項(xiàng)目一 任務(wù)2 爐氣的生產(chǎn)課件2

項(xiàng)目一硫酸的生產(chǎn)任務(wù)2爐氣的生產(chǎn)2一、硫鐵礦焙燒的基本原理1.焙燒反應(yīng)硫鐵礦的焙燒主要是礦石中的FeS2與空氣中的氧反應(yīng)，生成SO2爐氣。焙燒反應(yīng)分兩步進(jìn)行：第一步：硫鐵礦在高溫下受熱分解為硫化亞鐵和硫2FeS2=2FeS+S2第二步：硫蒸氣的燃燒和硫化亞鐵的氧化反應(yīng)，分解得到硫蒸汽與氧反應(yīng)，即瞬間生成二氧化硫S2+O2=SO2

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硫鐵礦分解出硫后，剩下的硫化亞鐵逐漸變成多孔性物質(zhì)，繼續(xù)焙燒，當(dāng)空氣過剩量大時(shí)，最后生成紅棕色的固態(tài)物質(zhì)三氧化二鐵。4FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2焙燒反應(yīng)的總反應(yīng)式：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2

當(dāng)空氣過剩量小時(shí)，則生成Fe3O4，固態(tài)物質(zhì)呈黑色；總反應(yīng)式：3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2

一、硫鐵礦焙燒的基本原理

上述反應(yīng)中硫與氧反應(yīng)生成的二氧化硫及過量氧、氮和水蒸氣等氣體統(tǒng)稱為爐氣鐵與氧生成的氧化物及其他固態(tài)物質(zhì)統(tǒng)稱為燒渣。硫鐵礦焙燒的基本原理52.焙燒速率硫鐵礦的焙燒是氣-固非均相反應(yīng)過程，反應(yīng)是在氣固兩相的接觸表面上進(jìn)行，整個(gè)反應(yīng)過程由一系列反應(yīng)步驟組成：FeS2的分解；氧向硫鐵礦表面擴(kuò)散；氧與FeS反應(yīng)；生成的SO2由礦粒表面向氣流主體擴(kuò)散。另外還存在著硫磺蒸汽向外擴(kuò)散及氧與硫的反應(yīng)等。

由前述硫鐵礦的焙燒反應(yīng)分兩步進(jìn)行的，為了提高焙燒的反應(yīng)速率，應(yīng)該研究上列反應(yīng)中哪一步反應(yīng)是整個(gè)過程的控制步驟。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的結(jié)果，硫化亞鐵的焙燒反應(yīng)速率是整個(gè)焙燒過程的控制步驟。硫鐵礦焙燒的基本原理6FeS與氣相中氧的反應(yīng)是在礦料顆粒的外表面及整個(gè)顆粒內(nèi)部進(jìn)行的。當(dāng)?shù)V粒外表面的FeS與氧反應(yīng)后，由于生成氧化鐵礦渣層，而氧與礦料內(nèi)部硫化亞鐵繼續(xù)作用時(shí)，就必須通過礦渣層。反應(yīng)生成的SO2氣體，也必須通過氧化鐵層擴(kuò)散出來。故隨著焙燒反應(yīng)的進(jìn)行，氧化鐵層的厚度加厚，氧和SO2所受的擴(kuò)散阻力也越來越大，這樣硫化亞鐵的焙燒速率不僅受化學(xué)反應(yīng)本身因素的影響，同時(shí)也受擴(kuò)散過程各因素的影響。硫鐵礦焙燒的基本原理7提高焙燒速率的途徑：◆提高操作溫度。但不宜太高，太高會(huì)使?fàn)t內(nèi)結(jié)疤，焙燒反而不能順利進(jìn)行。通常溫度范圍為900℃左右。減小硫鐵礦粒度。可以減小擴(kuò)散阻力，增加接觸面積。提高入爐空氣氧含量。硫鐵礦焙燒的基本原理83.沸騰焙燒硫鐵礦的焙燒過程是在培燒爐內(nèi)進(jìn)行的，隨著固體流態(tài)化技術(shù)的發(fā)展，焙燒已由固定床型的塊礦爐、機(jī)械爐發(fā)展成為流化床型的沸騰爐。硫鐵礦的沸騰焙燒，就是應(yīng)用固體流態(tài)化技術(shù)來完成焙燒反應(yīng)。焙燒過程中床層呈現(xiàn)固定床、流化床及流體輸送三種狀態(tài)。沸騰爐焙燒必須保持床層正常沸騰。硫鐵礦焙燒的基本原理9沸騰焙燒具有以下優(yōu)點(diǎn)：⑴操作連續(xù)，便于自動(dòng)控制；⑵固體顆粒較小，氣固相間的傳熱、傳質(zhì)面積大⑶固體顆粒在氣流中劇烈運(yùn)動(dòng)，使得固體表面邊界層受到不斷地破壞和更新，促使化學(xué)反應(yīng)速率、傳熱和傳質(zhì)效率大大提高。硫鐵礦焙燒的基本原理104.沸騰焙燒爐沸騰爐爐體為鋼殼，內(nèi)襯耐火磚。爐內(nèi)空間分為上部為燃燒空間、沸騰層和空氣室三部分。

空氣室也可稱為風(fēng)室，鼓風(fēng)機(jī)將空氣鼓入爐內(nèi)先經(jīng)空氣室，為使空氣能均勻經(jīng)過氣體分布板進(jìn)入沸騰層，空氣室一般做成錐形，分布板上安排有許多風(fēng)帽。風(fēng)帽的作用是使空氣均勻噴入爐膛，保證爐截面上沒有任何“死角”，同時(shí)也防止礦粒從板上漏入空氣室。硫鐵礦焙燒的基本原理11

沸騰層是礦料焙燒的主要空間，爐內(nèi)溫度此處為最高，為防止溫度過高而使礦料熔結(jié)，在沸騰層設(shè)有冷卻裝置來控制溫度和回收熱量。沸騰層的高度一般以礦渣溢流口高度為準(zhǔn)。

上部燃燒空間的直徑比沸騰層有所擴(kuò)大，在此加入二次空氣，使被吹起來的礦料細(xì)粒在此充分燃燒，以確保一定的燒出率，同時(shí)降低氣體流速，以減少吹出的礦塵量，減輕爐氣除塵的負(fù)荷。硫鐵礦焙燒的基本原理12硫鐵礦焙燒的基本原理13二、沸騰焙燒的工藝條件1.沸騰層溫度溫度一般控制在850

950

C左右，影響溫度的主要因素是投料量、礦料的含硫量以及空氣加入量。

為使沸騰層溫度保持穩(wěn)定，應(yīng)使投料量、礦料的含硫量以及空氣加入量盡量固定不變。礦料含硫量一般變化不大；而調(diào)節(jié)空氣加入量來改變溫度，會(huì)影響爐氣中二氧化硫的濃度，也會(huì)造成沸騰層氣體速度的變化，進(jìn)而影響爐底壓力。故常用調(diào)節(jié)投礦量來控制沸騰層溫度。14二、沸騰焙燒的工藝條件

2.爐氣中二氧化硫的濃度空氣加入量一定時(shí)，提高爐氣中二氧化硫的濃度，可以降低三氧化硫的濃度。三氧化硫濃度的降低，對凈化工序的正常操作和提高設(shè)備能力是有利的。而二氧化硫濃度增大，空氣過剩量就減少，造成燒渣中殘硫量增加，這是不利的。故爐氣中二氧化硫濃度一般控制在10%-14%為宜。

3.爐底壓力爐底壓力一般在8.8-11.8KPa（表壓）。爐底壓力應(yīng)盡量維持穩(wěn)定，壓力波動(dòng)會(huì)直接影響空氣加入量，隨后沸騰層溫度也會(huì)波動(dòng)，一般用連續(xù)均勻排渣來控制爐底壓力穩(wěn)定。15二、沸騰焙燒的工藝流程三、沸騰焙燒工藝流程16二、沸騰焙燒的工藝流程

礦料先由皮帶輸送機(jī)送到加料貯斗，經(jīng)圓盤加料器連續(xù)加料。礦料從加料口均勻地加入沸騰爐，鼓風(fēng)機(jī)將空氣鼓入沸騰爐下部的空氣室，爐內(nèi)進(jìn)行焙燒反應(yīng)。焙燒生成的爐氣出沸騰爐后先到廢熱鍋爐，爐氣在廢熱鍋爐內(nèi)降溫（利用爐氣的熱量產(chǎn)生蒸汽），同時(shí)除去一部分礦塵。

爐氣出廢熱鍋爐再進(jìn)入旋風(fēng)除