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5.3 三废处理
5.3.1尾气的处理
工艺生产过程产生的废气主要来源为：二吸塔出来的SO2、SO3。
A、焙烧：采用氧表控制沸腾焙烧为磁性焙烧，炉气出口SO2浓度高SO3浓度低（即原始酸雾低，通过一级电除雾，酸雾指标可达到≤0.03g/Nm3）,渣、灰主要成分为Fe3O4具有磁性，可通过磁选机进行两次选磁，使铁的品位提高到55%以上可用来炼铁；渣、灰、灰残硫≤0.5%，烧出率可达≧98.5%，渣灰可卖给水泥厂，生产水泥。
B、净化工序采用封闭酸洗，付产10%浓度稀酸，可用稀酸泵将此稀酸送到磷肥车间与浓硫酸相配生产磷肥，酸泥与矿渣相混，卖给水泥厂生产水泥。
C、转化工段采用五段两次转化，总转化率可达99%，尾气SO2≤300PPM，可达到国家排放标准。
D、干吸工段采用两次吸收，塔的分酸装置采用管式分酸器，，总吸收率可达≧99.95%。
5.3.2烧渣及污水、污酸的处理
以含硫量为35%～25%的硫铁矿为例，每生产1吨硫酸，副产0.7～0.8吨的烧渣，烧渣中含有较多的铁和一定数量的铜、锌、铅、钴等有色金属，有些还含有金、银等贵重金属，应回收利用。
污水和污酸主要来自净化工序，污水、污酸中含有硫酸、砷、氟、铅、铁、硒等，酸、砷、氟等，对生态环境危害很大，排放前必须处理。
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第六章 物料衡算和热量衡算
6.1物料衡算
1、硫酸生产的工艺流程图如图6-1：
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图6-1 硫酸生产的工艺流程
一、硫铁矿焙烧工序：生产条件：
1、硫铁矿纯度W(FeS2=90%) 空气过剩系数a=1.5 物料流程示意图如图6-2：
二氧化硫炉气
硫铁矿W(FeS2=0.9) 空气O2为0.21 N2为0.79 沸腾焙烧 炉渣 图6-2 硫铁矿焙烧工序
以1t硫铁矿为基准 W(FeS2) =
m(FeS2) ×100%
M(FeS2)由W(FeS2) =0.9=90%（已知） 得m(FeS2)=0.9t=900kg n(FeS2) =
m900kg==7.5kmol M120g/mol4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2 需要消耗的氧气为n（O2）=
11×n(FeS2)=20.625 kmol 4通入的氧气为1.5×20.625 kmol=30.9375 kmol
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需要通入的空气为
30.9375=147.32 kmol 0.21空气中的氮气为147.32 kmol－30.9375 kmol=116.38 kmol 生成的二氧化硫为n（SO2）=2×7.5 kmol=15 kmol 生成的Fe2O3为n（Fe2O3）=
7.5 kmol=3.75 kmol 2剩余的氧气为30.9375 kmol－20.625 kmol=10.3125 kmol
表7-1 输入—输出物料表 基准1t硫铁矿 输入 输出 质量/kg 分子量 组分 质量/kg Fe2O3 900 120 600 100 990 3259 5249 32 28 SO2 O2 N2 杂质 960 330 3259 100 5249 组分 FeS2 杂质 O2 N2 总计 分子量 160 64 32 28
二、炉气的净化和干燥工序如图7-3：
清水 粗二氧化硫炉气 炉气冷却和干法除尘 干炉气 矿渣 炉气湿法净化 93%湿炉气硫酸二氧化硫炉气 炉气的干燥 图7-3 炉气的净化和干燥工序
由焙烧工序输送来的二氧化硫炉气，经过净化和干燥工序之后，除去了炉气中的有害杂质，但炉气中的二氧化硫、氧气、氮气的量并没有发生较大的变化。 由表1知：n(SO2)=15 kmol n(O2)=10.31 kmol n(N2)=116.38 kmol
三、二氧化硫催化氧化工序：工艺条件5700C, k?=14.9
由净化和干燥工序输送来的原料量n(SO2)=15kmol n(O2)=10.31kmol n(N2)=116.38 kmol x(SO2)=11% x(O2)=7.3% x(N2)=81.7%
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物料流程示意图如图图7-4：
SO2为11% O2为7.3% N2为81.7% 催化氧化 SO2为0.11－0.11 x O2为0.073－SO3为0.11 x N2为0.817
0.11x 2图7-4 二氧化硫催化氧化工序
计算基准1mol原料 平衡转化率为x
SO2+
1O2? SO3 2
开始 0.11 0.073 转化 0.11x
0.11x 0.11x 20.11x 0.11x 20.11x+ 0.11x+0.817 2平衡 0.11－0.11x 0.073－
输出总物料量：0.11－0.11x+ 0.073－ =1－0.055 x
P(SO3)??Pk= 1P(SO2)P(O2)2[?]?PPP0.11x??1?0.055xPk= 1p0.11(1?x)p0.073?0.055x2[?]?1?0.055xp1?0.055xpk?=14.9
则x=0.75 输出总物料1－0.055x=0.96mol W(SO2)=W(O2)=
0.11(1?0.75)×100%=2.86%
0.960.073?0.055?0.75×100%=3.31%
0.96- 36 -
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W(SO3)=W(N2)=
0.11?0.75×100%=8.6%
0.960.817×100%=85.1% 0.96表7-2 输入—输出物料表 基准1mol原料
输入 物质的量（mol） 0.11 0.073 0.817 1 输出 物质的量（mol） 0.028 0.032 0.08 0.817 0.957 组分 SO2 O2 N2 总计 摩尔分数（%） 11 7.3 81.7 100 组分 SO2 O2 SO3 N2 摩尔分数（%） 2.86 3.31 8.6 85.1 100 1mol原料生成0.08mol的SO3 由净化和干燥工序输送来的原料量n=141.69kmol 则141.69kmol的原料相应生成11.34kmol的SO3
四、SO3的吸收工序
原始数据：硫酸的生产能力为10万吨/年；年工作时间7200h 纯度为98%的浓硫酸
SO3+H2O= H2SO4 以1 h为基准
100000?1000kg=13889 kg/h
7200h纯硫酸量13889×98%=13611kg
SO3+H2O= H2SO4 X 13611 80 98
X80= 1366198 X=11111kg n(SO3)=
m11111==139 kmol M80由硫铁矿焙烧工序和二氧化硫催化氧化工序知 1t硫铁矿生成11.34 kmol的SO3
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