镍闪速熔炼系统制酸烟气单质硫析出原因及对策

1、doi： 10.3969/j.issn.1007-7545.2018.02.011镍闪速熔炼系统制酸烟气单质硫析出原因及对策高宏伟，张威（金川集团股份有限公司镣冶炼厂，甘肃金昌737100）摘要：详细分析镣闪速熔炼系统制酸烟气中单质硫的析出，探索出了闪速炉在正常生产条件下较佳的控制参数， 并通过合理的补氧改造措施，杜绝了因化工制酸系统析出单质硫带来的生产中断，使闪速炉在高负荷生产时保 持稳定运行。关键词：镣闪速炉；制酸；单质硫中图分类号：TF815文献标志码：A文章编号：1007-7545（2018）02-0000-00Cause and Countermeasure fOr Precipit

2、ation of Elemental Sulfur from Acid-MakingSmoke of Nickel Flash SmeltingGAO Hong-wei, ZHANG Wei(Nickel Smelter, Jinchuan Group Co., Ltd, Jinchang 737100, Gansu, China)Abstract： Precipitation of elemental sulfur from acid-making smoke of nickel flash smelting was analyzed. Optimal controlling paramet

3、ers of flash furnace under normal production conditions were explored. Through reasonable oxygenating transformation, production interruption by separation of elemental sulfur from acid system is completely eradicated, and flash furnace keeps stable running under high load production.Key words： nick

4、el flash furnace; acid-making; elemental sulfur闪速炉属于悬浮熔炼炉，处理的是混合铜镣硫化干精矿。在正常生产过程中，含氧45%70%的富氧空气与 干精矿、粉煤、熔剂、烟灰在反应塔中充分混合后完成反应。反应后的高温熔体进入到沉淀池、贫化区进一步 实现低镣铳与炉渣的分离，并对炉渣中部分金属氧化物进行贫化与还原。生产过程中，通过料管向沉淀池、贫 化区添加一部分还原剂（块煤）和熔剂（石英石、石灰石）。烟气冷却收尘后进入制酸系统1。2015年至2016年，化工制酸系统相继有单质硫析出，最严重时化工系统电除雾、干燥塔、风机叶轮均有 不同程度的积硫（图1为201

5、5年制酸系统电除雾器内部的积硫情况），造成系统被迫停车。为避免化工析出单 质硫带来的生产中断，近两年来车间技术人员对现场生产参数及烟气相关数据进行分析，最终明确了问题的主 要原因并制定了相应的措施，制酸系统单质硫析出的问题得以解决，为闪速炉高负荷生产提供有力保障。图1 2015年制酸系统积硫情况Fig.1 Sulfur stacking in acid system in 20151单质硫析出的原因分析1.1闪速炉系统烟气情况闪速炉系统冷修后设计烟气量如表1所示。表2是2015年实测的闪速炉在投料量80 t/h的烟气数据。收稿日期：2017-10-11作者简介：高宏伟（1986-），男，甘肃金

6、昌人，工程师.表1闪速炉系统制酸烟气量及成分Table 1 Smoke volume and composition of flash furnace acid system名称-烟气成分/%标态烟气量/(m3 , h-1)SO2SO3O_CO2NH2O闪速炉17.170.148.128.6362.253.6773 773.96转炉5.550.0612.220.0379.952.1986 987.38贫化电炉2.35018.003.5071.704.4516 150.59混合烟气量9.9650.08611.1663.66372.2912.829176 911.93表2闪速炉烟气测试数据Tabl

7、e 2 Test data of flash furnace smoke测点烟气温度烟道 静压/Pa烟气平均 流速/(m s-1)烟气量/(m3 h-1)CK标态1327600-12013.33150 70656 160人字烟道2326599-11013.44151 87356 696出口3327600-12013.22149 40155 674平均327600-11713.33150 66056 1771286559-2808.2875 79430 258闪速炉1#2287560-2908.4677 42630 851收尘出口3286559-2808.1074 19929 621平均2865

8、59-2838.2875 80630 2441290563-2707.7771 15228 207闪速炉2#2289562-2607.5869 37627 555收尘出口3290563-2807.9572 82728 867平均290563-2707.7771 11828 210表2三组数据取平均值后，闪速炉电收尘器出口实际制酸烟气量仅为58 453 m3/h(标态，下同)，远达不到 73 773.96 m3/h的设计烟气量。因此，造成闪速炉系统负压过低，闪速炉时常处于微正压的状态，正常的漏风不 能保证，无法从沉淀池及贫化区抽入冷空气，使得残氧浓度偏低。1.2原因分析铜镍硫化矿物相中的高价硫化

9、物主要有黄铜矿、镍黄铁矿、黄铁矿和磁黄铁矿4种。在反应塔、熔池的高 温(1 0001 500 K)下，这些高价硫化物相离解成稳定的低价硫化物，并放出气态硫(即单质硫)23：3Ni Fe S =5Ni S+12FeS+So54 83 222CuFeS2=Cu2S+2FeS+1/2S22心2=2FeS+S2因此，产生单质硫的根本原因是高价硫化物的热离解3。闪速炉反应塔空间温度约为1 350 C，熔池温度在 1 200 C以上，干精矿等混合物料从单喷嘴进入反应塔后5 s左右即完成反应并落入熔池，在此过程中，都会有 单质硫的生成。反应塔中喷入富氧空气，矿物离解后会进一步发生反应(1 500 K)，但优

10、先进行的是碳的完全燃 烧与FeS氧化，其次才是单质硫的氧化3。由于单质硫的沸点囹为444.5 C，所以熔池中分解产生的单质硫为气 态，且很容易从熔池中逸出，因此单质硫的氧化反应主要在烟气中进行。烟气从反应塔经过沉淀池、上升烟道 进入余热锅炉至制酸系统，温度逐渐下降，在此过程中，当单质硫不再进一步被氧化，烟气温度低于单质硫沸 点时，单质硫即会析出。2单质硫的析出控制措施优化工艺调控，在考虑生产任务正常完成的前提下，适当降低生产负荷或者提高总风量，提高二次风富氧 浓度，以保证制酸烟气中的残氧浓度，进而降低烟气中单质硫析出的几率。另一方面，为解决烟气中残氧偏低的问题，车间技术人员经过两次现场实践，摸

11、索了一种较好的补氧方式， 图2为闪速炉沉淀池补氧工艺配置图。氧气管道入炉位置选择在沉淀池拱顶靠近上升烟道区域（见图2圆圈）， 分出三根089 mm的管道进入炉内。这样可减轻由于炉内局部氧气浓度集中，造成烟气中的可燃气体二次燃烧 对侧墙、沉淀池拱顶以及上升烟道平顶的烧损，提升炉窑运行的安全性及稳定性；同时实践证明，沉淀池补氧 后，锅炉产汽量上升约34 t/h，月多产蒸汽2 000余吨，经济效益显著。另外车间针对冶炼烟气残氧浓度，安装了一套残氧浓度实时连续监测仪，对沉淀池补氧量及工艺控制参数 进行即时调整。图2沉淀池氧气管道入炉位置Fig.2 Position of oxygen pipeline in settling basin3结语闪速炉熔炼过程中生成的单质硫为气态，且很容易从熔池中逸出，迅速进入高温烟气中氧化，要避免烟气 中单质硫的析出必须控