关于基夫赛特炉直接炼铅烟气中SO3发生率的探讨

黄朝胜，吴国明

（江铜铅锌金属有限公司，江西 九江 332500）

1 影响三氧化硫生成的因素

1.1 基夫赛特炉炼铅烟气的原理

基夫赛特炉炼铅工艺是一种新型的直接炼铅工艺，通过纯氧吹炼和电炉加热的方式，让铅在基夫赛特炉中发生碳热还原反应。在炉内精矿中的金属硫化物和氧气反应会生成二氧化硫气体，同时精矿中的硫酸盐在高温加热的情况下，分解产生二氧化硫和三氧化硫。因此这种工艺中反应的烟气中含有了二氧化硫、二氧化碳、氧气、氮气、水等元素以及一些微量的CO、NOx、SO3等成分[1]。

1.2 烟气温度

由上表可知，在采用铜炉闪速熔炼的过程中，烟气中三氧化硫的发生率基本保持在1.20%，而在使用了富氧熔炼技术后，投料量增加，操作条件也发生了改变，因此烟气中三氧化硫的发生概率也明显的扩大，尤其是扩大生产后[2]。此外，还对该冶炼厂排烟系统中各区域的烟灰成分进行测定，结果见表3。

1.3 烟气中O2的浓度

三氧化硫的生产反应属于可逆反应，在确定温度的情况下，可以到一个平衡常数：其中Kp可以被看做常量，由该公式可以看出增加反应物浓度或者移走生成物能够让反应向正方向发展。

1.4 催化剂

除了浓度和温度以外，催化剂也是影响三氧化硫生成的因素之一，研究发现，合适的催化剂能够让反应快速生成三氧化硫，在冶炼烟气带有的烟尘中如果含有Fe2O3，那么在一定的温度条件下，就能够促使二氧化硫转变为三氧化硫。

2 基夫赛特炉炼铅烟气三氧化硫发生率的分析

2.1 铜闪速炉烟气

以某冶炼厂中的铜闪速炉熔炼工艺为例，对该工艺产生的烟气成分和烟气中的SO3进行全面的检测，得到表1，表2。

表1 烟气中三氧化硫发生率测定结果

2.2 基夫赛特炉炼铅烟气

根据铜闪速炉熔炼烟气的测定结果，也对某冶炼厂的基夫赛特炉炼铅烟气情况进行了调查，具体内容如下表所示。

表4 烟气成分（V%）

表5 烟尘主要成分（W%）

得到了以下结论，首先两种炼铅工艺都属于富氧或者纯氧闪速熔炼技术，因此从炉内排放出来的烟气中含有大量的二氧化硫，而氧气的浓度则相对较低，但是在基夫赛特炉炼铅烟气中，盐城的主要成分为Pb，因此对生成的金属氧化物中只含有少量的氧化物能够对三氧化硫产生催化作用。但是在铜闪速炉烟气中烟尘的主要成分为Cu，因此其中含有大量的金属氧化物会对三氧化硫形成催化作用。

表2 烟气成分测定结果

表3 排烟系统中各区域的烟灰成分

因此可知，相比之下，基夫赛特炉炼铅烟气中虽然也含有三氧化硫但是，发生的概率远低于铜闪速炉熔炼工艺。其次，基夫赛特中竖烟道和废热锅炉辐射部出口区域中，会反应生成相应的硫酸盐（主要为PbSO4），这是因为烟气中含有着较多的金属氧化物蒸气也就是PbO和烟尘，这样的情况下，烟气中的三氧化硫含量也会相对较低。由上可知，烟气的温度也会对三氧化硫的形成造成影响，如果将烟气温度控制在最佳温区内，还会进一步抑制三氧化硫的生成，比如，在废热锅炉到高温电收尘器这段区域内，加速烟尘的沉降，就能够有效的取出烟尘中包含着的金属氧化物，继而就会降低三氧化硫的发生率。此外，因为基夫赛特炉炼铅烟气中二氧化硫的浓度较高，烟气量相对较低，从造价和技术等方面考虑，通常会采取稀释空气的方法，限制烟气的转化，以此降低三氧化硫的发生概率。以某冶炼厂为例，为了让烟气中的φ（SO2）低于12%，保证氧硫比科学合理，特别采用了二转二吸这种工艺方法来制酸，电收尘器在收尘降温后稀释空气和烟气结合，从而有效降低了三氧化硫的发生率。

3 结语

综上所述，基夫赛特炉炼铅烟气工艺项目具有着良好的发展前景，根据具体的工程项目，对基夫赛特炉炼铅烟气工艺中造成烟气进行分析，得到具体的分三氧化硫的发生率，能够有助于相关企业确定基夫赛特炉炼铅烟气工艺的污水排放量和硫回收率等参数，继而在实际的应用过程中合理的选择具体的设备、管道等零部件，并且通过所得到的参数，展开具体的操作、维修、管理等工作。

[1]田思雨,胡宇杰,王宇菲,等．基夫赛特炉搭配沉铁渣炼铅的热力学分析与试验研究[J]．中国有色冶金,2017,46(3)：62-66．

[2]文平．浸没式熔池熔炼处理铅锌渣工艺研究[D]．湖南工业大学,2016．