關于基夫賽特爐直接煉鉛煙氣中SO3發生率的探討

黃朝勝，吳國明

（江銅鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

1 影響三氧化硫生成的因素

1.1 基夫賽特爐煉鉛煙氣的原理

基夫賽特爐煉鉛工藝是一種新型的直接煉鉛工藝，通過純氧吹煉和電爐加熱的方式，讓鉛在基夫賽特爐中發生碳熱還原反應。在爐內精礦中的金屬硫化物和氧氣反應會生成二氧化硫氣體，同時精礦中的硫酸鹽在高溫加熱的情況下，分解產生二氧化硫和三氧化硫。因此這種工藝中反應的煙氣中含有了二氧化硫、二氧化碳、氧氣、氮氣、水等元素以及一些微量的CO、NOx、SO3等成分[1]。

1.2 煙氣溫度

由上表可知，在采用銅爐閃速熔煉的過程中，煙氣中三氧化硫的發生率基本保持在1.20%，而在使用了富氧熔煉技術后，投料量增加，操作條件也發生了改變，因此煙氣中三氧化硫的發生概率也明顯的擴大，尤其是擴大生產后[2]。此外，還對該冶煉廠排煙系統中各區域的煙灰成分進行測定，結果見表3。

1.3 煙氣中O2的濃度

三氧化硫的生產反應屬于可逆反應，在確定溫度的情況下，可以到一個平衡常數：其中Kp可以被看做常量，由該公式可以看出增加反應物濃度或者移走生成物能夠讓反應向正方向發展。

1.4 催化劑

除了濃度和溫度以外，催化劑也是影響三氧化硫生成的因素之一，研究發現，合適的催化劑能夠讓反應快速生成三氧化硫，在冶煉煙氣帶有的煙塵中如果含有Fe2O3，那么在一定的溫度條件下，就能夠促使二氧化硫轉變為三氧化硫。

2 基夫賽特爐煉鉛煙氣三氧化硫發生率的分析

2.1 銅閃速爐煙氣

以某冶煉廠中的銅閃速爐熔煉工藝為例，對該工藝產生的煙氣成分和煙氣中的SO3進行全面的檢測，得到表1，表2。

表1 煙氣中三氧化硫發生率測定結果

2.2 基夫賽特爐煉鉛煙氣

根據銅閃速爐熔煉煙氣的測定結果，也對某冶煉廠的基夫賽特爐煉鉛煙氣情況進行了調查，具體內容如下表所示。

表4 煙氣成分（V%）

表5 煙塵主要成分（W%）

得到了以下結論，首先兩種煉鉛工藝都屬于富氧或者純氧閃速熔煉技術，因此從爐內排放出來的煙氣中含有大量的二氧化硫，而氧氣的濃度則相對較低，但是在基夫賽特爐煉鉛煙氣中，鹽城的主要成分為Pb，因此對生成的金屬氧化物中只含有少量的氧化物能夠對三氧化硫產生催化作用。但是在銅閃速爐煙氣中煙塵的主要成分為Cu，因此其中含有大量的金屬氧化物會對三氧化硫形成催化作用。

表2 煙氣成分測定結果

表3 排煙系統中各區域的煙灰成分

因此可知，相比之下，基夫賽特爐煉鉛煙氣中雖然也含有三氧化硫但是，發生的概率遠低于銅閃速爐熔煉工藝。其次，基夫賽特中豎煙道和廢熱鍋爐輻射部出口區域中，會反應生成相應的硫酸鹽（主要為PbSO4），這是因為煙氣中含有著較多的金屬氧化物蒸氣也就是PbO和煙塵，這樣的情況下，煙氣中的三氧化硫含量也會相對較低。由上可知，煙氣的溫度也會對三氧化硫的形成造成影響，如果將煙氣溫度控制在最佳溫區內，還會進一步抑制三氧化硫的生成，比如，在廢熱鍋爐到高溫電收塵器這段區域內，加速煙塵的沉降，就能夠有效的取出煙塵中包含著的金屬氧化物，繼而就會降低三氧化硫的發生率。此外，因為基夫賽特爐煉鉛煙氣中二氧化硫的濃度較高，煙氣量相對較低，從造價和技術等方面考慮，通常會采取稀釋空氣的方法，限制煙氣的轉化，以此降低三氧化硫的發生概率。以某冶煉廠為例，為了讓煙氣中的φ（SO2）低于12%，保證氧硫比科學合理，特別采用了二轉二吸這種工藝方法來制酸，電收塵器在收塵降溫后稀釋空氣和煙氣結合，從而有效降低了三氧化硫的發生率。

3 結語

綜上所述，基夫賽特爐煉鉛煙氣工藝項目具有著良好的發展前景，根據具體的工程項目，對基夫賽特爐煉鉛煙氣工藝中造成煙氣進行分析，得到具體的分三氧化硫的發生率，能夠有助于相關企業確定基夫賽特爐煉鉛煙氣工藝的污水排放量和硫回收率等參數，繼而在實際的應用過程中合理的選擇具體的設備、管道等零部件，并且通過所得到的參數，展開具體的操作、維修、管理等工作。

[1]田思雨,胡宇杰,王宇菲,等．基夫賽特爐搭配沉鐵渣煉鉛的熱力學分析與試驗研究[J]．中國有色冶金,2017,46(3)：62-66．

[2]文平．浸沒式熔池熔煉處理鉛鋅渣工藝研究[D]．湖南工業大學,2016．