硫酸原料氣（硫酸原料氣）

正文

以硫鐵礦為原料　硫鐵礦是硫化鐵礦物的總稱，它包括黃鐵礦與白鐵礦（分子式均為FeS2），以及成分相當于FenSn+1的磁硫鐵礦，三者中以黃鐵礦為主。

硫鐵礦經(jīng)焙燒后制得含二氧化硫的氣體。歷史上曾采用過塊礦爐、機械爐、回轉(zhuǎn)爐、懸浮爐進行硫鐵礦的焙燒，現(xiàn)均使用沸騰焙燒爐。含硫30%的硫鐵礦已能滿足硫酸生產(chǎn)工藝的要求，但為了礦渣能用于煉鐵，要求硫鐵礦的含硫量應大于45%。使用含硫高的硫鐵礦，還能減少原料運輸費用，提高熱能利用效率。為保證正常生產(chǎn)和硫鐵礦渣的利用，對原料礦中的有害雜質(zhì)如砷、氟等的含量也都有相應的限制。

硫鐵礦焙燒時的反應為：

4FeS2+11O2─→2Fe2O3+8SO2+3415.7kJ　 (1)

當過剩氧量較少時，反應按下式進行：

3FeS2+8O2─→Fe3O4+6SO2+2438.2kJ　(2)

通常希望反應按(2)進行，以利礦渣利用，并減少三氧化硫的生成。控制沸騰層焙燒溫度在850～950℃，爐內(nèi)設置廢熱鍋爐的受熱元件，以回收多余的反應熱。

以硫磺為原料　當原料為液態(tài)硫磺時，可直接用液硫泵將其輸入焚硫爐；若原料為固態(tài)硫磺，則需在熔硫槽中以蒸汽間接加熱熔融，濾除雜質(zhì)后，用泵送入焚硫爐。

硫磺燃燒時的反應為：

S+O2─→SO2+297kJ

焚硫爐操作的關鍵是應保證液態(tài)硫充分霧化并與空氣均勻混合，以確保硫磺燃燒完全。為此，發(fā)展了多種類型的焚硫爐與液態(tài)硫噴槍。

焚硫爐通常為臥式圓筒形、鋼殼襯耐火磚結(jié)構(gòu)，有的內(nèi)設擋墻或在爐體設置二次風分布管，爐子一端設置液態(tài)硫噴槍，為液態(tài)硫與空氣入口；另一端設原料氣出口，通向廢熱鍋爐。液態(tài)硫噴槍按其作用原理分為壓力噴嘴型、空氣霧化型與旋轉(zhuǎn)杯型三類。

以冶煉煙氣為原料　有色金屬硫化礦的火法冶煉過程中排出的含二氧化硫煙氣，早期因濃度較低，利用困難，常直接排入大氣。隨著環(huán)境保護法規(guī)日趨嚴格及冶煉工藝不斷改進，冶煉煙氣中二氧化硫濃度已提高，能夠經(jīng)濟地用于硫酸生產(chǎn)。但是，由于有色冶煉裝置爐型繁多，煙氣條件多變，故對硫酸生產(chǎn)工藝也有相應要求。

目前，用煙氣制硫酸的主要有色金屬冶煉設備有閃速爐、沸騰焙燒爐、密閉鼓風爐、轉(zhuǎn)爐、燒結(jié)機等。在制酸的冶煉煙氣中，以煉銅煙氣所占比例最大，閃速爐及轉(zhuǎn)爐煙氣二氧化硫含量最高。近年來，在閃速爐中使用富氧空氣，大大提高了冶煉的生產(chǎn)強度和煙氣中的二氧化硫濃度，進轉(zhuǎn)化器二氧化硫濃度最高已達13.5%。

以硫化氫為原料　從天然氣或石油中回收的大量硫化氫氣體通常用于克勞斯法制取硫磺。而由焦爐氣或煤氣精制過程中得到的硫化氫，由于數(shù)量較小，將其燃燒生成二氧化硫，用于生產(chǎn)硫酸。

H2S+3/2O2─→SO2+H2O+518kJ

原料氣中的二氧化硫濃度，由原始氣體中的硫化氫濃度和空氣用量決定。由于反應本身生成水，故原料氣中水分含量高，這決定了以硫化氫為原料生產(chǎn)硫酸的重要特征。

以石膏（磷石膏）為原料　將石膏、焦炭和其他輔料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)于約1400℃下煅燒，同時制得水泥熟料和含二氧化硫的氣體。窯中發(fā)生的主要反應為：

2CaSO4+C─→2CaO+2SO2+CO2-566.2kJ

生成的氧化鈣與物料中的氧化硅成分在窯中反應生成水泥熟料，通常煙氣中的二氧化硫濃度為7%～10%,生產(chǎn)每噸硫酸可同時制得水泥熟料1t。20世紀60年代后期，奧地利首先開發(fā)了以濕法磷酸生產(chǎn)中的副產(chǎn)物磷石膏制取硫酸和水泥的工藝。由于石膏（磷石膏）制硫酸的工廠基建投資大，耗能高，故通常只是在別無其他原料或為處理磷石膏廢渣的情況下才作為一種選擇方案。世界上僅有奧地利、波蘭、民主德國、中國等國家和南非地區(qū)建有少數(shù)以石膏（磷石膏）為原料的硫酸廠。

各種焙燒爐制得的原料氣，溫度常高達800～1000℃,通常采用熱能回收裝置回收高溫原料氣中的余熱，同時將原料氣冷卻至下道工序所需溫度。最常用的熱能回收裝備是各種火管式或水管式鍋爐，產(chǎn)生的蒸汽用于發(fā)電、驅(qū)動風機或其他生產(chǎn)過程。某些石膏（磷石膏）制酸廠用出回轉(zhuǎn)窯的高溫氣體預熱進窯的生料。