第七章 硫酸課件

概

述硫鐵礦制取二氧化硫爐氣爐

氣

的

凈

化

與

干

燥二

氧

化

硫

的

催

化

氧

化三

氧

化

硫

的

吸

收

及

尾

氣

處

理第

一

節(jié)第二節(jié)第

三

節(jié)第

四

節(jié)第

五

節(jié)第

七

章

硫

酸稱為發(fā)煙硫酸

其含量表示為

游離S0,或總S0?/總質(zhì)量98

%的硫酸100kg其各項(xiàng)組成：

H?SO?

的質(zhì)量：98

總質(zhì)量：100SO?

的質(zhì)量：80

H?O

的質(zhì)量：20發(fā)煙硫酸由于SO,

蒸氣壓較大，暴露在空氣中能釋放出SO,

與空氣中的水蒸氣迅速結(jié)合凝聚成酸霧。發(fā)煙硫酸因而得名。一、■

硫酸

(H?SO?

)

合的化學(xué)物質(zhì)。比例結(jié)/總質(zhì)量

硫酸的組成第一節(jié)

概述稱為硫酸20%的發(fā)煙硫酸100kg其各項(xiàng)組成：總質(zhì)量：100kg

分為其一：

游離的SO?

質(zhì)量：20kg其二：

H?SO?

的質(zhì)量：80

kgSO?

的總質(zhì)量=生成H?SO?

的SO?

質(zhì)量+游離的SO?

質(zhì)量20%的發(fā)煙硫酸俗稱105酸，其來歷為：游離的SO?質(zhì)量20kg可生成H?SO?

質(zhì)量：24.5kg則以總的H?SO?

計(jì)的質(zhì)量為：24.5+80=104.5kg

(因此，俗稱105酸)=65.3+20=85.3H?O

的質(zhì)量=80×18/98=14.7第一節(jié)

概述二、

硫酸的性質(zhì)表觀性質(zhì)(直觀):純硫酸是一種無色透明的油狀液體。發(fā)煙硫酸是無色或帶棕色油狀稠厚液體。發(fā)煙硫酸在常溫下，若暴露在空氣中，揮發(fā)出來的SO3

與空氣中的水蒸氣形成白色酸霧。故稱為發(fā)煙硫酸。硫酸具有強(qiáng)烈的的腐蝕性。能與許多金屬或非金屬物質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用。人的皮膚決不能接觸濃硫酸，否則，將被燒傷。與碳水化合物反應(yīng)，濃硫酸奪

去其中的水分而只剩下C,

表觀上立即變黑而被破壞。濃硫酸與鐵、鋁等接

觸，在金屬表面生成一薄層致密的氧化物膜，阻止了內(nèi)部金屬繼續(xù)跟硫酸起

反應(yīng)，稱為金屬的鈍化。濃硫酸可以與水任意比例混溶，同時(shí)，放出大量的熱。因此，稀釋濃硫酸時(shí)，決不能將水直接倒入濃硫酸中，而是將濃硫酸緩慢加入水中，并不斷地

攪

拌

。①結(jié)晶溫度結(jié)晶溫度隨SO?或H?SO?

的含量不同而變化。

為了減小硫酸或發(fā)煙硫酸在冬季或嚴(yán)寒地區(qū)的運(yùn)輸和儲(chǔ)藏過程中結(jié)晶

的可能性，商品硫酸的品種應(yīng)該具有較低的結(jié)晶溫度。濃硫酸中結(jié)晶溫度最低的是93.3%硫酸，結(jié)晶溫度為-38℃。98.3%的硫酸結(jié)晶溫度為+0.1℃。99%的硫酸結(jié)晶溫度是+5.5

℃。物理性質(zhì)：②密度硫酸水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)在98.3%以下時(shí)，隨H?SO?

的含量增加，而增加。

(

原

因

?

)■

硫酸水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)在98.3%以上時(shí)，隨H?SO?

的含量

增加，而下降。

(

原

因

?

)③

沸點(diǎn)(P??)■

與水形成恒沸物98.3%的硫酸沸點(diǎn)(恒沸點(diǎn)):338.8℃,最高④粘度T

增加，粘度下降；濃度增加，粘度上升.具

強(qiáng)酸

通能與金屬及其氧化物、氫氧化物作用而生成該金屬的硫酸鹽。例如：

H?SO?+2NaOH=Na?SO?+2H?O②硫酸具有強(qiáng)烈的吸水性，

可用作干燥劑和濃縮劑。例如：干燥氯氣、氫氣、

CO?

等氣體。吸收水分后，生成的是硫酸水合物或SO?

水合物，性質(zhì)很穩(wěn)定。H?SO?H?O

(SO?H?O)H?SO?2H?O(SO?3H?O)H?SO?4H?O(SO?5H?O)化學(xué)性質(zhì)：③

與有機(jī)物發(fā)生磺化反應(yīng)有機(jī)化合物中的氫原子可被磺酸根取代。R-H+H?SO?=

R-SO?

H+H?O④

作催化劑使用例如：作為脂化反應(yīng)的催化劑?；瘜W(xué)性質(zhì)：健康危害：對(duì)皮膚、粘膜等組織有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用。對(duì)眼睛可引起結(jié)膜炎、水腫、角膜混濁，以致失明；引起

呼吸道刺激癥狀，重者發(fā)生呼吸困難和肺水腫；高濃度引

起喉痙攣或聲門水腫而死亡?？诜笠鹣赖臒齻灾翝冃纬伞?yán)重者可能有胃穿孔、腹膜炎、喉痙攣和聲門水腫、腎損害、休克等。慢性影響有牙齒酸蝕癥、慢性支氣管炎、肺氣腫和肺硬化。安全方面：危險(xiǎn)特性與易燃物(如苯)和有機(jī)物(如糖、纖維素等)接觸會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)，甚至引起燃燒。能與一

些活性金屬粉末發(fā)生反應(yīng)，放出氫氣。遇水大量放熱，可發(fā)生沸濺。具有強(qiáng)腐蝕性。毒性：屬中等毒性。應(yīng)急處理處置方法：

溫漏應(yīng)急處理疏

散泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，禁止無關(guān)人員進(jìn)入污染區(qū)，建議應(yīng)急處理人員戴好面罩，穿化學(xué)防護(hù)服。合理通風(fēng)，不要直接接觸泄漏物，勿使泄漏物與可燃物質(zhì)(木材、紙、油等)接觸，

在確保安全情況下堵漏。

噴水霧減慢揮發(fā)(或

擴(kuò)散),但不要對(duì)泄漏物或泄漏點(diǎn)直接噴水。用沙土、干燥

石灰或蘇打灰混合，然后收集運(yùn)至廢物處理場所處置。如

大量泄漏，利用圍堤收容，然后收集、轉(zhuǎn)移、回收或無害處理后廢棄。呼吸系統(tǒng)防護(hù)：可能接觸其蒸氣或煙霧時(shí)，必須佩戴防毒面具或供氣式頭盔。緊急事態(tài)搶救或逃生時(shí)，建議佩帶自給式呼吸器。眼睛防護(hù)：戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡。防護(hù)服：穿工作服(防腐材料制作)。手防護(hù)：戴橡皮手套。其它：工作后，淋浴更衣。單獨(dú)存放被毒物污染的衣服，洗后再用。保持良好的衛(wèi)生習(xí)慣。防護(hù)措施皮膚接觸：脫去污染的衣著，立即用水沖洗至少15分鐘?；蛴?%碳酸氫鈉溶液沖洗。就醫(yī)。眼睛接觸：立即提起眼瞼，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。呼吸困難時(shí)給輸氧。給予2-4%碳酸氫鈉溶液霧化吸入。就醫(yī)。食入：誤服者給牛奶、蛋清、植物油等口服，不可催吐。立即就醫(yī)。滅火方法：

砂土，禁止用水。急救措施基本化學(xué)工業(yè)中產(chǎn)量最大，用途最廣泛的化工產(chǎn)品之一。

(曾被譽(yù)為“工業(yè)之母”)1、化肥工業(yè)中，占總用量的40~50%。用硫酸制取硫

酸銨和過磷酸鈣。2、作為化工原料使用。生產(chǎn)相關(guān)的酸、鹽類物質(zhì)應(yīng)用于

各行各業(yè)。3、作為試劑使用。4、其它方面。制造炸藥三、硫酸的用途王方法簡介：第一步：制取原料氣SO?。即將各種含硫物質(zhì)(例如，硫鐵礦、硫磺等)作為原料，通過反應(yīng)制取SO?

氣體。第二步：凈化除去氣體或固體粉塵雜質(zhì)。第三步：轉(zhuǎn)化

(SO?

氧化為SO?)四

、硫酸的生產(chǎn)方法簡介和規(guī)格第三步：

SO?

的轉(zhuǎn)化(即將SO?

氧化為SO?)方法一：硝化法制硫酸是借助溶解在稀硫酸中的高級(jí)氧化氮

(N?O

?)

來氧化SO?,

而高級(jí)氧化氮被還原成低級(jí)氧化氮，它又與氧直接化合成高級(jí)氧化氮，循環(huán)使用。反應(yīng)式如下：SO?+NO?+H?O=H?SO?+NONO+

0.50?=NO?硝化法(或亞硝基法)有鉛室法和塔式法兩種鉛室法始于18世紀(jì)，因設(shè)備龐大，生產(chǎn)強(qiáng)度低，需用大量鉛，成品酸濃度僅達(dá)65%。塔式法是在鉛室法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，也因與鉛室法一樣，制備的硫酸濃度低(產(chǎn)品濃度達(dá)75%)、雜質(zhì)含量高。此方法已被淘汰，原因?yàn)椴荒苌a(chǎn)濃硫酸且設(shè)備腐蝕嚴(yán)重第三步：

SO?

的轉(zhuǎn)化(即將SO,

氧化為SO?)方法二(接觸法生產(chǎn)硫酸):在高溫(673K~773K)

和催化劑(V?O?)

作用下，將SO?

氧化為SO?。2SO?+O?=2SO?(二氧化硫通過固體催化劑的接觸氧化生成三氧化硫故名接觸法)第四步：

SO?

的吸收用水直接吸收容易生成酸霧以及放出大量的熱，而無法操作。工業(yè)上是采用一定濃度(98.3%)的硫酸來吸收SO?

.再稀釋得到各種濃度的成品酸.制酸原料硫化氫制酸是一典型的無輔助工序的過程，硫化氫燃燒后

得到無催化劑毒物的二氧化硫氣體，可直接進(jìn)入后續(xù)轉(zhuǎn)化

和吸收工序。硫磺制酸，如使用高純度硫磺作原料，整個(gè)制酸過程只設(shè)

空氣干燥一個(gè)輔助工序。冶煉煙氣制酸和石膏制酸，焙燒處于有色冶金和水泥制作過程之中，所得二氧化硫氣體含有礦塵、雜質(zhì)等，因而需

在轉(zhuǎn)化前設(shè)置氣體凈化工序。硫鐵礦制酸是輔助工序最多且最有代表性的化工過程。前

述的原料加工、焙燒、凈化、吸收、三廢處理，成品酸貯

存和計(jì)量工序在該過程中均有。產(chǎn)品規(guī)格：國標(biāo)工業(yè)硫酸

GB/T

534-2002→H?SO?"礬油"●

16世紀(jì)初，在波西米亞

(Bohemia)

用硫酸鐵干餾得到發(fā)煙硫酸?！窳蛩岬陌l(fā)現(xiàn)●

8世紀(jì)左右，阿拉伯人干餾綠礬得到硫酸干

餾

FeSO?

·7H?O

FeO+SO?+

H?O+H?O●1570年，

G

·竇納阿斯

(Donaeus)

通過研究，并闡明了硫酸的多種性質(zhì)。此后，人們才開始真正認(rèn)識(shí)硫酸。硫酸工業(yè)發(fā)展概況(本書4~5)硫酸工業(yè)

發(fā)展概述●

鉛室法時(shí)代1746年，英國人J

羅巴克

(Roebuck)

在伯明翰建成一

座6英尺見方的鉛室，以硫磺為原料，以間歇方式制造

硫酸，成為世界上最早的鉛室法制酸廠。S+O?=SO?SO?+NO?+H?O=H?SO?+NO2NO+O?=2NO?●

塔式法時(shí)代1911年，奧地利人C

·

奧普爾

(Opl)

以塔代替鉛室，建成世界上第一套塔式法制酸生產(chǎn)設(shè)備。硫酸工業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)現(xiàn)●

1831年，英國人P

·菲利普斯

(Philips)

提出了在鉑絲

或鉑粉上進(jìn)行SO,轉(zhuǎn)化——后人稱為“接觸法”。1875

年開始在工業(yè)上運(yùn)用?！?/p>

1899年，

R

·邁耶爾斯

(Meyers)

提出以釩化合物作SO?

轉(zhuǎn)化的催化劑，促進(jìn)了“接觸法制酸時(shí)代”的到來。第20世組50年代初，德國和美國周時(shí)開發(fā)成功硫鐵礦沸騰爐焙燒鼓術(shù)業(yè)的快速發(fā)展?！?964年，德國拜爾公司首先采用“兩轉(zhuǎn)兩吸”工藝技術(shù)。

●1971年，德國拜爾公司首先建成一座直徑4m

的沸騰床轉(zhuǎn)

化器。●1982年，前蘇聯(lián)學(xué)者提出非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化器，并開始實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。接觸法時(shí)代象來看，其發(fā)展趨勢(shì)主要有四個(gè)方面。●生產(chǎn)裝置大型化，降低成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。●生產(chǎn)、管理計(jì)算機(jī)化，進(jìn)一步提高生產(chǎn)、管理自動(dòng)

化程度?！窆?jié)能與廢熱利用，減小污染物的排放，保護(hù)環(huán)境。

(重點(diǎn))●生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的改進(jìn)。接觸法制酸幾乎是目前世界上硫酸工業(yè)的

唯一生產(chǎn)方法。自上個(gè)世紀(jì)60年代中后期

采用“兩轉(zhuǎn)兩吸”工藝技術(shù)以來，硫鐵礦制酸的基本工藝過程基本沒有大的變化。就目前的發(fā)展跡硫酸工業(yè)發(fā)

展趨勢(shì)立了“天津機(jī)械局”

(大型軍火企業(yè)),1874年建立了天

津機(jī)械局淋硝廠，1876年淋硝廠開始，以硫磺為原料，用

鉛室法生產(chǎn)硫酸，日產(chǎn)2噸。●

2

0

世

紀(jì)

3

0

年

代

開

始

興

建

規(guī)

模

較

大

的

硫

酸

生

產(chǎn)

裝

置

。

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：

范

旭

東

創(chuàng)

辦

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南

京

，

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廠

1

9

3

4

年

建

設(shè)

硫

酸

車

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，

1

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3

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年

投

入

生

產(chǎn)

，

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硫

磺

為

原

料

，

日

產(chǎn)

1

1

2

噸

。●

接

觸

法

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硫

酸

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1

9

3

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大

連

建

成

并

投

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，

年

產(chǎn)

2

萬

噸

(

原

稱

為

“

滿

洲

化

學(xué)

工

業(yè)

株

式

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社

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,

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改

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化

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國

硫

酸

產(chǎn)

量

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高

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年

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是

1

9

4

2

年

，年

產(chǎn)

約

1

8

萬

噸

。

1

9

4

9

年

由

于

大

多

數(shù)

硫

酸

廠

均

已

關(guān)

閉

或

●我

國

早

期

的

硫

酸

工

業(yè)發(fā)展概況

●我國早期的硫酸工業(yè)是與軍事工業(yè)聯(lián)

系在一起的。清王朝于1867年在天津建停

產(chǎn)

，

硫

酸

年

產(chǎn)

量

只

有

4

萬

噸

。

我國硫酸工業(yè)●建

國后我國的硫酸工業(yè)1949年后，

我國的硫酸工業(yè)發(fā)展較快。硫酸廠由建國前的幾

家發(fā)展成數(shù)百家，硫酸產(chǎn)量也隨之大幅度增長。年194919521957196619701975198019872004產(chǎn)量/萬噸4.019.063.3225.0291.4484.7764.3983.04000未來五年硫酸行業(yè)在產(chǎn)能、產(chǎn)量、硫資源自給率、節(jié)能減排四個(gè)方面的發(fā)展目標(biāo)是：在產(chǎn)能方面，將硫酸產(chǎn)能控制在9500萬

噸以內(nèi)。第

二

節(jié)

硫鐵礦制取二氧化硫爐氣一、原料的預(yù)處理：■

其步驟為：原料硫鐵礦的破碎、篩分、配料和干燥?！?/p>

破碎：是為了使S充分暴露出來，完全反應(yīng)。采用破碎機(jī)使

礦石成為細(xì)顆粒。篩分：是使顆粒的粒度大小均勻，流化反應(yīng)過程才好控制。配料：貧、富礦搭配，操作過程才能穩(wěn)定。干燥：除水，水分的存在，將對(duì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)不利?！?/p>

技術(shù)指標(biāo)：粒度：0.1~4mm;

含S

量；大于20%(貧富礦搭配);雜質(zhì)含量等二、1、

焙燒反應(yīng)(1)反應(yīng)

(硫鐵礦焙燒反應(yīng)極為復(fù)雜，隨著條件不同而得到不同的產(chǎn)物。)第一步：硫鐵礦

(FeS?)

受熱分解

2FeS?=

FeS+

S?-Q

Q=295.68

KJ■

反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度越高，對(duì)反應(yīng)越有利。400℃開始反應(yīng)，500℃反應(yīng)就已很顯著。硫鐵礦焙燒的基本原理

第二步：生成的FeS和S?

與O?

繼續(xù)發(fā)生下列反應(yīng)反應(yīng)一：

S2與空氣中的氧氣反應(yīng)生成SO?S?+2O?=2SO?+Q

Q=724.07KJ特點(diǎn)：

反應(yīng)很快，瞬間就完成這一反應(yīng)，并放出大量的熱。反應(yīng)二：FeS

與O?

繼續(xù)反應(yīng)，分為兩種情況：(硫鐵礦分解出S后，剩下的FeS逐漸變成多孔性物質(zhì)，根據(jù)氧氣量的多少，反應(yīng)又分為兩種情況)情況1:氧氣大量過剩時(shí)，(氧分壓為3.04Kpa

以上時(shí))生成紅棕色的Fe?O?

固體反應(yīng)式：4FeS+7O?=2Fe?O?+4SO?+Q

Q=2453.3KJ■

反應(yīng)式：3FeS+5O?=

Fe?O?+3SO?+QQ=1723.79KJ實(shí)際情況：兩種反應(yīng)均有可能發(fā)生。爐渣中Fe?O?

和Fe?O?

都存在，其比例的大小，視焙燒時(shí)空氣過剩量和爐溫等因素而定。

一般情況下，

Fe?O?

較多。因?yàn)闂l件易控

制一些。如果要Fe?O?

居多，就要溫度高，氧氣過剩量小。排出的爐渣稱為磁性爐渣，但殘余S較高。情況2:

當(dāng)溫度較高和氧含量較小時(shí)，(含氧量為1%左右)則生成棕黑色的Fe?O?①

、

2SO?+O?=SO?■

此反應(yīng)要在高溫、催化劑作用下才能進(jìn)行。而生成的

高溫?zé)?Fe?O?)

有一點(diǎn)催化作用，故使得少量SO?

生成

。SO?

繼續(xù)與氧化鐵反應(yīng)要生成相應(yīng)的硫酸鹽。造成S的損失?！?/p>

4SO?+Fe?O?=Fe?(SO?)?+

FeSO?

3SO?+Fe?O?=Fe?(SO?)?付反應(yīng)方面：硫鐵礦中的雜質(zhì)主要有：

Cu、Zn、Co、Pb、As、Se

等的硫化物和氟化物。■

焙燒后：

Cu

、Zn

、Co

等金屬氧化物留在燒渣中，

PbO、As?O?

、SeO?

、HF

等則成氣態(tài)存在于爐氣中，是對(duì)后工

序有害的雜質(zhì)，必須除去。付反應(yīng)方面：②

、高溫下礦石與燒渣發(fā)生反應(yīng)FeS?+16Fe?O?=

11Fe?O?+2SO?FeS?+

5Fe?O?=

16FeO+2SO?③

、硫鐵礦中的雜質(zhì)產(chǎn)生的付反應(yīng)2、

焙燒速率及其影響因素?zé)崃W(xué)方面：硫鐵礦焙燒反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)相當(dāng)大，可以認(rèn)為是一個(gè)進(jìn)行完全的反應(yīng)，即不可逆反應(yīng)。因此，可以不討論影響化學(xué)平衡的因素。動(dòng)力學(xué)方面：是影響過程的主要因素。(過程的快慢)■

焙燒反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：是一個(gè)氣-固相(非均相)反應(yīng)過程。■

反應(yīng)步驟：首先進(jìn)行熱分解反應(yīng)，即

2FeS?=FeS+S?-Q

Q=295.68

KJ研究表明：反應(yīng)較快，400℃開始反應(yīng)，500℃反應(yīng)就已很顯著。整個(gè)擴(kuò)散過程又分為外擴(kuò)散、內(nèi)擴(kuò)散。此時(shí)的硫鐵礦已發(fā)生熱分解反

應(yīng)，成分主要為FeS,

形狀為多孔形固體顆粒。②

氧氣被固體表面吸附；③被吸附的氧與FeS

發(fā)生反應(yīng)；④

生成的SO?

脫附；⑤SO?

從固體顆粒表面向氣流主體擴(kuò)散。從固體顆粒內(nèi)部擴(kuò)散到外表面(內(nèi)擴(kuò)散),再擴(kuò)散到氣流主體(外擴(kuò)散

)

。上述過程中，其第①、⑤兩步為擴(kuò)散過程，其實(shí)質(zhì)為傳質(zhì)過程，其推動(dòng)力為濃度差。反應(yīng)步驟：①氧氣向礦石表面擴(kuò)散

擴(kuò)散過程；。這是由于反應(yīng)生成了新的固相氧化鐵，增加了O?和SO?的擴(kuò)散路徑。而且，隨著焙燒過程的進(jìn)行，硫鐵礦表面的氧

化鐵層也越來越厚，因此，

O?

和SO?

的也就越來越慢。■

硫鐵礦焙燒過程的速度，與擴(kuò)散階段和化學(xué)反應(yīng)階段有關(guān)。

首先進(jìn)行的FeS?的分解速度大于硫化亞鐵的燃燒速度。由

此，我們得出：■

硫鐵礦焙燒過程的控制步驟：

是FeS的焙燒反應(yīng)而FeS的焙燒反應(yīng)過程受擴(kuò)散過程控制。

擴(kuò)散速率的變化：

逐漸下降。實(shí)驗(yàn)證明：隨著溫度度的升高，化學(xué)反應(yīng)速率的增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過擴(kuò)散速率的增長率。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于反應(yīng)溫度較

高，約900℃左右。故硫鐵礦的焙燒屬擴(kuò)散控制。如上所述，擴(kuò)散分為氧向硫鐵礦表面的擴(kuò)散和生成的SO?由固體表面向氣流中擴(kuò)散兩類。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明：提高氧的濃度，可加快焙燒過程總的速率，即在整個(gè)硫鐵礦焙燒過程中，是氧的擴(kuò)散(第①步)

控制總反應(yīng)速率。結(jié)論：主要是受氧的擴(kuò)散過程的影響。即要提高焙燒反應(yīng)速率，主要是要提高氧的擴(kuò)散過程的速率。溫度和氣固相的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度等等。歸納如下：①

溫度提高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率和擴(kuò)散速率均得到提高。但不能太高，受制于燒渣(爐渣)的熔點(diǎn)，否則，物料熔結(jié)

會(huì)影響正常操作。950℃以上就有可能發(fā)生熔結(jié)。一

般為：800~900℃影響氧的擴(kuò)散速率的因素：研究得出：與氣固相接觸面積，氧通過氣膜和氧化層的傳質(zhì)系數(shù)有關(guān)，而傳質(zhì)系數(shù)又決定于礦粒的大小(氧化層),由于硫鐵礦的焙燒是屬于氣固相不可逆反應(yīng)過程，因此，焙燒速度在很大程度上取決于氣固兩相間接觸表

面積的大小，接觸表面積的大小又取決于礦料粒度的

大小。礦石粒度愈小，氣固兩相的接觸面積愈大，內(nèi)

部微孔的途徑就短(內(nèi)擴(kuò)散影響)。在礦料表面上生

成氧化鐵層愈薄氧氣愈容易擴(kuò)散到礦石顆粒內(nèi)部，反

應(yīng)生成的SO?

也愈容易從內(nèi)部向外擴(kuò)散，從而加速整個(gè)反應(yīng)過程的速度。因此，在原料預(yù)處理那一節(jié)中，我們首先是將原料進(jìn)行破碎。即粒度小有利于擴(kuò)散速率的提高。②礦石粒度氧的濃度對(duì)硫鐵礦的焙燒速度也有較大的影響。增加氧的濃度，可使氣固兩相間的擴(kuò)散推動(dòng)力增大。從而

加快反應(yīng)速率(擴(kuò)散速率)。但由于用空氣焙燒，空

氣中的氧含量是一定的，若為此而提高空氣中的氧含

量，使用富氧氣來焙燒，綜合來看，并不經(jīng)濟(jì)。因此，

通常只用空氣焙燒即可。氧濃度，濃度差，擴(kuò)散速率個(gè)，③

氧濃度的影響由于空氣與礦粒間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)愈劇烈，氣膜厚度就愈薄，氣體的擴(kuò)散阻力就愈小。因此，要增加礦粒與空

氣的流動(dòng)(4)增加焙燒氣體與礦粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)擴(kuò)散有利。

三、

硫鐵礦的沸騰焙燒1

、沸騰焙燒的基本原理①流態(tài)化概念——使固體顆粒在流體流動(dòng)的帶動(dòng)下，具

有類似流體性質(zhì)的操作技術(shù)。■

氣體或液體(統(tǒng)稱流體)從下而上通過顆粒床層時(shí)，

隨著流體流速的變化，可能出現(xiàn)三種情況。即其一：固定床——流速不大時(shí)，固體顆粒靜止不動(dòng)，流體從顆粒之間的空隙中通過，顆粒床層體積不變。如圖。其二：流化床

增大流速到一定程度，床層內(nèi)的顆粒將開始出現(xiàn)松動(dòng)，床層開始膨脹，空隙率增大，隨著氣速的進(jìn)一步提高，顆粒將彼此互相分離，并全部懸浮于流體中，顆粒之間、顆粒與氣流之間出現(xiàn)明顯的相對(duì)運(yùn)

動(dòng)，而且，很不規(guī)則。簡言之：固體顆粒彼此分離，并全部懸浮于流體中的情況。其三：輸送床

流體速度繼續(xù)增大，增大到超過顆粒的沉降速度時(shí)，固體顆粒就被氣流帶走。即為輸送床。操作氣速是保證沸騰爐正常操作的關(guān)鍵因素。既要保證最大顆粒能夠流態(tài)化，又要使最小顆粒不被氣流帶走。■

其影響因素主要為：顆粒的大小、顆粒的密度、爐氣的密度以及二者的差值等?！?/p>

操作氣速的確定：臨界流化氣速(最小流化速度)<操作氣速<最大流化速度(最終速度或吹出速度)②沸騰爐(流化床)的操作氣速dp——顆粒的平均直徑；

P?——爐氣密度；

Ps——顆粒密度；μ——爐氣粘度；

(各項(xiàng)均為SI制)適用范圍：

Re<10。Re=dupgp

d——

反應(yīng)器直徑。臨界流化氣速(最小流化速度)—

使固體顆粒開始形成流態(tài)化時(shí)所對(duì)應(yīng)的空塔氣速。其值的大小是由固體和流體的

性質(zhì)共同決定。計(jì)算式為(經(jīng)驗(yàn)式):(硫鐵礦沸騰焙燒)φ,--顆粒形狀系數(shù).適用范圍：

Re=1~500操作氣速：

一般取為u操=(0.25~0.6)u終

U操>1.5u臨固體顆粒吹走時(shí)所對(duì)應(yīng)的空塔流速?！?/p>

此流速在理論上與顆粒的自由沉降速度應(yīng)相等。硫鐵礦沸騰焙燒：(經(jīng)驗(yàn)式)■

最大流化速度(最終速度或吹出速度)

氣速增大到將優(yōu)點(diǎn)：i

、

傳熱效果好；

原因：在流化床內(nèi)，由于顆粒處于懸浮狀態(tài)并不停地運(yùn)動(dòng)，從而造成顆粒間的混合，使得整個(gè)

床層的溫度幾乎均勻一致，加上顆粒激烈運(yùn)動(dòng)造成了對(duì)

換熱面的沖刷，促使壁面氣膜變薄，大大地提高了床層

與壁面之間的傳熱效果。i、

操作方便