CN109210953B - 一种抑制镍冶炼烟气中三氧化硫浓度及污酸生成的方法 - Google Patents

Abstract

一种抑制镍冶炼烟气中三氧化硫浓度及污酸生成的方法，包括以下步骤：(1)将黄铁矿、黄铜矿或铜镍硫化矿磨细制成矿粉作为脱氧剂；(2)在镍冶炼过程中，监测上升烟道，当氧气体积百分比>3％时，以氮气为载气喷吹脱氧剂；(3)当上升烟道内的烟气中氧气体积百分比<0.1％时停止喷吹。本发明的方法通过脱氧剂消耗氧气，导致生成三氧化硫反应逆向进行，最终提高了余热锅炉效率、提高了脱汞效率、减少了设备的腐蚀，进而保证整个工艺流程的正常运行。

Description

一种抑制镍冶炼烟气中三氧化硫浓度及污酸生成的方法

技术领域

本发明属于有色金属冶金技术领域，特别涉及一种抑制镍冶炼烟气中三氧化硫浓度及污酸生成的方法。

背景技术

镍是所用元素中仅有的三个磁性金属之一，是组成许多磁性材料的成分，镍还能够与其他金属形成合金；镍的冶炼方法分为火法和湿法两种，我国目前硫化镍矿的冶炼工艺主要是火法冶炼，先将含镍的精矿进行造锍熔炼以获得镍锍，然后对镍锍进行吹炼以获得高镍锍，经磨浮分离后浇铸成阳极板，最后电解得到金属镍。

因为镍冶金的原料大部分是硫化矿，所以在造锍熔炼和转炉吹炼炼过程中会产生含大量SO₂的烟气；SO₂在整个工艺过程中会被氧化成SO₃，SO₃有很强的腐蚀性，是一种对冶炼工艺极具危害的气体，主要表现为以下几个方面：第一，SO₃通过烟道泄露将会在泄露处产生“蓝羽”，会对环境产生巨大影响；第二，当SO₃从炉内进入到余热锅炉以及电收尘后当温度降低到酸露点时，硫酸蒸汽将会冷凝下来，造成设备的低温腐蚀，其中SO₃浓度和H₂O浓度是影响酸露点的两个因素；第三，在脱汞过程中如果有SO₃存在时，SO₃会与汞产生竞争吸附，影响脱汞效率；第四，冶炼烟气中含有的SO₃会在净化工序中生成稀硫酸，产生含各种重金属的污酸，SO₃在烟气中的含量是影响污酸量生成的主要因素；污酸的无害化处理目前还是个难点；因此降低烟气中SO₃浓度对减少设备腐蚀、提高脱汞效率、提高余热锅炉效率有重大的意义。

鉴于以上危害，众多科研人员对控制烟气中SO₃的研究已有数十年，主要集中在燃煤电厂的烟气中，并取得了良好的成果；但是对有色冶炼烟气并未展开深入的研究，有色冶炼烟气不同于燃煤电厂的烟气，它主要有以下几个特征：烟气量大，成分复杂，二氧化硫浓度高；目前国内外对于控制镍冶炼烟气中SO₃浓度的研究并不多，还没有较好的方法来解决此问题。

发明内容

针对现有镍冶炼过程中烟气处理存在的上述问题，本发明提供一种抑制镍冶炼烟气中三氧化硫浓度及污酸生成的方法，在炉喉及余热回收锅炉之间的上升烟道中用氮气喷入黄铁矿、黄铜矿或铜镍硫化矿粉料，作为烟气中氧气的脱除剂，使生成三氧化硫的反应逆向进行，从而降低三氧化硫在烟气中的浓度，提高了余热锅炉效率和脱汞效率，减少设备腐蚀。

本发明的方法包括以下步骤：

1、将黄铁矿、黄铜矿或铜镍硫化矿磨细至粒径≤2000μm，制成矿粉；将矿粉作为脱氧剂备用；

2、在镍冶炼过程中，监测从冶炼炉的炉喉到余热回收锅炉之间的上升烟道，当上升烟道内烟气的氧气体积百分比>3％时，以氮气为载气，通过喷嘴向上升烟道内连续或间歇喷吹脱氧剂，脱氧剂与烟气逆向流动；

3、当上升烟道内的烟气中氧气体积百分比<0.1％时，停止喷吹脱氧剂。

上述方法中，脱氧剂的喷吹量按单位时间内脱氧剂中的硫化物与烟气中的氧气的摩尔比为1～5。

上述方法中，脱氧剂的喷吹速度为50～300m/s。

上述方法中，制成矿粉时如果矿粉中水的质量百分比>8％，则将矿粉烘干至水的质量百分比≤8％作为脱氧剂备用。

上述方法中，制成矿粉后，向矿粉中加入粒径≤2000μm的煤粉并混合均匀，然后作为脱氧剂备用；其中煤粉占矿粉总质量的5～8％。

上述方法中，当间歇喷吹脱氧剂时，每分钟内20～40s喷吹脱氧剂，其余时间仅喷吹载气氮气。

上述方法中，经喷吹脱氧剂后，从余热锅炉排出的烟气中SO₃体积百分比≤0.08％。

采用黄铁矿、黄铜矿或铜镍硫化矿(或其与粉煤的混合物料)来抑制镍冶炼过程烟气中三氧化硫浓度的原理是：二氧化硫和氧气生成三氧化硫是个可逆反应，氧气是生成三氧化硫的必要条件，通过采用向烟道中喷入脱氧剂消耗烟气中的氧气，一方面抑制二氧化硫和氧气生成三氧化硫反应正向进行，另一方面促使三氧化硫分解，并吸收三氧化硫分解所释放的氧气。

本发明的方法通过实时监测各个工艺中的氧含量，当氧含量达到预设值后，使脱氧剂在通过喷射的方式进入烟气，脱氧剂在烟气中以细小粉末的形式分布，通过与氧气进行反应来消耗烟气中的氧气；当氧气浓度降低后，导致生成三氧化硫反应逆向进行，最终提高了余热锅炉效率、提高了脱汞效率、减少了设备的腐蚀，进而保证整个工艺流程的正常运行。

具体实施方式

本发明实施例中采用EPA method 8A中的控制冷凝法检测烟道中的SO₃含量。

本发明实施例中采用的黄铁矿为市购产品，按质量百分比含Fe 25～35％，S 30～45％，SiO₂<10％，CaO<10％。

本发明实施例中采用的黄铜矿按质量百分比含Fe 20～30％，Cu 10～35％，S 25～35％，SiO₂<10％，CaO<10％。

本发明实施例中采用的铜镍硫化矿按质量百分比含Fe 20～35％，S 20～35％，SiO₂<10％，CaO<5％，MgO<10％。

本发明实施例中采用的煤粉按质量百分比含固定碳>60％，水分<5％。

本发明实施例中的烟气为硫化镍矿冶炼过程中产生的烟气，其SO₂的体积百分比为10～50％，N₂的体积百分比为10～60％。

本发明实施例中载气氮气的体积流速为500mL/s。

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例1

将黄铁矿磨细至粒径≤2000μm，制成矿粉；制成矿粉时矿粉中水的质量百分比>8％，将矿粉烘干至水的质量百分比≤8％；制成矿粉后，向矿粉中加入粒径≤2000μm的煤粉并混合均匀，然后作为脱氧剂备用；其中煤粉占矿粉总质量的5％；

在镍冶炼过程中，监测从冶炼炉的炉喉到余热回收锅炉之间的上升烟道，当上升烟道内烟气的氧气体积百分比>3％时，以氮气为载气，通过喷嘴向上升烟道内连续喷吹脱氧剂，脱氧剂与烟气逆向流动；脱氧剂的喷吹量按单位时间内脱氧剂中的硫化物与烟气中的氧气的摩尔比为1；脱氧剂的喷吹速度为50m/s；

当上升烟道内的烟气中氧气体积百分比<0.1％时，停止喷吹脱氧剂；经喷吹脱氧剂后，经过余热回收锅炉排出的烟气中SO₃体积百分比0.07％，污酸量大幅减少，烟道基本无腐蚀现象。

实施例2

将黄铜矿磨细至粒径≤2000μm，制成矿粉，矿粉中水的质量百分比≤8％；制成矿粉后，向矿粉中加入粒径≤2000μm的煤粉并混合均匀，然后作为脱氧剂备用；其中煤粉占矿粉总质量的8％；

在镍冶炼过程中，监测从冶炼炉的炉喉到余热回收锅炉之间的上升烟道，当上升烟道内烟气的氧气体积百分比>3％时，以氮气为载气，通过喷嘴向上升烟道内连续喷吹脱氧剂，脱氧剂与烟气逆向流动；脱氧剂的喷吹量按单位时间内脱氧剂中的硫化物与烟气中的氧气的摩尔比为3；脱氧剂的喷吹速度为200m/s；

当上升烟道内的烟气中氧气体积百分比<0.1％时，停止喷吹脱氧剂；经喷吹脱氧剂后，经过余热回收锅炉排出的烟气中SO₃体积百分比0.08％，污酸产生量较少，而且无烟道腐蚀现象。

实施例3

将铜镍硫化矿磨细至粒径≤2000μm，制成矿粉，其中水的质量百分比≤8％；制成矿粉后不加入煤粉，直接作为脱氧剂备用；

在镍冶炼过程中，监测从冶炼炉的炉喉到余热回收锅炉之间的上升烟道，当上升烟道内烟气的氧气体积百分比>3％时，以氮气为载气，通过喷嘴向上升烟道内间歇喷吹脱氧剂，脱氧剂与烟气逆向流动；脱氧剂的喷吹量按单位时间内脱氧剂中的硫化物与烟气中的氧气的摩尔比为5；脱氧剂的喷吹速度为300m/s；当间歇喷吹脱氧剂时，每分钟为一个循环，一分钟有20～40s喷吹脱氧剂，其余时间仅喷吹载气氮气；

当上升烟道内的烟气中氧气体积百分比<0.1％时，停止喷吹脱氧剂；经喷吹脱氧剂后，经过余热回收锅炉排出的烟气中SO₃体积百分比0.04％，污酸产生量较少，而且无烟道腐蚀现象。

Claims (1)

1.一种抑制镍冶炼烟气中三氧化硫浓度及污酸生成的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将黄铁矿、黄铜矿或铜镍硫化矿磨细至粒径≤2000μm，制成矿粉；制成矿粉后，向矿粉中加入粒径≤2000μm的煤粉并混合均匀，然后作为脱氧剂备用；其中煤粉占矿粉总质量的5~8%；黄铁矿按质量百分比含Fe 25~35%，S 30~45%，SiO₂<10%，CaO<10%；黄铜矿按质量百分比含Fe 20~30% ，Cu 10~35% ，S 25~35%，SiO₂<10%，CaO<10%；铜镍硫化矿按质量百分比含Fe 20~35%，S 20~35%，SiO₂<10%，CaO<5%，MgO<10%；

（2）在镍冶炼过程中，监测从冶炼炉的炉喉到余热回收锅炉之间的上升烟道，当上升烟道内烟气的氧气体积百分比>3%时，以氮气为载气，通过喷嘴向上升烟道内连续或间歇喷吹脱氧剂，脱氧剂与烟气逆向流动；其中脱氧剂的喷吹量按单位时间内脱氧剂中的硫化物与烟气中的氧气的摩尔比为1~5；脱氧剂的喷吹速度为50~300m/s；当间歇喷吹脱氧剂时，每分钟内20~40s喷吹脱氧剂，其余时间仅喷吹载气氮气；

（3）当上升烟道内的烟气中氧气体积百分比<0.1%时，停止喷吹脱氧剂；经喷吹脱氧剂后，进入余热锅炉的烟气中SO₃体积百分比≤0.08%。