水口山八廠制酸系統固氟降氯的改造總結

唐 劍

（湖南水口山有色金屬集團有限公司第八冶煉廠，湖南常寧 421513）

湖南水口山有色金屬集團有限公司第八冶煉廠（以下簡稱水口山八廠）100kt/a粗鉛項目采用具有自主知識產權的水口山煉鉛法，氧氣底吹熔煉爐產生的煙氣送往制酸系統生產硫酸。凈化采用一級動力波洗滌塔—氣體冷卻塔—二級動力波洗滌塔—兩級電除霧器稀酸洗滌半封閉循環流程，制酸采用ⅢⅠ-ⅤⅣⅡ、“3+2”二轉二吸流程。

目前水口山八廠采購原料來源較雜，原料中雜質元素（尤其是氟、氯）對制酸系統影響較大。入爐原料中的氟和氯隨著冶煉煙氣帶入制酸系統，會造成設備腐蝕、填料腐蝕、催化劑粉化等一系列危害。氟是制酸系統影響最大的元素之一，當氟富集到一定程度后，對凈化工序的玻璃鋼塔、煙道、管道均具有一定的腐蝕性，干吸工序鋼襯瓷磚結構、瓷質填料、玻璃纖維除霧器及轉化工序的催化劑均不耐氟腐蝕，其中的SiO2很容易與F-發生反應形成氟硅酸，進而導致腐蝕、粉化等災難性后果[1]。氯元素原子半徑小且很活潑，易穿過金屬保護膜直接與金屬反應造成點腐蝕，對制酸系統不銹鋼和合金設備、管道具有很強的腐蝕性，腐蝕最終通過量變慢慢地累積而發展成質變的事故。因此，制酸系統固氟降氯是維持正常生產必須采取的措施。

1 凈化工序氟、氯狀況

因缺乏可靠儀表檢測且化驗系統缺乏氣樣分析手段，水口山八廠缺乏硫酸系統凈化工序進口煙氣中氟、氯含量數據。一般是通過凈化稀酸中氟、氯濃度來判斷凈化工序進口煙氣氟、氯含量。

凈化稀酸中氟、氯濃度統計結果見表1。

表1 凈化稀酸中氟、氯濃度統計結果

從表1可以看出：水口山八廠凈化稀酸中氟、氯濃度遠高于行業經驗值，而且極其不穩定?？疾焱袠I凈化稀酸中氟、氯的濃度數據，氟質量濃度最高為3 g/L，氯質量濃度最高為1 g/L。水口山八廠通過源頭管控來降低凈化稀酸氟、氯濃度將是一個重要的手段，目前沒有采用藥劑除氯凈化工藝相關的經驗，所以凈化稀酸降氯主要通過源頭管控、工藝控制、材質選型三方面進行。

2 固氟降氯措施及凈化工序工藝流程

水口山八廠采取的固氟降氯措施如下[2-3]：

1）從源頭對進廠原料質量進行嚴格把關，進廠原料按w(F)≤0.01%、w(Cl)≤0.1%的企業標準控制。

2）生產技術部門對進廠的所有原料、輔料、燃料（包括內部回爐的物料）進行全面梳理，對氟、氯含量高的物料做到心中有數，在配料時要合理搭配各種物料，根據氟、氯含量高低進行錯位搭料。

3）提高冶金爐制粒效果，盡量降低煙塵率，維護好電收塵器的穩定運行，提高除塵設備效率，使進硫酸系統煙氣含塵平均質量濃度不高于500 mg/m3，峰值不高于700 mg/m3。這樣可以減輕凈化工序運行負荷，提高凈化工序的凈化效率和洗滌效果，減輕投加水玻璃對動力波洗滌塔噴嘴的堵塞，有利于提高煙氣中氟、氯去除能力。

4）動力波洗滌塔逆噴管內襯弧形石墨磚，使循環酸和高溫煙氣不直接與玻璃鋼管壁接觸。石墨磚硬度大，可避免噴嘴高速液流與含氟煙氣對玻璃鋼管壁的磨損與腐蝕。

5）優化調整硫酸裝置操作工藝指標。①將凈化工序的補水量由原來的1.0～1.5 m3/h提高至2.5～3.0 m3/h；②將凈化工序稀酸排放量由原來的75～90 m3/d提高至150～180 m3/d；③將凈化工序一級動力波洗滌塔和氣體冷卻塔循環泵運行電流由原來的75～80 A提高至83～85 A，二級動力波洗滌塔循環泵運行電流由原來的45～50 A提高至54～57 A。這樣能降低循環酸表面氟、氯的蒸氣壓，增加外排循環酸帶出氟、氯量，從而更有效地固氟降氯。

6）電除霧器陰極線用鉛合金魚骨線取代鈦合金芒刺線，提高其抗腐蝕性，維護好電除霧器穩定運行，確保除霧效率，有效控制煙氣中氟、氯含量。

7）通過計量泵將稀釋后的硅酸鈉（俗稱水玻璃）加到二級動力波洗滌塔中，改變凈化工序補水流程，由原來的二級動力波洗滌塔—氣體冷卻塔—一級動力波洗滌塔變成氣體冷卻塔（并聯二級動力波洗滌塔）—一級動力波洗滌塔，這種配置有利于固氟降氯且不易堵塞動力波洗滌塔噴嘴、氣體冷卻塔填料和板式換熱器。根據定期的化驗分析結果調整水玻璃加入量，控制凈化稀酸ρ(F)≤0.3 g/L。

8）氣體冷卻塔內海爾環填料上部適當鋪些瓷質填料，作為氟腐蝕犧牲填料。定期更換這些填料，可減輕氟對后續設備的腐蝕。

技術改造前、后凈化工序工藝流程分別見圖1和圖2。

圖1 技術改造前凈化工序工藝流程

圖2 技術改造后凈化工序工藝流程

3 運行效果

水口山八廠采取固氟降氯措施后，制酸裝置凈化稀酸氟、氯含量顯著減少，測定數據見表2。

表2 技術改造后凈化稀酸中氟、氯濃度統計結果

從表2可以看出：通過多種措施進行管控氟、氯后，凈化稀酸含氟質量濃度已經低于行業經驗值0.3 g/L，含氯質量濃度已經接近行業經驗值0.3 g/L。其中氯含量不穩定主要還是由于源頭稀酸含氯量太高，同行業中源頭稀酸ρ(Cl)一般在1～3 g/L，而水口山八廠源頭稀酸一般ρ(Cl)＞4 g/L，有時甚至高達幾十g/L。因此，如果要將稀酸含氯質量濃度穩定到0.3 g/L以下，必須做好源頭管控，采取凈化工序擴容、新增除氯塔等措施進行強化除氯。

4 結語

水口山八廠采取固氟降氯措施后，基本上杜絕了因硫酸系統氟氯問題造成底吹爐停爐檢修。底吹爐作業率由原來的89%提升到92%以上，硫酸年產量由96kt提高到100kt以上，具有良好的經濟效益和環境效益。