关于铜冶炼企业发烟硫酸的工艺优化与行业展望

关于铜冶炼企业发烟硫酸的工艺优化与行业展望

宋庆国   于昊 马文太

（阳谷祥光铜业有限公司，山东省聊城市，252300）

摘要：本文聚焦于铜冶炼企业中发烟硫酸的生产，深入探讨了其工艺优化的策略及未来的行业发展趋势。通过对工艺流程的分析，提出了包括原料控制、设备改进、操作优化等方面的工艺优化措施，并对发烟硫酸在铜冶炼行业的应用前景和挑战进行了展望，旨在为铜冶炼企业提高发烟硫酸生产效率和质量提供理论支持和实践指导。

关键词：铜冶炼企业；发烟硫酸；工艺优化；精细化工；电气仪控

一、引言

在铜冶炼过程中，发烟硫酸作为一种重要的副产品，不仅具有较高的经济价值，还在众多工业领域有着广泛的应用。然而，当前铜冶炼企业发烟硫酸的生产工艺仍存在一些问题，如能耗较高、产品质量不稳定、环境污染等。因此，对其工艺进行优化具有重要的现实意义。

来自硫酸生产转化工段经换热降温后温度180℃的一次转化气进入105%发烟硫酸吸收塔；吸收SO3后的出塔烟气进入第一吸收塔经吸收SO3的发烟H2SO4流至发烟酸循环槽在循环槽内加入一吸塔来的98%H2SO4维持104.5%硫酸浓度；经发烟酸循环泵送至发烟硫酸冷却器降温至45℃左右去发烟硫酸吸收塔循环吸收。其中另一部分作为产品去105%发烟硫酸中间槽，再经烟酸输送泵去发烟硫酸贮罐。当含有游离SO3的硫酸暴露于空气中时液面上气体中的SO3分压还低于与发烟硫酸相平衡SO3分压，从液面上冒出白色烟雾的硫酸叫做发烟硫酸。

二、铜冶炼企业发烟硫酸的生产工艺概述

铜冶炼过程中的硫酸生成原理，在铜冶炼过程中，硫化铜矿经过焙烧、熔炼和吹炼等工序，其中的硫元素与氧结合生成二氧化硫气体。这些二氧化硫气体经过净化、催化氧化等处理，最终转化为三氧化硫，并被浓硫酸吸收形成发烟硫酸。

现有生产工艺流程，目前，铜冶炼企业发烟硫酸的生产工艺流程通常包括以下几个主要环节：气体净化：去除二氧化硫气体中的杂质，如灰尘、砷化物、氟化物等。催化氧化：在催化剂的作用下，将二氧化硫氧化为三氧化硫。吸收：用浓硫酸吸收三氧化硫，生成发烟硫酸。

三、工艺优化的方向与措施

优化原料控制，提高铜精矿品质：选择含硫量稳定、杂质少的铜精矿，有助于减少后续处理过程中的能耗和污染物排放。精确配料：合理控制入炉物料的配比，确保反应过程的稳定进行，提高硫的利用率。

     改进设备与技术，采用高效催化剂：研发和应用新型、高性能的催化剂，提高二氧化硫的氧化效率。优化吸收设备：如采用新型的吸收塔结构和填料，增加气液接触面积，提高吸收效果。引入先进的自动化控制系统：实现对生产过程的实时监测和精准控制，确保工艺参数的稳定。

     优化操作条件，温度与压力控制：精确调控反应温度和压力，以提高反应速率和转化率。气体流量控制：合理控制气体的流量和流速，确保反应充分进行，提高设备利用率。

     加强能源管理，余热回收利用：回收反应过程中产生的余热，用于发电或其他生产环节，降低能源消耗。优化动力设备：选用高效节能的风机、泵等动力设备，减少能源损失。

    保措施的强化，尾气处理：采用先进的尾气处理技术，确保达标排放，减少对环境的影响。废水处理与回用：完善废水处理系统，实现废水的循环利用，降低水资源消耗。

四、工艺优化的探讨与实践

产品质量提升，通过优化工艺，发烟硫酸的浓度和纯度能够得到显著提高，满足更广泛的市场需求。生产效率提高，反应速率的加快、设备利用率的提升以及操作的稳定性增强，使得发烟硫酸的产量得以增加。成本降低，原料利用率的提高、能源消耗的减少以及设备维护成本的降低，共同导致生产成本的下降。环境友好性增强，尾气和废水达标排放，减少了对环境的污染，符合可持续发展的要求。

利用SO3能溶解于100%硫酸中的这一特性，进塔气体中SO3分压高于与发烟硫酸相平衡的气相SO3分压。开始生产发烟硫酸时先以98%浓度的硫酸作吸收剂气体中的SO3直接穿过界面进入酸液同酸液中的水分化合生成硫酸。随着吸收的进行吸收酸浓度不断升高；当浓度超过100%后继续吸收SO3；则在硫酸中出现了游离SO3控制吸收酸的浓度即可制得105%发烟硫酸。

铜冶炼烟气经净化工序除尘、除杂质并降温后再经干燥塔干燥，烟气中水分0.1g/m3进转化工序SO2气体转化为SO3气体。来自硫酸生产转化工段经换热降温后，温度180℃的含SO3的一次转化气，一部分进入105%发烟硫酸吸收塔；另一部分进入干吸工段的第一吸收塔。经发烟硫酸吸收塔吸收后的气体，再与直接进入第一吸收塔的转化气混合；一同进入第一吸收塔两部分气量的分配比例通过蝶阀来调节，一般控制进发烟硫酸吸收塔的气量不少于1/3。

     105%发烟硫酸从发烟硫酸上部进入塔内分酸装置在塔内吸收SO3后，酸浓度升高；酸温上升，从塔底部排出进入发烟硫酸循环槽。与从98%硫酸吸收塔系统串来的98%硫酸混合，将循环酸浓度控制在104.6%--105%之间，再由发烟硫酸循环泵送至发烟硫酸冷却器降温至45℃左右去发烟硫酸吸收塔循环吸收。其中另一部分作为产品去105%发烟硫酸中间槽再经烟酸输送泵去发烟硫酸贮罐。

五、铜冶炼企业发烟硫酸的行业展望

市场需求增长，随着化工、冶金等行业的发展，对发烟硫酸的需求将持续增加。尤其是在新能源、新材料领域的应用有望进一步拓展。技术创新驱动，未来，将有更多的创新技术应用于发烟硫酸的生产，如智能化控制、绿色环保工艺等，推动行业向高质量、高效率、低能耗和低排放方向发展。产业整合与升级，随着市场竞争的加剧和环保要求的提高，铜冶炼企业将面临产业整合，规模较小、技术落后的企业可能被淘汰，而优势企业将通过技术升级和产业链延伸，提高市场竞争力。国际市场拓展，随着我国铜冶炼行业技术水平的不断提高，发烟硫酸有望在国际市场上占据更大的份额，提升我国在相关领域的国际影响力。

六、结论

铜冶炼企业发烟硫酸的工艺优化是提高企业竞争力、实现可持续发展的关键。通过采取一系列的优化措施，能够显著提升产品质量和生产效率，降低成本，减少环境污染。同时，随着行业的不断发展，发烟硫酸在未来有着广阔的市场前景和发展空间。铜冶炼企业应紧跟时代步伐，持续进行技术创新和管理优化，以适应市场需求和行业发展趋势，为推动我国铜冶炼行业的进步和国民经济的发展做出更大的贡献。

参考文献：

[1]王志勇,安中良,刘宝江,等.生产液体SO3联产发烟硫酸的设计与实践[J].硫酸工业, 2015(4):3.DOI:10.3969/j.issn.1002-1507.2015.04.011.

[2]孙治忠.有色冶炼烟气生产发烟硫酸技术的优化及应用[J].化学工程, 2015, 43(6):4.DOI:10.3969/j.issn.1005-9954.2015.06.017.

第一作者简介

宋庆国 男 1985年9月生，重冶火法冶炼高级工、硫酸生产高级工，毕业于聊城大学，2005年至今从事硫磺制酸，硫铁矿制酸，烟气制酸，余热回收等工艺生产工作，参与烟灰价值物料剥离、精制硫酸发烟硫酸等项目建设与生产，取得多项行业荣誉。