唐 劍

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

目前水口山八廠采購原料來源較雜，原料中雜質(zhì)元素（尤其是氟、氯）對制酸系統(tǒng)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(tǒng)，會(huì)造成設(shè)備腐蝕、填料腐蝕、催化劑粉化等一系列危害。氟是制酸系統(tǒng)影響最大的元素之一，當(dāng)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(jié)構(gòu)、瓷質(zhì)填料、玻璃纖維除霧器及轉(zhuǎn)化工序的催化劑均不耐氟腐蝕，其中的SiO2很容易與F-發(fā)生反應(yīng)形成氟硅酸，進(jìn)而導(dǎo)致腐蝕、粉化等災(zāi)難性后果[1]。氯元素原子半徑小且很活潑，易穿過金屬保護(hù)膜直接與金屬反應(yīng)造成點(diǎn)腐蝕，對制酸系統(tǒng)不銹鋼和合金設(shè)備、管道具有很強(qiáng)的腐蝕性，腐蝕最終通過量變慢慢地累積而發(fā)展成質(zhì)變的事故。因此，制酸系統(tǒng)固氟降氯是維持正常生產(chǎn)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(yàn)系統(tǒng)缺乏氣樣分析手段，水口山八廠缺乏硫酸系統(tǒng)凈化工序進(jìn)口煙氣中氟、氯含量數(shù)據(jù)。一般是通過凈化稀酸中氟、氯濃度來判斷凈化工序進(jìn)口煙氣氟、氯含量。

凈化稀酸中氟、氯濃度統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 凈化稀酸中氟、氯濃度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

從表1可以看出：水口山八廠凈化稀酸中氟、氯濃度遠(yuǎn)高于行業(yè)經(jīng)驗(yàn)值，而且極其不穩(wěn)定?？疾焱袠I(yè)凈化稀酸中氟、氯的濃度數(shù)據(jù)，氟質(zhì)量濃度最高為3 g/L，氯質(zhì)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(gè)重要的手段，目前沒有采用藥劑除氯凈化工藝相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，所以凈化稀酸降氯主要通過源頭管控、工藝控制、材質(zhì)選型三方面進(jìn)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(jìn)廠原料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，進(jìn)廠原料按w(F)≤0.01%、w(Cl)≤0.1%的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)控制。

2）生產(chǎn)技術(shù)部門對進(jìn)廠的所有原料、輔料、燃料（包括內(nèi)部回爐的物料）進(jìn)行全面梳理，對氟、氯含量高的物料做到心中有數(shù)，在配料時(shí)要合理搭配各種物料，根據(jù)氟、氯含量高低進(jìn)行錯(cuò)位搭料。

3）提高冶金爐制粒效果，盡量降低煙塵率，維護(hù)好電收塵器的穩(wěn)定運(yùn)行，提高除塵設(shè)備效率，使進(jìn)硫酸系統(tǒng)煙氣含塵平均質(zhì)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(yùn)行負(fù)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(dòng)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(dòng)力波洗滌塔逆噴管內(nèi)襯弧形石墨磚，使循環(huán)酸和高溫?zé)煔獠恢苯优c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(yōu)化調(diào)整硫酸裝置操作工藝指標(biāo)。①將凈化工序的補(bǔ)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(dòng)力波洗滌塔和氣體冷卻塔循環(huán)泵運(yùn)行電流由原來的75～80 A提高至83～85 A，二級動(dòng)力波洗滌塔循環(huán)泵運(yùn)行電流由原來的45～50 A提高至54～57 A。這樣能降低循環(huán)酸表面氟、氯的蒸氣壓，增加外排循環(huán)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(hù)好電除霧器穩(wěn)定運(yùn)行，確保除霧效率，有效控制煙氣中氟、氯含量。

7）通過計(jì)量泵將稀釋后的硅酸鈉（俗稱水玻璃）加到二級動(dòng)力波洗滌塔中，改變凈化工序補(bǔ)水流程，由原來的二級動(dòng)力波洗滌塔—?dú)怏w冷卻塔—一級動(dòng)力波洗滌塔變成氣體冷卻塔（并聯(lián)二級動(dòng)力波洗滌塔）—一級動(dòng)力波洗滌塔，這種配置有利于固氟降氯且不易堵塞動(dòng)力波洗滌塔噴嘴、氣體冷卻塔填料和板式換熱器。根據(jù)定期的化驗(yàn)分析結(jié)果調(diào)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(nèi)海爾環(huán)填料上部適當(dāng)鋪些瓷質(zhì)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(xù)設(shè)備的腐蝕。

技術(shù)改造前、后凈化工序工藝流程分別見圖1和圖2。

圖1 技術(shù)改造前凈化工序工藝流程

圖2 技術(shù)改造后凈化工序工藝流程

3 運(yùn)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(shù)據(jù)見表2。

表2 技術(shù)改造后凈化稀酸中氟、氯濃度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

從表2可以看出：通過多種措施進(jìn)行管控氟、氯后，凈化稀酸含氟質(zhì)量濃度已經(jīng)低于行業(yè)經(jīng)驗(yàn)值0.3 g/L，含氯質(zhì)量濃度已經(jīng)接近行業(yè)經(jīng)驗(yàn)值0.3 g/L。其中氯含量不穩(wěn)定主要還是由于源頭稀酸含氯量太高，同行業(yè)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(shí)甚至高達(dá)幾十g/L。因此，如果要將稀酸含氯質(zhì)量濃度穩(wěn)定到0.3 g/L以下，必須做好源頭管控，采取凈化工序擴(kuò)容、新增除氯塔等措施進(jìn)行強(qiáng)化除氯。

4 結(jié)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(tǒng)氟氯問題造成底吹爐停爐檢修。底吹爐作業(yè)率由原來的89%提升到92%以上，硫酸年產(chǎn)量由96kt提高到100kt以上，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。