葫芦岛锌厂硫酸生产现状和发展前景

葫芦岛锌厂硫酸生产现状和发展前景 2007年2月第1期葫芦岛锌厂硫酸生产现状和发展前是二塑垦堡:一二 鳓 葫芦岛锌厂硫酸生产现状和发展前景 魏凤华林伟 (葫芦岛有色金属集团有限公司,辽宁葫芦岛125003) 【摘要】回顾了葫芦岛锌厂硫酸生产的历史,介绍了冶炼烟气制酸工艺的现状和 特点,rt4"-)~的发展 进行了展望. ;现状;发展前景 【关键词】葫芦岛锌厂;硫酸生产 【中图分类号】TQ111.1【文献标识码】B【文章编号】1672—6103(2007)01—0047 —03 1发展概述 葫芦岛锌厂是有近70年历史的有色冶炼企 业,历经多年的扩建改造,现已成为主产锌,铜,铅, 副产硫酸等多种产品的国家特大型骨干企业,生产 能力为:锌390kt/a,电解铜100kt/a,硫酸930kt/a, 铅30kt/a.伴随着葫芦岛锌厂近70年的发展,主要 的化工产品硫酸的生产经历了从无到有,持续发 展,不断创新的过程. 葫芦岛锌厂的前身是1935年6月由南满铁道 株式会社与日满矿业株式会社同等出资400万日 元成立的满洲铅矿株式会社所筹建的制炼所,其总 社设在沈阳,1937年5月改设在葫芦岛. 1943年12月因竖罐破裂炼锌中断,制炼所引 进了德国鲁奇化学公司专利始建硫酸厂,设计能力 为年产浓硫酸30kt.1945年6月以硫铁矿为原料 的硫酸厂建成并投产,当年生产硫酸1994t. 由于多种原因被破停产后,1951年3月硫酸厂 恢复了生产,利用锌精矿多膛焙烧炉烟气与硫铁矿 焙烧炉的混合烟气生产硫酸.1953年9月试验成功 并投产了锌精矿焙烧炉低浓度二氧化硫制酸工艺. 1955年至1958年,历经两次较大规模的改扩 建,硫酸的生产能力由30kt/a提高到80kt/a,此间 诞生了我国第一座高温氧化沸腾焙烧炉(18.66m). 1985年硫酸系统封闭酸洗改造投产,硫酸 [作者简介]魏风华(1959一),男,辽宁朝阳人,1983年毕业于沈阳 化工学院.长期从事硫酸生产的技术工作.现任葫芦岛有色金属集团 有限公司总经理. 产品荣获国家金质奖章. 1991年10月,80kt/a的焙烧制酸系统竣工并 投产,高温氧化沸腾焙烧炉(45m)一绝热蒸发一封闭 酸洗一两转两吸制酸流程在葫芦岛锌厂第一次应 用1992年9月第二套80kt/a焙烧制酸系统竣工 投产,葫芦岛锌厂硫酸生产能力达450kt/a,实现了 历史性突破. 1992年10月至1994年底,葫芦岛锌厂完成了 对硫酸厂的技术改造,彻底结束了硫酸生产一转一 吸的历史.1996年铜系统竣工投产,硫酸生产能力 实现800kt/a. "八五"期间,葫芦岛锌厂进行了较为系统,大 规模的技术改造,但由于种种原因,改造的起点比 较低,采用的仍是较为传统的工艺,因而改造后工 厂整体技术装备水平并没有实质性地提高,消耗 高,污染严重等问题未得到根本解决,严重削弱了 企业在市场上的竞争能力.因此,最近几年,企业加 快采用先进适用技术改造传统产业的步伐,大胆采 用新工艺,新技术,新材料.2006年7月竣工投产的 铅锌密闭鼓风炉熔炼(ISP)项目(生产能力:锌60kt/a, 铅30kt/a,硫酸130kt/a)和即将进行的采用富氧顶 吹熔池熔炼技术改造铜鼓风炉项目(新增粗铜40kt/a, 硫酸200kt/a)均是企业新的经济增长点. 2生产现状 2.1生产状况 葫芦岛锌厂的冶炼原料复杂,工艺较多,因而 冶炼烟气成分复杂,气浓气量波动较大,制酸系统 ? 48?中固有色冶金硫酸生产 操作较困难.锌冶炼有火法和湿法两种工艺,其中火 法采用竖罐炼锌和密闭鼓风炉炼铅锌.配套的硫酸 生产净化采用绝热蒸发封闭稀酸洗涤,转化采用3+ l,?,I一?,?和?,I一?,?工艺流程,共有6套 100kt/a和l套130kt/a的制酸系统.铜冶炼采用鼓 风炉一转炉一阳极炉一电解工艺,配套的硫酸生产采 用2套绝热蒸发封闭稀酸洗涤净化,转化工序采用 2+2,两转两吸工艺流程,生产能力为200kt/a. 葫芦岛锌厂目前硫酸的生产能力为930kt/a. 有硫酸厂,东方铜业公司和新成立的铅锌冶炼厂. 分布在厂区的西侧,东侧和北侧,其硫酸生产能力 见表l 表1各冶炼厂硫酸生产能力 2.2工艺流程 不同性质的冶炼烟气,采用的制酸工艺也不同. 硫酸厂炼锌烟气生产硫酸的工艺流程为:氧 化+酸化焙烧SO,烟气一空塔一填料塔一两段电除 雾器一干燥塔一SO鼓风机一转化器一中吸塔一转 化器一终吸塔一尾气排空. 东方铜业公司铜冶炼烟气生产硫酸的工艺流 程为:鼓风炉+转炉烟气一电收尘一空塔一填料 塔一一段间冷器一一段电除雾器一二段间冷器一 二段电除雾器一干燥塔一SO,鼓风机一转化器一中 吸塔一转化器一终吸塔一增湿塔一尾气排空. 铅锌冶炼厂铅锌冶炼烟气生产硫酸的工艺流 程为:烧结烟气一电收尘一一级动力波一降温塔一 二级动力波一一段电除雾器一二段电除雾器一干 燥塔一SO鼓风机一转化器一中吸塔一转化器一终 吸塔一尾气排空 3取得的进步 3.1焙烧工序 焙烧设备沸腾炉由小型化逐步向大型化发展, 其中高温氧化焙烧沸腾炉经过改造由l8.66m扩大 到35m,再到45m2,酸化焙烧沸腾炉由45m拟新 建109m2.而且45m的高温氧化焙烧沸腾炉也是 目前国内最大的,既可以进行氧化焙烧,又可以进 行酸化焙烧.此方面葫芦岛锌厂积累了丰富的生产 实践经验. 3.2净化工序 3.2.1耐稀酸板式换热器的应用 1999年首次在硫酸厂西区制酸四系列中应用 耐稀酸板式换热器,材质为哈氏合金G30,取消了泄 漏严重,效率低,阻力大的石墨间冷器,改气一液间 接换热降温为液一液间接换热降温,实际生产运行 后效果很好.简化了工艺流程,制酸系统阻力降低 达2kPa,提高了制酸系统能力进而改善了焙烧系 统操作环境;换热效率高,传热系数是普通石墨间 冷器(180W?m?K)的25倍;封闭酸洗效果明显, 系统污酸排放量由70m3/h降至8m3/h,硫酸水耗大 幅下降,减少了硫的损失.耐稀酸板式换热器占地 面积小,结构紧凑,操作简便,检修方便. 耐稀酸板式换热器在四系列成功应用后.又陆 续在硫酸厂西区制酸一,二系列和东区制酸一,二 系列推广使用,均取得较好效果,各系列板式换热 器使用情况见表2. 表2各制酸系列板式换热器使用情况 3.2.2蜂窝状导电玻璃钢电除雾器的应用 贵溪冶炼厂的整体玻璃钢电除雾器是从日本 引进的.葫芦岛锌厂是首家使用由国内技术生产的 整体蜂窝状导电玻璃钢电除雾器的厂家.经过前期 考察论证,硫酸厂西区制酸一,二,四系列改造中陆 续采用了这种电除雾器.其中一系列采用两级2台 电除雾器,二系列在二级采用l台电除雾器,四系 列在一级采用2台电除雾器.其规格见表3. 表3各制酸系列蜂窝状导电玻璃钢电除雾器规格 2007年2月第1期葫芦岛锌厂硫酸生产现状和发展前景——魏凤华林伟?49? 配合该电除雾器的使用,在供电电源,极线和 喷淋方面也做了改进.采用某塑钢技术有限公司设 计的喷淋装置.一套用于阳极管的清洗,一套用于 连续喷淋.连续喷淋的作用是:一保持管壁湿润,使 粘附在管壁上的酸泥易于洗涤;二使酸雾颗粒增 大.加快酸雾在电场内移动速度,提高除雾效率.采 用的NCH一2型高效钛合金阴极线,具有电流大,耐 腐蚀,强度高,寿命长,不易折断等特点.另外在供 电电源上.选用某激光电源设备厂生产的HL系列 恒流供电电源替代原可控硅移相控制的高压直流 电源.这些技术措施的实施,极大地提高了设备性 能,确保了工艺指标稳定.新电除雾投产至今,设备 运行稳定.供电系统正常.除雾效率一直在较高水 平(>97%),其中一段电除雾出口的酸雾控制在0.02, 0.03g/m3.二段电除雾出口控制在0.004,0.005g/m, 硫酸含砷<0.00005%,硫酸质量达国家优级. 3.3转化工序? 3_3.1空心环高效蝶环式换热器的应用 自2000年起.已运行了7~9年历经改造的制酸 系列均出现了同一问题:转化系统换热器不同程度 地泄漏.阻力上升.虽然在系统停车时对泄漏和阻 力较大的换热器进行了检修或化学清洗.但效果不 明显,正常运行时间较短,难以满足转化器自热平 衡和日益严格的环保要求.经常需要用预热器进行 补热.为此,葫芦岛锌厂结合中国有色工程设计研 究总院的设计.自行设计,制作了新型高效蝶 环式换热器.到2005年底.已投产不同规格换热器 15台次.该换热器采用蝶环式结构,列管的布管方 式由原正三角形排列改为同心圆螺旋线式排列,烟 气出口改为空心环式.由于只是对某一系统的1台 或2台换热器进行改造.因此从整体运行效果看. 该换热器未达到应有的高效.即传热系数设计为 26,32W/(m2?K),实测为19,24W/(m2?K),但仍高 于原传统的双圆缺式换热器,且换热面积同比降低 达20%. 3.3.2新型Si—Al保温材料的应用 葫芦岛锌厂制酸转化系统的设备基本都是岩 棉外保温,镀锌铁皮罩盖.随着系统检修改造的深 入和外界环境的腐蚀.原保温层均出现不同程度地 破损.因此,将葫芦岛锌厂热电分厂蒸汽管道保温 改造的成功经验用于制酸系统.目前,葫芦岛锌厂 制酸转化系统设备基本上都使用新型Si—Al保温材 料,既满足工艺要求,又显示其优于传统保温材料 的特性:施工方便,省时,省事,省料,隔热效果好, 节能效果明显.现250mm厚的保温层即可达原岩 棉400mm的保温效果,且在室外测定保温外皮温 度接近环境温度.外表整洁美观,抗雨水冲刷,使用 寿命长.同等效果的情况下与传统岩棉造价大体相当. 3.4干吸工序 干吸塔冷酸器采用阳极保护管壳式冷却器替 代原排管冷却器.大大降低了检修和维护费用,且生 产运行稳定,使用寿命长,最长的投产至今已达13 年.未发生任何泄漏.阳极保护控制系统采用新型 HD—A恒电位仪.控制,操作简单. 干吸塔分酸装置由铸铁挂槽式分酸器到管式 分酸器.再到目前将采用的加阳极保护的槽管式分 酸器.其材质由普通耐酸铸铁发展到现在的304L, 316L不锈钢.布酸点由当初的15,18个/m2到目前 的大于40个/m2,分酸均匀,不易堵塞,酸沫夹带量 少.并易于安装,检修和清理. 3.5酸厂污水处理工序 随着国家对环保要求的日益严格,工厂在"三 废"治理方面投入了大量的人力和物力.由于受处 理量和处理工艺的限制.厂内原有的硫酸厂西区 25t/h的污水处理站已不能满足要求.国家经贸委与 日本通产省签订基本,日方投资8亿日元与葫 芦岛锌厂共同进行环保治理项目的合作,研究.解 决葫芦岛锌厂治理改造资金比较困难的问题. 由于东山污水处理站主要处理200kda铜冶炼 烟气的洗涤废水和2o0kda锌冶炼烟气的洗涤废 水.这两种废水的混合物成分比较复杂.因此工艺 流程的选择也比较困难.经多次反复试验及认真考 察对比.最后确定采用先石灰中和后硫化处理的三 级中和的流程:第一级为石膏的生成及回收,第二 级为重金属离子的去除.第三级为砷,氟的进一步 去除,处理能力为50t/h.2000年10月东山污水处 理站开工,2003年10月投产,此流程的先进性在于 氧化曝气和第三级的硫化处理,流程短,效益好,运 行费用低.采用了污水治理最新技术,日方的精良 设备和完善的计算机控制系统.是一座酸性污水治 理的高示范工厂.工程竣工投产后.酸性污水 得到根本治理.水得到回收利用.重金属也得到回 收.具有十分显着的环境效益和社会效益. 4存在的问题 随着科技的迅猛发展.新概念,新技术层出不 (下转第74页) ? 74?中固有色冶金.口设备,电气及自动化 'ModificationofDCenergyaccumulationcharger ZHOUChang-yongBIEn-qingZHANGDa-qing Abstract:TodealwiththetroubleinthecontrollerofDCenergyaccumulationchargersinfourt ypes,the measureslikeimprovingcontrollerandaddingbatterycyclecheckingdevicehavebeentaken andgoodresults haveachievedaftertheimplementation. Keywords:charger;DCenergyaccumulation;controller;phasesequencecognition (上接第49页) 穷,面对当今系统大型化,工艺先进,过程自动控制 的新要求.作为有近70年历史的老企业.葫芦岛锌 厂对当前发展中存在的劳动率低.自动化程度不 高,污染较重等现实问题,已积极着手努力改进.在 继续保持独有的硫酸生产特色,丰富的改造经验和 生产操作实践经验的基础上.将加大与先进企业, 优秀专家的接触和学习认真接受并积极尝试获取 各种信息,各种技术,勇于创新,更加科学合理地促 进硫酸生产的发展. 近年来由于受冶炼原料紧张,有色金属价格波 动等因素影响,工厂整体制酸系统开动率较低,硫 酸生产规模效应未体现出来.虽然工厂总体生产能 力不低(达930kt/a),但单系列能力仍偏小(最大只 有130kt/a),市场竞争能力不强.因此,工厂已制定 长远规划目标,有效地利用有限的矿产资源,降低 制酸成本.节约能源,用大修改造机会和有限的资 金科学合理地对部分系列进行优化组合.尤其是 "八五"期间改扩建的硫酸厂制酸系列.因为它是葫 芦岛锌厂硫酸生产的主力军.工厂将遵循更高的硫 利用率,更严格的环保要求,更高的废热回收率的 原则,实现装置更高的效率和可靠性. 工厂水资源极为紧张,而且每生产1t硫酸需 要从干吸系统移出1758MJ的热量,这是一项可供 回收利用的直接能源,而工厂(国内多数厂家)基本 上是通过循环冷却水浪费.随着冶炼工艺的改进和 烟气SO浓度的稳定和提高,中低温热能的回收及 节约水资源将是工厂今后研究的课题. 5发展方向 历经"八五"期间的技术改造,葫芦岛锌厂硫酸 生产实现了规模化,系统化,在国内同行业中有着 广泛的影响力.已经投产的ISP项目全面实现操作 控制自动化.且工艺也处于同规模国内领先水平; 而正处于检修改造的硫酸厂西区制酸三系列 已全面吸收ISP技改经验,该系列设置一级动力波, 取消净化工序间冷器改建板式换热器.干吸工序新 建低位高效塔,采用加阳极保护的槽管式分酸器, 工厂将在工艺,设备及生产控制自动化方面,不断 提高装备水平.这也是企业今后技术改造努力的方向. ISP工程全面投产后,工厂开动7套100kt/a和 1套130kt/a的制酸系列,全年预计可实现硫酸生产 700kt.但是,相关信息也表明,2005年和2006年全 国在建,新建硫酸生产能力可达28000kt/a,新增生 产能力过大,供大于求导致硫酸价格下降,利润空 间减少,硫酸生产形势不容乐观.对此工厂已有针 对性地瞄准硫酸市场,充分利用周边资源,在保证 拥有1,2个长期稳定供货客户的基础上,随时掌控 各种有价信息,从容应对各种可能出现的局面. 历经多年技术改造,葫芦岛锌厂硫酸生产已形 成规模化,系统化,积累了丰富的改造经验和生产 操作实践经验,在国内行业具有广泛的影响力和很 强的市场竞争力.且随着先进技术的引进和开发, 葫芦岛锌厂烟气制酸装置的技术装备水平将进一 步提高. Currentstatusanddevelopmentprospectsofsulfuricacidproductionin HuludaoZincPlant WEIFeng-huaLINWei Abstract:ThispaperreviewsthehistoryofthesulfuricacidproductioninHuludaoZincPlant,presentsthe currentstatusandfeaturesoftheprocessforacid-makingusingsmeltingoff-gasandproposesprospectsforits futuredevelopment. Keywords:HuludaoZincPlant;sulfuricacidproduction;currentstatus;prospectsofdevelopment