽氣風(fēng)機(jī)2臺(tái)（1開(kāi)1備），采用聚四氟乙烯材質(zhì)，風(fēng)量為 565～1 178 m3/h，壓力為 1.5 kPa，功率為1.1 kW。該設(shè)備的作用是為系統(tǒng)創(chuàng)造負(fù)壓條件。

2）硫酸霧吸收塔1臺(tái)，材質(zhì)為Q235A，規(guī)格為φ0.6 m×4.2 m，料層高度 3.0 m，并在煙氣尾氣排放前增設(shè)酸霧捕沫器1套。該設(shè)施的作用是利用w(H2SO4)98%濃硫酸對(duì)煙氣進(jìn)行吸收再利用，使外排煙氣達(dá)標(biāo)排放。

3）硫酸霧吸收塔循環(huán)泵2臺(tái)（1開(kāi)1備），要求為耐濃硫酸無(wú)泄漏磁力泵，流量為15 m3/h，揚(yáng)程為10 m。該設(shè)備的作用是將w(H2SO4)98%濃硫酸在酸霧吸收塔內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，以便對(duì)酸霧進(jìn)行吸收再利用。

4）配置相應(yīng)的電動(dòng)開(kāi)關(guān)蝶閥及若干電氣儀表，材質(zhì)為增強(qiáng)聚丙烯。其中需要2臺(tái)電動(dòng)開(kāi)關(guān)蝶閥，一個(gè)是放酸管道用，另一個(gè)是補(bǔ)充酸管道用。

連接管道材質(zhì)是鋼骨架復(fù)合管，更好地保證裝置的耐腐蝕性和耐壓性。

3.3 自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)

將抽氣風(fēng)機(jī)、酸霧吸收塔泵、酸補(bǔ)充電動(dòng)閥及放酸電動(dòng)閥四者之間通過(guò)時(shí)間繼電器、接觸器的邏輯控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)酸霧良好吸收的作用，達(dá)到環(huán)保要求。具體邏輯控制關(guān)系如下[2]：

1）當(dāng)進(jìn)行發(fā)煙硫酸裝車(chē)時(shí)，按下控制柜上開(kāi)（ON）按鈕，抽氣風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，酸霧吸收塔泵啟動(dòng)，新增酸補(bǔ)充管道電動(dòng)球閥開(kāi)；延時(shí)5 s后新增放酸管道電動(dòng)球閥開(kāi)。

2）當(dāng)結(jié)束發(fā)煙硫酸裝車(chē)時(shí)，按下控制柜上關(guān)（OFF）按鈕，新增放酸管道電動(dòng)球閥關(guān)；延時(shí)40 s后抽氣風(fēng)機(jī)停，酸霧吸收塔泵停，新增酸補(bǔ)充管道電動(dòng)球閥關(guān)。

4 改造效果

改造后，發(fā)煙硫酸裝車(chē)系統(tǒng)的酸霧處理裝置運(yùn)行良好，基本解決了發(fā)煙硫酸在裝車(chē)過(guò)程中揮發(fā)出大量酸霧的問(wèn)題。通過(guò)檢測(cè)，外排的酸霧質(zhì)量濃度均小于 30 mg/m3。

該次改造主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）通過(guò)對(duì)發(fā)煙硫酸裝車(chē)情況調(diào)查和物料衡算，可回收約100 t/a的三氧化硫，按目前濃硫酸價(jià)格240元/t計(jì)算，每年可創(chuàng)造2.4萬(wàn)元的直接經(jīng)濟(jì)效益。

2）發(fā)煙硫酸裝車(chē)系統(tǒng)外逸煙氣治理，解決了裝車(chē)設(shè)施周?chē)皬S區(qū)酸霧污染問(wèn)題，改善了大氣質(zhì)量，有利于清潔生產(chǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，該套裝置運(yùn)行平穩(wěn)。發(fā)煙硫酸是冶煉工業(yè)的附屬產(chǎn)品，其附加值高，效益好，有一定的市場(chǎng)價(jià)值和空間。通過(guò)在原有發(fā)煙硫酸裝車(chē)系統(tǒng)中增加必要的設(shè)備設(shè)施，回收裝車(chē)系統(tǒng)外逸的硫酸霧，達(dá)到環(huán)境治理的同時(shí)，也提高了經(jīng)濟(jì)效益。