有色冶炼烟气制酸工业现状及发展研究

有色冶炼烟气制酸工业现状及发展研究

曲俊月

沈阳有色冶金设计研究院辽宁110003

摘要：我国正在逐渐加强对有色金属基础工业的重视，现阶段含硫资源越来越紧张，所以关注有色冶炼烟气制酸工业的现状及其未来发展具有重要意义。冶炼烟气制酸在化工原料生产领域起着越来越重要的作用，因此在积极发展有色金属基础工业和含硫资源越来越紧张的前提下，探讨冶炼烟气制酸的现状和发展具有显著的意义。

关键词：有色冶炼；烟气制酸；工业现状发展

1、前言

根据我国有色金属工业的现状及其对未来发展趋势的预测，有色金属工业技术发展总的指导原则是：“以先进科学技术改造老企业，促进传统技术和装备现代化，有重点地发展高新技术产业，增加品种，提高产品质量和附加值”。近年来，有色金属的发展呈稳步上升态势，特别是大型企业在节能挖潜的基础上积极提高产能，因此烟气制酸的规模也在不断扩大。

2、我国冶炼烟气制酸现状

近年来，我国有色金属产量逐年增加，10种主要有色金属产量连续6年居世界第一。2008年我国硫酸产量（以H2SO4计）为598700kt，同比增长13%，其中硫磺制酸占总产量的46.6%，同比增长18.1%；冶炼烟气制酸占总产量的23.1%，同比增长13.9%；硫铁矿制酸占总产量的29.4%，同比增长5.3%；其他原料制酸占总产量的1.3%。2008年冶炼烟气制酸产量排名前10位的企业硫酸产量占到全国冶炼烟气制酸总产量的59.07%。

根据我国有色金属冶炼技术的发展状况，大型冶炼烟气制酸企业主要集中在铜冶炼企业，特别是采用闪速炉熔炼工艺的冶炼企业，其中，国内最大的冶炼烟气制酸企业为山东阳谷祥光铜业有限公司，其产量为700kt/a。随着冶炼工艺的改造及节能减排的实施，国内大型冶炼企业的硫酸产量均有不同程度地提高，如铜陵有色硫酸产量同比增长28.57%，江西铜业同比增长9.79%，云南铜业同比增长5.93%，大冶有色同比增长3.67%，金川集团同比增长27%，白银有色同比增长29.67%，中条山有色同比增长6.81%，葫芦岛有色同比增长15.42%。

3、近几年烟气制酸装置的特点

3.1装置大型化

在大力发展有色金属品种和产量的同时，烟气制酸装置的规模也在不断向大型化发展，不仅有效利用了资源，而且大大降低了吨酸的投资费用。国内几家大型冶炼厂在改进冶炼工艺的同时加大采用富氧熔炼力度，烟气二氧化硫浓度大大提高。

3.2生产工艺多样化

针对不同的冶炼烟气性质，可采用不同的制酸工艺。铜熔炼工艺国内外主要采用闪速炉、艾萨炉、诺兰达炉及三菱熔炼炉等，烟气条件较好，一般采用绝热增湿净化、两转两吸制酸技术。对于这些高浓度烟气，除采用高活性低温催化剂外，一些装置还设置了尾气处理系统，以进一步降低尾气排放浓度。如金隆公司在二吸塔后增设了一套湍冲洗涤脱硫装置，效果很好。

3.3设备性能优良化

随着生产技术的进步，劳动生产率的不断提高，生产厂家要求生产装置稳定可靠，能够保证长期连续运转，减少维修和停车次数。这一点对于有色冶炼系统更为重要，因为硫酸装置运行的不稳定性，不仅会影响熔炼系统的正常生产，还会对环境造成危害。为此近几年在生产实践中开发和应用了一些先进可靠的设备和材料，为酸厂的稳定运行提供了必要的保证。如气、液并流的石墨拱顶空塔、塔槽一体的全结构玻璃钢设备、导电玻璃钢电除雾器、雾化喷淋保护装置、大开孔率全瓷球拱及瓷条梁、塔槽联体结构干吸塔、自清洗管式分酸器、大蓄热量转化器、带滑动底座的不锈钢转化器、碟环式高效气体换热器、缩放管式空心环换热器等设备。此外，阳极保护酸冷却器和板式换热器得到了广泛的使用，代之以过去长期使用的铸铁排管冷却器；各种稀硫酸泵，如陶瓷泵、衬胶泵、高密度聚乙烯泵、合金泵等以及各种耐腐蚀的阀门和管道，如钢衬4F、钢衬PO、UVPC等也得到普遍应用，以代替铸铁酸泵、铸铁阀门及管道等；特别是具有国内知识产权的耐腐蚀合金钢已经在干吸塔中采用，浓酸管道已全部采用316L不锈钢，部分高温管道还采用了阳极保护技术。

4、发展

根据我国有色金属工业发展趋势，今后一段时间冶炼烟气制酸的重点将放在提高硫利用率、提高环保水平、提高资源综合利用率以及提高工艺装备水平和经济效益上。这些将是下世纪初摆在我们面前的任务。我们应当着眼两个方面：一是采取措施解决目前存在的主要问题；二是探讨冶炼烟气制酸的发展动态，确定今后的努力方向并予以实施。

（1）配合老企业改造，尤其是铅厂改造，提高硫的利用率，认真研究、消化已引进的各种先进技术和设备，并在此基础上创造和发展适合国情的专长技术，解决小铜厂、小铅厂冶炼烟气制酸问题。

（2）加强对硫酸生产中产生的污酸、污水、废渣的处理和回收利用的研究。污酸、污水处理技术，在基础的流程上，中外并无多少差别，在具体指标上我们逊色很多，这是由于我们对处理工艺流程研究不够深入透彻所致。在污酸、污水处理所产生的有害废渣的无害化处理和回收利用方面更显薄弱。从我国相关生产及三废处理情况来看，今后含有害成份的污酸、污水和废渣会越来越多，应及早着手开展这方面的研究工作。

（3）积极配合相关行业进行高性能、大型化、多品种的风机、泵、阀门、换热器等设备和优质触媒的开发和改进。

（4）有色金属冶炼的趋势向纯氧、富氧方向发展，我国有色冶炼也在逐步采用纯氧、富氧熔炼，由此产生的烟气特点为二氧化硫浓度较高或极高，而氧含量相对很低，这对制酸既是有利条件，同时，又存在一定的弊端。现在国内常用的方法是向系统内加入空气，以补充氧，将浓度调整到常规流程可以处理的范围。该方法会使处理的烟气量提高，设备投资增大，占地面积也增加，并使尾气总排放量增加，排放二氧化硫及三氧化硫的绝对量也增加。国外在这方面也在进行研究，比如用高温触媒处理高二氧化硫浓度烟气，或采用更多段的接触方法，这种方法国内也有人在进行论证和探索。国外还有将高浓度二氧化硫烟气进行深度冷冻，使部分二氧化硫液化，将烟气中二氧化硫浓度降到常规范围送去制酸。液化的二氧化硫可作产品出售，也可待系统烟气浓度降低或断气时再与空气混合成常规浓度的烟气送去制酸。它避免了稀释法装置庞大的问题，还通过冷冻回收的方法解决了深冷耗电高的问题。我们应当着手研究最经济、最可靠的处理超高浓度烟气的工艺方法。

（5）中国地域辽阔，资源分布和工业发展不平衡，国内的冶炼烟气二氧化硫几乎全部制成硫酸，而冶炼企业集中之处未必是硫酸的大市场，硫酸又是难于储存和运输的产品，它需要专用运输设备，而且返程空载，管理复杂，运输成本高。这已成为制约某些地区有色金属资源利用和发展的主要因素，虽然有很好的资源条件，但无法建厂，这在国内外已都有先例。这是一个十分困难，但必须解决的问题，要从技术、规划等方面进行全方位的研究，既要有很好的经济效益，又不能牺牲环境，而且要技术可靠，这样才能不受约束地发展一些地区的有色金属工业，同时也可以增加有色企业的抗风险能力。

5、结语

与世界发达国家相比，我国冶炼烟气制酸的总体装备水平已取得长足的进步，工艺技术和单系列规模基本与世界先进水平同步。我们已具备开发研究新工艺、新设备、新材料的能力，并拥有一批技术精、肯吃苦的行业队伍，相信在消化吸收引进技术和设备的基础上，通过同仁们的继续努力，我国的冶炼烟气制酸水平必将再上一个新的台阶。

参考文献：

[1]林河成.综合利用冶炼烟气生产硫酸[J].《矿山环保》，2001（2）：17～20.

[2]蒋继穆.我国冶炼烟气制酸进展及展望[J].《有色冶炼》，2003（1）：1～2.