发布时间 : 星期日 文章化工专业硫铁矿接触法制硫酸的生产工艺毕业设计 - 图文更新完毕开始阅读
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2、筛分
矿石破碎后，其中只有一部分达到粒度要求，因此在破碎过程中要进行筛分 矿石通过程动筛与粗粒度矿石分离。筛下合格部分达至成品矿贮仓或倍烧炉矿斗 重新返回破碎。
3、配矿
硫铁矿产地不同、其组成有较大差别。为使烙烧炉操作易于控制、炉气成分均一用恒定品位的矿料。因此常采取多种矿石搭配使用的办法，亦即配矿。 配矿的方法，通常采用铲车或行车对不同或分矿料按比例抓取翻混。沸腾焙烧炉所用硫铁矿指标为：S＞20％；A6＜O．05％；C＜1％；Pb＜0．6％；F＜0．05％
4、脱水
块矿一般含水量在5％以下，层砂含水量低的也在8％以上，高的可达15％一18％。沸腾炉干法加料要求含水量在8％以内，水量过多，不仅会造成原料输送困难，而且结成的团矿入炉后会破坏炉子的正常操作。因此，干法加料应对矿料进行干燥，通常采用自然干燥，在大型工厂采用专门设备(如滚筒烘干机)烘干。
2.2硫铁矿焙烧的基本原理
硫铁矿的焙烧过程属于气—固相非催化反应，其机理很复杂,且随着条件的不同得到不同的反应产物，其过程分为两步：
第一步：硫铁矿在高温下受热分解为硫化亚铁和硫。
此反应在400℃以上即可进行，500℃时则较为显著，随着温度升高反应急剧加速。
第二步：硫蒸气的燃烧和硫化亚铁的氧化反应。分解得到的硫蒸汽与氧反应，瞬间即生成二氧化硫。
硫铁矿分解出硫后，剩下的硫化亚铁逐渐变成多孔性物质，继续焙烧，当空气过剩量大时最后生成红棕色的固态物质三氧化二铁。
4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2
综合三个反应式，硫铁矿焙烧的总反应式为：
4FeS2 + 11O2 =2Fe2O3 + 8SO2
上述反应中硫与氧反应生成的二氧化硫及过量氧、氮和水蒸气等气体统称为炉气；铁与氧生成氧化物及其他固态物质统称为烧渣。
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此外，焙烧过程还有大量的副反应发生。这里值得注意的是，矿石中含有的铅、砷、硒、氟等，在焙烧过程中会生成PbO、As2O3、HF、SeO2。它们呈气态随炉气进入制酸系统，是有害杂质。
在FeS2-FeS-S2系统中，可用硫磺蒸气分压表示反应的平衡状况，硫磺蒸气压(Ps)与温度的关系见表2-1
表2-1 硫碘蒸气压与温度的关系
温度/℃ 压力/Pa 580 166.67 600 733.33 620 2879.97 650 15133.19 680 66799.33 700 261331.70 硫铁矿焙烧反应是一个气—固相非催化反应。由于硫铁矿的密度大、孔隙小，焙烧的宏观速率不仅和化学反应速率有关，还与传热传质过程有关。
提高反应速率的主要途径为以下几方面。
(1)提高反应温度。提高反应温度可加快扩散速率。硫铁矿理论焙烧温度可以达到1600℃，但要控制在800一900℃之间，以免焙烧物镕结和设备被烧坏。
(2)减小矿料粒度。矿石粒度小，可以减小内扩散阻力并增加空气与矿石的接触面积。这一措施对氧扩散控制总焙烧速率的情况最为有效。
(3)提高气体与矿粒的相对运动速度。气体与矿粒相对运动速度大，会减小氧的外扩散阻力。
(4)提高入炉气体的氧含最。气氛中氧浓度高，一则氧的外扩散和内扩散锥动力大，氧的扩散速率高；二则可提高炉气中氧含量，有利于SO2催化转化。因此，人们先后开发了富氧焙烧、纯氧焙烧以及加压焙烧工艺。
2．3沸腾焙烧
1、沸腾焙烧的过程
固体流态化，是在流动流体的作用下将固体颗粒群悬浮起来，从而使固体颗粒具有某些流体表现特征的一种技术。
对硫铁矿在沸腾炉里的焙烧过程来讲，是气体硫化面体的情况，它同理想的散式流态化有较大的差别，其主要原因是颗粒的大小、形状很不一致，流固体间的密度相差较大。实际生产中炉内床层表面会鼓起一个个小气泡，随风速增大，鼓泡逐渐激烈，并变得很不均匀，床层内部分成固体颗粒的浓密区和气泡的稀疏区，气泡从床底上升过程中很不稳定．互相合并，逐渐长大，到达床面时破裂，
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导致床面频繁波动，整个床层没有乎稳的界而，如同水沸腾一样，所以称之为沸腾床。
2、影响沸腾焙烧的主要因素
沸腾过程同炉内原料物性、气流速度、床层高度、气体分布等密切相关。 （1）原料物性
原料的粒度、密度、形状等物理性质．对沸腾过程都有很大影响。在一定密度下，粒度的大小决定了临界流化速度和吹出速度，因而也决定了操作速度。小颗粒对应的临界流速小，易于流化；而较大的颗粒只有风速足够大才能流化。实际生产中，原料粒度不均匀，颗粒粒度存在一定的分布．既有小于0.1—0.2的细粒，也有大至3mm的粗粒。因此在设计中，要根据粒度分布状况，引用“颗粒平均直径”来描述原料粒度，并依此计算临界速度与吹出速度。颗粒的密度对临界流速也有较大影响，但一般情况下硫铁矿的密度变化不大。 （2）气流速度
决定固定床转为沸腾床，并使沸腾床正常操作，最主要的因素就是气流速度(指炉内线速度)。临界流化速度和吹出速度均是颗粒粒度和密度及气体粘度和气体密度的函数，并可用公式计算。
（3）床层高度
探路炉床层高度包括沸腾层高度和分离空间高度，由“浓相流化区”和“稀相流化区”两部分构成。通常，气速越大．颗粒越小，则膨胀比越大，沸腾层表而上下起伏越大，固体颗粒运动强度越大，对焙烧反应越有利，床层阻力也越大。
在一定的料层膨胀比下，提高沸腾层高度，会因颗粒停留时间加长，提高了硫的烧出率，增强炉子的操作稳定性，但气体通过床层的阻力亦增大。在沸腾炉内，气泡到达沸腾层表而即破裂，可将颗粒抛人炉子空间中，其中部分颗粒上升到一定高度后又落回沸腾层，一部分颗粒为气流带走。这一颗粒可再返回的空间称为分离空间。分离空间高度随气流速度变化，气速越大，需要分离空间的高度越大。因此，出气管口与床面间的高度要选取适当。过小会使炉气含尘量太大，过大固然能延长矿尘停留时间，提高炉尘脱硫率，但对降低炉气含尘量不再有效，反而会位设备投资增加过多。 （4）气体分布
气体的均匀分布，对沸腾床稳定操作极为重要。床层下的气体分布器的作用
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有三：A．文承炉内物料；B．使气体均匀分布；C.抑制聚式流化的不稳定性，也就是创造一个良好的流化条件并得以长期稳定。 （5）焙烧强度
沸腾炉的焙烧强度是指单位炉床截而积日焙烧标准矿(含硫35％)的量，单位为t／(m2·d)。它是衡量炉子生产能力的一个重要指标。提高焙烧强度，就须同时增加入炉空气量和投矿量，采用粒高的操作速度。但这样一来，会引起料层膨胀率和矿尘夹带量增加，而且必须增大粒子移除反应热的能力。为了不致使操作风速过大，一般采用二次风的方法。实践证明，矿粒粒径对焙烧强度起着决定性的作用。目前选取的各种矿料的焙烧强度r／(m·d)]如下：尾砂的为6—15；块矿为25—30；混矿为15—25。
3、沸腾炉结构
沸腾炉有长方形和圆形两类。前者在有色冶金方面曾一度被使用，由于结构上的缺点和对流化过程并无优点，故很快就被否定。目前都是采用圆形炉。圆形炉因使用原料和操作条件的不同，又分为直筒型和扩大型。 （1）直筒型炉
直筒型炉的沸腾层和上部燃烧空间的直径大致相同，因而两个空间的气流速度几乎一样，较适用于原料粒度较细的尾砂。因矿粒粒度细，沸腾层的风速较低，焙烧强度亦低，操作风量与原料粒度匹配程度较高。实践证明，这种炉子也可以适用于掺烧部分块矿，只因操作范围较窄，有较大的局限性。 （2）扩大型炉
异径扩大型沸腾炉见图2—1。
钢壳外面设有保温层。由下往上，炉体可分为四部分：A．风室；B．分布板：C．拂腾层；D．沸腾层上部燃烧空间。炉子下部的风室设有空气进口管。风室上部为气体分布板，分布板上装有许多侧向开口的风帽，风帽间铺耐火泥。空气由鼓风机送人空气室．经风帽向炉膛内均匀喷出。炉膛中部为向上扩大截头圆锥形，上部燃烧层空间的截而积较沸腾层截面积大。
加料口设在炉身下段，过去加料处从炉体向外突出，称加料前室，有的大型炉子没有多个，由于没有前室使炉子结构复杂，对炉内矿料的混合和脱硫作用不甚明显，多数沸腾炉不设前空。在加料口对面设有矿渣溢流口。此外，还设有炉气出口、二次空气进口、点火口等接管。顶部设有安全口。
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