焙烧岗位操作规程

焙烧岗位生产操作规程辽宁省营口久源实业有限公司

硫铁矿的沸腾焙烧

硫铁矿焙烧的基本理念

焙烧的目的和意义

本岗位生产的目的是将原料工段处理后得到的成品硫铁矿加入沸腾炉内，与天然空气混合进行沸腾焙烧，制取含一定SO2浓度的炉气，降温后送往净化岗位。

沸腾炉是否稳定运行，是整个制酸系统能否正常操作的关键。因此人们常说沸腾炉是生产硫酸的“龙头”。要抓好龙头，就必须学习矿石焙烧的基本原理，掌握沸腾炉的各种规律，以保证沸腾炉能长期稳定运行，使炉气中的SO2浓度高而稳，SO3低，不出硫蒸汽，气量不波动，出炉灰渣残硫低。可以归纳成为一句话来要求，就是：炉气质量一高（SO2浓度高），二稳定（SO2浓度和炉气量稳定），三低（灰渣残硫低，SO3和硫蒸汽含量低）。

沸腾焙烧过程的原理

硫铁矿，其主要化学成分是FeS2，来源主要有三个：1，普通硫铁矿；2，与有色金属共生的硫铁矿；3，与煤共生的硫铁矿。硫铁矿在焙烧时，其中硫与空气中的氧化合生产SO2，通常称为炉气，铁与空气中的氧化合生成氧化铁，通常称为矿渣。

一．硫铁矿焙烧的主要化学反应：

硫铁矿的焙烧过程由若干化学反应构成。

第一步：二硫化铁受热分解为一硫化铁和单质硫：

2FeS2(固) = 2FeS (固) + S2 + Q (2—1)

第二步：单质硫和一硫化铁的燃烧，硫被氧化成二氧化硫，一硫化铁被氧化成二氧化硫和三氧化二铁(或四氧化三铁)：

S2(气)+2O2(气)=2SO2(气)+Q (2---2)

4FeS(固)+7O2(气)=4SO2(气)+2Fe2O3(固)+591.41千卡（2—3）

3FeS(固)+SO2(气)=3SO2(气)+Fe3O4(固)+416.65千卡（2—4）

当炉内过剩空气较多时，FeS的燃烧反应式按式（2—3）进行，所得矿渣主要成份的Fe2O3, 呈红色；当炉内过剩空气较少时，反应式则按（2—4）进行，所得矿渣主要成份是Fe3O4, 呈黑色。

综合以上四个反应式便得到下面两个总的反应式：

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2+790.52千卡（2—5）

3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2+566千卡（2—6）

所有，硫铁矿焙烧是放热反应，一般靠本身的反应热维持焙烧温度。

二，沸腾炉固体流态化的基本原理

（一）理想沸腾床（固体流态化）：

理想沸腾床有平衡清晰的膨胀界面，而且固体颗粒很均匀地分布在流体中，因而称为“散式流态化”

“散式流态化”的矿粒群与气流运动的相对过程分为三个阶段：

第一阶段：静止阶段。这时的矿粒群称为固定床。在这个阶段中，通过床层的气体与床层颗粒间的摩擦力（也就是气体所受到的阻力），随气流速度上升而变大，床层压力逐渐上升，此时气体通过床层的压力降与空床气速关系呈直线关系，至粒子开始运动前，床层的

压力降达到最大值。

第二阶段：膨胀床阶段当气速继续增大时。床层内的颗粒体积随着气速的增加而膨胀。料层不断变高，颗粒悬浮在气体中，床层处于流态化状态，在这一阶段，床层压力降不随空床气速加大而变化。

从颗粒开始进入膨胀床阶段后，整个粒子群像河流一样可以自由流动，所有称之为流态化。开始流化时的空床气速称为临界流态化气速。

第三阶段：吹出阶段。随着气速的继续增大，床层膨胀，颗粒在容器上部不断溢出。床层的总压降也随之降低，直至气速达到单个固体颗粒在该流体中的自由沉降速度时，气速如再增大时，就没有任何颗粒能在容器中停留，这就成为气流输送，这时的气速称为吹出速度。超过这一速度，床层颗粒被吹走，流化床的正常操作被破坏。

（二）实际沸腾床

它同理想状况有较大的差别，其主要原因是颗粒聚合体的生成，而且实际采用矿的粒度，大小，形状和密度都不可能均匀一致，但是形成流态化的本质道理是相同的。实际生产中，当我们看到炉内鼓入空气时，床层表面鼓起一个个小气泡，随着风量的增加，炉内运动激烈起来，并变的很不均匀，一部分粒层中气体少，而且一部分气体多，并形成大气泡，这种气体不均匀分布在气流中，或分散或聚合，称“聚式硫化床”。

随着空床气速的增加，固定床压降上升，固定床出现预膨胀现象。由于颗粒间空隙增大，所有压降上升较缓慢，当压降超出临界流化时的压降，说明为了克服固定床中相互靠紧的颗粒间的念着力，使床层松动，需要克服大的推力。床层内部完全松动后，压降便下降。沸腾床压降与理想状态不同，它不是水平支线，呈略微倾斜的曲线状态，。这说明床层结构不均匀，不同直径颗粒的逐级流态化，即流态化状态与局部固定床状态同时存在。床层部分重量为风板所承托。随着空床气速的增加。未被流化的大颗粒越来越少，床层压降逐级上升。空床气速达到一定值以后。不同粒径的颗粒逐步被带走，床层压降逐步下降。

当床层流化后，逐步降低气速回到固定床阶段时，此时的固定床已处于最松散的缘故。

（三）影响焙烧反应速度的因素

沸腾炉生产能力的大小，取决于硫铁矿反应的速度。反应速度越快，在一定残硫指标下，单位时间内焙烧硫铁矿就越多。如果硫铁矿焙烧数量一定。单位时间内硫铁矿焙烧的就越完全，矿渣就残硫就越低，即烧出率就越高。影响硫铁矿焙烧速度的因素有很多，有温度，粒度，氧含量，及气固相之间的接触等。

1.温度的影响：

温度对硫铁矿的焙烧速度影响很大，在低于焙烧温度范围内，温度越高，焙烧速度越快，温度达到着火点时，硫铁矿开始燃烧。

硫铁矿的燃烧如前所述，首先是硫铁矿受热分解，脱出的硫不到硫铁矿含量的50%。这个分解速度随着温度的上升而增大并且与一硫化铁的燃烧同时进行。

2.硫铁矿粒度的影响：

当粒度小时，空气中的氧能充分和硫铁矿表面接触，并易于达到被焙烧的颗粒内部，生成的二氧化硫也能很快离开，扩散到气体中去。如果矿石粒度太大，除接触面自然减少外，则在硫铁矿表面上反应以后生成一层氧化铁薄膜，阻碍氧气继续向矿石中心扩散生成的二氧化硫也不能很快地扩散开来，导致反应速度减慢，反应过程不能完全进行下去。

3.氧含量的影响

由于一硫化铁的焙烧速度，取决于氧通过遮在矿石粒度表面的氧化铁薄膜向内扩散的速度，如果进入焙烧炉气体中氧含量少，则单位时间氧分子向矿粒内部扩散分子就减少，硫铁