книги из ГПНТБ / Добросельская, Н. Н. Использование сернистых газов на медеплавильных заводах за рубежом для производства товарных видов продукции

Промывное отделение сернокислотного цеха работает по схе­ ме, приведенной на рис. Хй. Л есто первой промывной башни ис­ пользуется скруббер Вентури, в качестве второй промывной башни насадочный скруббер. Для промывки газа применяются 1в-ный и £5л>-ный растворы промывной серной кислоты. Содержание взвешен­ ных твердых частиц в промывной кислоте поддерживается на посто­ янном уровне ( '■''0,5'а) . Шлам отделяется в отстойниках. Для ох­ лаждения промывной кислоты применяются углеграфитовые холодиль­ ники.

Из второй промывной башни газ поступает в мокрые электро­ фильтры, расположенные в 2 ряда по 4 в каждом ряду (см. рисЛй) Далее газ сушится в сушильной башне, орошаемой SG-ЭбД-ной сер­ ной кислотой.

Очищенный и сухой газ с концентрацией 7% S02 мощными га зо - дувками через четыре теплообменника подается в четырехслойный контактный аппарат с ванадиевым катализатором, работающий по схеме двойного контактирования { 2 : 2 ) .

Исследования о возможности и целесообразности применения схемы двойного контактирования с использованием обычного абсор­ бционного оборудования сернокислотного цеха были проведены в Японии и проверены на медеплавильном заводе "Ояахама" { 1 5 ] .

Результаты исследований представлены графически на рис.13. приведенные кривые показывают зависимость концентрации сернис­ того ангидрида от объема выделяющихся конвертерных газо в, опре­ деляют условия автотермичного протекания процесса окисления so2 в sOj. верхняя кривая определяет эту зависимость для сернокис­ лотной установки, работающей по схеме двойного контактирования, нижняя кривая - для обычной контактной установки. Как видно из рис. 13, в условиях работы сернокислотного цеха на заводе "Онахама" по схеме двойного контактирования целесообразно перераба­ тывать газ с концентрацией выше 6 ,8 $ S02 / 1 5, 12 ] .

40

Специалисты (рирмы "Лурги" ( ФРГ) иначе подошли к решению проблемы переработки газов с низкой концентрацией сернистого ан­ гидрида ( ~ 4ъ 302; по схеме двойного контактирования.

Считывая, что при использовании обычного абсорбционного оборудования температура газа снижается ниже точки росы и перераоотка таких газов затруднительна, они применили метод горячей абсорбции, при которой тепло газов используется более рационально

Согласно существующему эмпирическому правилу, увеличение концентрации сернистого ангидрида на 1% приводит к разогреванию газовой смеси в процессе экзотермической реакции окисления сер­ нистого ангидрида и увеличению температуры газа на 30°С. Дели,

например, газ с концентрацией 4В so2 и температурой 30°С посту­ пает в контактный аппарат, то после первой ступени контактиро­ вания температура газовой смеси достигает 200°С, так как 4хЗО°С+

за снижается менее заметно: всего лишь от 170 до 140°С, что схе­ матически может быть представлено следующим образам:

Газ на горячую абсорбцию

Сущность горячей абсорбции заключается в т т -i, что газ по­ ступает на абсорбцию в там же направлении, что и поток серной кислоты, поглощающий серный ангидрид., конструкция промежуточ­ ного абсорбера представляет собой сочетание полых башен с дву­ мя трубами Вентури и мощным каплеуловителем (см .рис. 1 0 ).

Применение двойного контактирования на медеплавильных заводах Японии

Япония занимает первое место в мире по объему внедрения двойного контактирования с промежуточной абсорбцией для пере­ работки металлургических газов.

41

8 медной промышленности для этого используются обжиговые газы печей КС, отходящие газы взвешенной плавки, конвертерные газы, В качестве примера рассматривается производство серной кислоты из конвертерных газо в , обжиговых газов печей КС, отхо­ дящих газов взвешенной плавки, смеси металлургических газов.

Завод "Онахама"

На заводе "Онахама" имеется четыре горизонтальных конвер­ тера. Обычно три из них находятся под дутьем и один - под "за ­ рядкой". Конвертеры снабжены плотными напильниками. Минимальный подсос воздуха достигается благодаря использованию котлов-ути­ лизаторов специальной конструкции, разработанной компанией "Она­ хама смелтинг энд рифайнинг".Котлы-утилизаторы установлены на каждом конвертере (пять котлов., один запасной).

Концентрация сернистого ангидрида в газах на выходе из кот­

лов-утилизаторов колеблется от 8 до 12%. Средняя концентрация -

мососа по газу составляет 132 тыс.нм3/час.

Газ промывают по обычной технологии. Отработанная промыв­ ная кислота нейтрализуется известковым молоком в специальном кислотоотстойнике. Шлам из промывного отделения возвращается на шихтовальный двор.

Контактная установка (цех J* I) типа "Мицубиси-Лурги" по­ строена с учетом возможного значительного колебания концентра­ ции конвертерных газов. Обычно она работает.по схеме двойного контактирования. Чтобы избежать перебоев с питанием сернокислот­ ной установки, а также при пуске установки применяется серная печь для сжигания элементарной серы. В случае остановки конвер­ теров установку можно переключать на работу по простой контакт­

ной схеме.

При нормальной работе конвертеров газ на выходе из сушиль­ ной башни разбавляется воздухом.

42

Переработка конвертерных газов по схеме двойного контакти­ рования и отходящих газов отражательной плавки по простой кон­ тактной схеме с подогревом стали возможны благодаря применению 3Jvi, автоматического контроля отопления, тяги в металлургичес­ ких агрегатах и полной автоматизации всех процессов сернокислот­ ного производства.

Содержание серы в переработанном сырье составляет 32553 т или 27,5 $ от веса шихты (содержание меди в перерабатываемых кон­ центратах 2 5 ,2 $ ).

43

Завод "Окаяма’

Новый сернокислотный завод "Окаяма" заменил старые серно­ кислотные установки в Ниахаме, Коношиме, Бефу и Оваде общей мощ­

ностью 740 т в сутки (отходящие металлургические газы заводов "Косака" (медеплавильного) и "Тобато" по-прежнему используется

дых частичек концентрата. Жидкой фазой служит разбавленная сер­ ная кислота, подаваемая в репульпатор из газопромывного аппара­ та Пибоди.

Общее потребление промывной кислоты для приготовления пуль­ пы превышает возможности сернокислотного цеха завода "Окаяма",

поэтому промывную кислоту привозят с соседних сернокислотных заводов.

Температура кипящего слоя достигает 930°С (900-950°С ) и поддерживается автоматически. Она регулируется путем впрыскива­

ния добавочных порций промывной кислоты.

В указанных условиях обжига образуется сернистый газ с кон­ центрацией 12-13$ двуокиси серы, что в пересчете на сухой газ составляет 15,5 -16,0 $ .. Концентрация кислорода в обжиговом газе не превышает 0 ,1 - 0 ,5 $ .

Огарковая пыль оседает в котлах-утилизаторах и циклонных коллекторах. Уловленная в них пыль присоединяется к огарку.вы­ гружаемому через порог печи. Олесь смачивается раствором хлори­ стого кальция, что необходимо для последующего хлорирующего об­ жига, и ыорскда путем отправляется на завод "Амагасаки" для дальнейшей переработки с извлечением цветных металлов. Схема производства серной кислоты на заводе "Окаяма" показана на рис .1 4 .

Очищенный от пыли газ поступает на промывку в скрубберах Пибоди, где газ охлаждается и очищается ofc оставшейся пыли и

промывку скгзу, попадает в газовую коробку скруббера. Сверху

•тарез фориуыни подается разбавленная серная кислота. Хороший

44

3 ___/

1 3 -

Серная кислота с концен­ трацией 98 /о на склад

Р и с.14. Принципиальная схема переработки пиритов и производства серной кислоты н? звводе "Окаяма":

I - теплообменники; 2 - контактный.аппарат; 3 - промежуточны® абсорбер; 4 - конечный абсорбер; 5 - отдувочная бвиня

контакт жидкости и газа достигается благодаря устройству нес­ кольких полок с тарелками, имеющими отверстия с каплеотбойни- ками-?брызгадами Г 34 У . Мелкодисперсные кашш туцава серной

кислоты, охлаждаясь и встречая на своем пути каплеотбойники, укрупняются.

45

Загрязненная шламом и химическими примесями серная кисло­ та направляется в циркуляционные сборники, кислотоотстойники и сгустители типа дорко, диаметр которых достигает 14 м. Охлаж­ дение промывной кислоты с 70 до 35° осуществляется.в трех сту­ пенях кислотных холодильников.

В процессе промывки газа часть промывной кислоты постоян­ но ’отводится для приготовления пульпы. Однако медь и мышьяк ос­ таются в рецикле и накапливаются, для их выделения периодичес­ ки применяется соответствующая обработка промывной кислоты,при­ водящая к осаждению этих элементов в виде сульфидов, из кото­ рых медь выделяется в последующем процессе переплавки с полу- . чением металлической меди, а мышьяк, как правило, складируют.

Данные о способах извлечения фтора из растворов отсутст­ вуют. йо-видимому, содержание его в перерабатываемых концент­ ратах ничтожно мало.

Из скрубберов Пибоди газ направляется в мокрые электро­ фильтры, где выделяется мелкодисперсный туман серной кислоты и. богатый селеновый шлам. Содержание влаги на выходе из мокрых электрофильтров достигает 0 ,0 0 5 -0 ,0 0 7 г/нм3 .

Далее газ разбавляется воздухом в кондиционирующем устрой­ стве и направляется на осушку в насадочную сушильную башню,оро­ шаемую концентрированной серной кислотой. Высота сушильной баш­ ни 12,5 м, диаметр 8 ,1 м. Используется насадка типа "Кемико".

На орошение сушильной башни подается охлажденная в холодильни­ ках 98-9Э/-ная серная кислота.

Из сушильной башни газ проходит через систему теплообмен­ ников, нагреваясь до температуры 440-450°С за счет использова­

за , подаваемого в контактный узел, регулируется с помощью од­ ноступенчатых турбогазодувок системы "Хитати", обеспечивающих напор газа порядка 0 ,5 кг/см^ и расположенных сразу же за су­ шильной башней.

Контактный аппарат типа "Кемико" имеет четыре слоя, запол­ ненные ванадиевым катализатором. Толщина каждого слоя катализа­ тора достигает i ,9 м, а весь объем катализатора в контактном аппарате достигает 198 м3 .

Система двойного контактирования спроектирована из расче­ та 3 :1 , т .е . после третьего слоя поток газа направляется в про­ межуточный абсорбер для удаления образовавшегося серного ангид­ рида с целью сдвинуть реакцию окисления сернистого ангидрида

46

вправо и таким образом достигнуть более высокой степени контак­ тирования.

На вторую стадию контактирования подается г а з , подогретый в теплообменнике до температуры 430 -440°, после выхода его из промежуточного абсорбера. Зторая стадия контактирования проте­ кает на четвертом слое катализатора. Образовавшийся серный ан­ гидрид поглощается в конечном абсорбере.

Потоки 98-99%-ной серной кислоты распределяются автомати­ чески между сушильной башней, промежуточным и конечным абсор­ берами и складом. Продукционная серная кислота охлаждается в батарее оросительных холодильников.

Отходящий газ из конечного абсорбера выпускают в атмосфе­ ру через трубу высотой 40 м. 8 практике работы сернокислотной установки "Окаяма" установлено, что при содержании 8,5% серни­ стого ангидрида на входе в контактный аппарат, концентрация его на выходе в трубу не превышает 0,030% , а при подаче 9,0%-но­ го газа отходящий газ содержит 0,035% S02 . Обычно концентра­ ция сернистого ангидрида в отходящем газе не превышает 0,05% .

Управление сернокислотным производством "Окаяма" осущест­

вляется автоматически. Псе функции °«рнокислотной установки регистрируются соответствующей измерительной аппаратурой, уп­ равляются и контролируются дистанционно. Для облегчения работы операторов на щите управления имеются телевизионные экраны, по­ зволяющие визуально наблюдать за работой аппаратов.

Центральная контрольная лаборатория завода "Окаяма" примы­ кает к электростанции, вырабатывающей электроэнергию за счет использования вторичных энергоресурсов.

Завод "Окаяма" работает в три смены. Только на складе сырья, шихтовальном дворе и на операции приготовления пульпы в дневную смену работав* по два человека. 6 остальных подразделениях про­ изводством управляет один оператор в каждом подразделении. Та­ ким образом, завод "Окаяма" управляется начальником цеха и тре­

47

Поставка серной кислоты потребителям осуществляется морс­ кими танкерами. Планируется провести кислотопровод к ближайшим потребителям.

.Учитывая, что содержание серы в огарке по данным химичес­ кого анализа не превышает 0,28% , степень извлечения серы из пе­ рерабатываемых пиритных концентратов достигает ~98% .

Медеплавильный комбинат "Наосима"

Комбинат "Наосима" расположен в 3 км от порта Уно в пре­ фектуре Окаяма , принадлежит японской компании "Мицубиси ме­ тал майнинг" и состоит из старого медеплавильного и нового пла-

вильно-рафинировочного заводов / 1 6 , 83 7 . В г . Наосима распо­ ложен также свинцовый завод, принадлежащий фирмам "Мицубиси ме­ тал майнинг" и "Н-оминко" (Канада), где рафинируют .олово и вып­ лавляют свинец.

На старом медеплавильном заводе "Наосима" имеется две сер­

в широких пределах. Каталитическое окисление сернистого ангид­ рида протекает в присутствии окислов азота в.газовой фазе, в сернокислотной башенной установке типа "Петерсен". При модерни­ зации старого цеха на каждом конвертере установили котел-утили­ затор, что улучшило условия газоотбора и очистки г а за , а также позволило использовать пар,для производства электроэнергии. Сер­ нокислотный цех оснащен ЭВМ, автоматизирован и обеспечивает вы­ сокую производительность труда.

Башенный цех перерабатывает газы с агломерационных машин Лурги, поступающие со свинцового завода фирмы, "%цубиси-Комивко смелтинг" после их очистки в высокотемпературных рукавных фильт­ рах со стеклотканью, и разбавленные газы медеплавильного произ­

46

водства / 8 4 J . Выпускаемая продукция - разбавленная серная ки­ слота .

Второй сернокислотный цех старого завода "Наосима" пущен в эксплуатацию в 1958 г . Он перерабатывает обжиговые газы печи КС и конвертерные газы на контактной сернокислотной установке ти­ па Лурги, которая примечательна тем, что имеет дистанционное уп­ равление. Выпускаемая продукция - 98%-ная серная кислота.

Отходящий газ сернокислотных цехов старого завода выбрасы­ вается в атмосферу через трубу, высота которой была выбрана -с таким расчетом, чтобы обеспечить четырехкратное снижение концен­ трации сернистого ангидрида в околоземном пространстве по срав­ нению с его концентрацией на выходе из сернокислотной установки. Расчет трубы проводился с участием кампании "Мицубиси Хеви индастриз" на основе данных, полученных при испытаниях аэродинами­ ческой трубы, на верфи Нагасаки.

Отходящие газы отражательной печи проходят котел-утилиза­ тор, позволяющий генерировать пар. и электроэнергию, электро­ фильтр и выходят в атмосферу через трубу.

Хорошие условия гравитационной пылеочистки газов, обеспечи­ вающие минимальный подсос воздуха, достигаются благодаря исполь­ зованию котлов-утилизаторов, при выборе которых учитываются ха­ рактеристика газа на входе в котел-утилизатор(температура,объем, • содержание сернистого ангидрида, кислорода, азота, паров воды, запыленность, содержание меди, свинца, цинка, железа, серы,оки­ слов кальция и кремния в пыли); назначение пара (для выработки электроэнергии или цеховых нужд); характеристика воды, питающей котел; температура пара и окружающей среды; барометрическое дав­ ление, высота установки над уровнем меря, давление пара на выхо­ де из котла; частота и напряжение источника тока.

При строительстве нового завода предъявлялись следующие основные требования; полностью извлекать сернистый газ и пыль, обеспечить высокую производительность за счет применения современной техни­ ки и технологии, механизировать и автоматизировать все производ­ ственные процессы.

Обжиг флотационного медного концентрата проводят в. печи КС типа "Дорко" при температуре 600°С. Количество вдуваемого воздуха 300 нм3/мин.

Обжиговые газы объединяются с конвертерными газами, кото­ рые охлаждаются в котле-утилизаторе до 380°С и очищаются от пыли

46