技术研究总结报告(摘要)_技术研究总结报告

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《废副硫铁资源与低温废热一体化综合利用新技术及应用》

技术研究总结报告

一、立项背景

SO2尾气是空气污染的罪魁祸首、是雾霾产生的重要影响因素。硫酸行业废弃的SO2尾气、烧渣与低温废热、肥料行业废弃的H2S尾气的处理是节能减排与资源化再利用的永久主题，是冶炼、化工与建材行业的共性的技术难题，也是关乎生态与民生的社会性问题。

铜陵地区拥有近500万吨的硫铁矿制酸与冶炼烟气制酸、28万吨合成氨产能，年排放SO2尾气约4万吨、烧渣160万吨、H2S尾气3万吨左右、硫酸亚铁近40万吨、可利用低温余热近30万吨。当前，很多的企业着眼于废副利用，都在制酸装置上不同程度地实施着或硫酸亚铁、或H2S尾气的掺烧，目的在于消化处理工业废弃物，因没能系统地进行技术研究，很多都以牺牲经济效益换取废弃物的利用、或是以降低废弃物的回收利用率求得经济补偿。国内外很多单位也在进行尾气SO2回收利用课题研究，为求得达标排放，更多地都是选择氨吸回收，但回收的产品液体硫酸铵市场无法消化，如若以固体产品形式回收，又面临着能耗大幅上升，亏损严重。硫酸烧渣属大宗工业固废，习惯性的处置是作为水泥与建材辅料；或粗放式的再加工应用技术是通行的进行选别分级分类使用。但产率不高（通常在32%左右）、品位较低（一般维持在50%左右）等问题一直是实现高质化应用的技术瓶颈，也是行业研发热点。传统的低温位热能技术是回收干吸工序低温位热能，目前技术与装备完全成熟，已在硫磺制酸装置广泛应用。但对于硫铁矿制酸，由于净化气浓较低、且为近饱和状态，导致低温回收系统产汽率低，不具备经济可行性，目前此技术再硫铁矿制酸装置上尚未得到应用。因此，硫铁矿制酸产生的低温位热能回收技术急需研发。

系统地进行废弃物SO2尾气、H2S尾气、烧渣与低温废热有效利用技术是产业政策的强制性制约、是行业自身发展的内在要求、也是生态建设的社会要求。本项目研发，是依托华兴化工60万吨硫铁矿制酸装置，以精细硫酸盐、高品位铁精矿为目标，对SO2尾气、烧渣、H2S尾气、硫酸亚铁与低温余热的处理技术开展攻关，通过一系列新型技术研发，达到把传统的硫酸装置转化为节能减排与废弃物资源化再利用的装置的目的，实现解决行业关键技术、建设行业示范装置、提升企业经济效益、改善区域生态环境的目标。

二、任务来源

本项目是华兴化工有限公司（简称：华兴公司）根据企业生存发展和行业技术进步中存在的共性关键问题，提出课题，开展研发工作，并取得很好成效。

三、组织研发实施过程

自上世纪九十年代以来，铜化集团一直致力于研究开发硫酸烧渣深加工综合利用课题，尝试了多种工艺方法。但由于技术和市场原因，直到2007年，随着技术成熟和铁资源日益紧缺，才取得突破。2007年5月开始研发与建设，2008年元月华兴公司磁选车间建成投产。

硫酸装置低温位热能回收利用技术于2008年5月首次应用在华兴公司硫酸装置上，在此项目运行三年后，华兴公司向铜陵市科技局申请了专利，2010年11月专利授权。华兴公司硫酸三期于2010年4月开始使用热管锅炉，另一套装置也于2012年5月份建成投产。

2011年8月，硫酸盐项目开始建设，年底从试生产转为正式生产的第一年，由于上半年生产还处于摸索阶段，产能没有释放出来，随着生产工人操作技能提高，生产逐步正常，开车率也逐步提高，当年实现144万元。

四、总体构思与解决方案

1、总体构思

以硫铁矿制酸焙烧炉为基本依托，对H2S尾气与硫酸亚铁等废弃物进行初始处理，创新设计硫、铁资源再加工方法，生产高品质高附加值产品。达到将废物处理过程转化为产品生产过程、在产品生产过程中实现废弃物的资源化利用、及低温余热回收之目的。

2、关键技术与解决方案

（1）硫铁废弃物的初始化处理：通过焙烧炉实施H2S尾气、硫酸亚铁与硫铁矿共混焙烧。通过参数优化与提升，形成“弱氧焙烧—磁选”一体化技术参数体系，达到负价硫的氧化、高价硫的热解、焙烧渣中铁的富集与磁性铁大幅提升之目的；

（2）铁产品品质提升：引用液封效益理论进行料浆输送，避免高温烧渣的空气氧化产生的品质下降；通过研发新型清洗技术，实现陶瓷过滤机对硫酸烧渣分选，达到处理能耗降低、铁精矿低含水量的目的；

（3）SO2尾气新技术高质化利用：通过技术创新与装备改进，实现传统的低档硫酸铵产品的替代；依据SO2气体特征，以冷冻法替代高耗能的加压液化法生产液体SO2产品；设计“阴极石墨---铂（钽）包铜阳极”新装置生产过硫酸铵；

（4）低温位热能回收：研究热管锅炉应用新方法，回收硫铁矿制酸装置低温位热能；

3、项目示意框图

五、技术特征及主要创新点

1、工艺创新

“废副硫铁资源与低温废热一体化综合利用新技术及应用”工艺： 以传统硫酸装置为依托，国内首创了硫化氢废气、硫酸亚铁废渣与硫铁矿同步共混焙烧技术。通过优化焙烧参数（降低焙烧温度，减少炉底风量），利用H2S尾气的还原功能，形成了“弱氧焙烧—磁选—SO2尾气利用”一体化工艺技术，年同步消化硫酸亚铁约1.5万吨、H2S尾气约4200余吨，使焙烧渣中磁性铁增加2倍，实现了副产铁渣高效利用（与原有技术相比，磁性铁产率与品位分别提高5%、3%）。

2、技术创新

（1）SO2尾气制备液体SO2新方法：以通用超重力技术回收SO2尾气为基础，依椐SO2气体在－15℃液化的物性特征，巧妙地设计了以液氨为介质的循环冷冻液化新方法，能耗下降15%，维修成本小、噪音小，达国内领先水平。

（2）陶瓷过滤机清洗技术：通过新型清洗发明专利技术，解决了陶瓷板易堵塞无法清洗的技术问题，首次实现了陶瓷过滤机在硫酸烧渣磁选工艺中的应用，清洗周期与陶瓷板使用寿命优于其他行业的应用效果；通过液固分离的连续化操作，较之传统的固液板框分离方法，产品含水率下降30--45%，能耗下降32%左右，年运行时间提高20%左右。

3、结构创新

（1）“石墨阴极—铂（钽）包铜阳极”新型电极：提出并应用“石墨阴极—铂（钽）包铜阳极”新型电极技术生产过硫酸铵，较之传统的铅阴电极，阴电极使用寿命由三年左右可延长到十年左右，同时还避免了废弃重金属铅对环境的影响；阳电极维修周期由三个月延长到三年，回避了经常拆装造成的铂损失和停产损失；槽电压由5-6v降至4.2-4.5v，降低了电能消

耗；处于国际先进水平。

（2）新型热管锅炉：创造性地设计了热管锅炉设置新思维，通过锅炉设置位置与结构的改进（实用新型专利技术），化解了粉尘对设备的侵害，解决了热管锅炉传统使用方式无法长周期有效运行的技术屏障，行业首家成功实现了焙烧工序低温位热能的回收利用，全部回收利用60万吨硫铁矿装置低位热能（年产低压饱和蒸汽近9.5万吨，相当于年节约标准煤8300吨）。

六、总体性能指标和国内外同类先进技术的比较

1、废副硫酸亚铁与H2S尾气掺烧技术：本项目是目前国内首次开展废副硫酸亚铁、H2S尾气与硫铁矿同步混烧技术研究。

2、SO2尾气综合利用技术

（1）液体SO2制备技术创新：传统法是采用高压液化气态SO2制备液体SO2。能耗高，维修成本高、噪音大，产品品质不高、合格率较低。本项目技术采用循环冷冻液化方法制备液体SO2。能耗低，维修成本小、噪音小，品质好，合格率高达国内领先水平。

（2）过硫酸铵制备技术提升：电极法生产过硫酸铵，阴极采用铅电极，阳极为铂、钛包铜电极，槽电压5-6V左右。由于在生产过程中有铅泥产生，铅电极使用三年左右即需更换，会造成环境重金属污染；同时槽电压高，能耗大；而且，铂、钛包铜电极中的铂易脱落，一般三个月就要停产拆下维修一次，维修工作量大。本项目技术以“阴极石墨---铂（钽）包铜阳极”生产过硫酸铵技术，无杂质产生，一次性使用可达10年以上；以铂（钽）包铜为阳极，一次性使用在三年以上，不仅减少维修工作量，而且减少了因经常拆装造成的铂损失和停产损失，处于国际先进水平。

3、陶瓷过滤机在硫酸烧渣磁选工艺中的应用与清洗新技术：成熟的陶瓷过滤机技术已在国内众多行业得到推广应用。但由于硫酸烧渣Fe3O4的颗粒微细化（与陶瓷过滤板孔径相似）、产生的铁离子易水解、以及活性二氧化硅的存在，使得陶瓷过滤板极易堵塞且难以去除，阻碍了这一低能高效的新型环保在本行业的应用。本项目研发与投入应用之际，目前国内尚没有企业将陶瓷过滤机技术应用于硫酸烧渣磁选工艺。

4、硫酸装置低温位热能回收技术：HRS技术在于吸收浓酸中的热量而生产低压蒸汽，国内外主要用于硫磺制酸工业中，而在硫铁矿制酸中却难以使用，而硫铁矿制酸装置中一吸塔酸浓很难提高到HRS要求值，因而硫酸装置低温位热能一直不能经济地回收。本项目技术通过在焙烧装置应用低温热管锅炉技术，实现了硫铁矿制酸装置低温位热能的有效回收利用。

七、技术成熟程度

1、SO2尾气制备系列精细硫酸盐技术自2011年底投入运用以来，由于上半年生产还处于摸索阶段，产能没有释放出来，随着生产工人操作技能不断提高，生产逐步正常，开车率逐步

提高，当年创造利润144万元。2013生产稳步运行，年生产精细硫酸盐2.61万吨，年销售收入4703万元，利润150万元。

2、硫铁矿“弱氧焙烧与铁硫一体化综合利用新技术”、“磁选铁精矿分离与脱水干燥一体化技术”自2008年元月投入应用以来，装置稳定运行已5余年，年生产铁品位52%以上的铁粉42万吨，年销售收入1.55亿元，年利润2325万元。

3、硫酸生产低位热能回收利用技术自2008年5月投入应用，当年产生55366.5吨低压饱和蒸汽，实现利润412.80万元。6年来，装置稳定正常运行，年产低压饱和蒸汽近9.5万吨，年销售收入近700万元。

八、对社会经济发展和科技进步的意义

本项目的实施，年减排SO2尾气7500吨、H2S尾气约4200余吨，回收硫酸亚铁1.5万吨，回收利用低压蒸汽相当于节约8300吨燃煤，在区域环境空气质量改善、日渐严重的雾霾治理、水体污染减少、废渣堆存土地占用等方面有着重要意义，对生态环境建设具有极大的促进作用，是实施节能减排、发展循环经济的关键任务，取得了工业废副物资源化综合利用技术、经济与社会效益的共赢局面。

九、推广应用情况

本项目技术实施取得成效，项目技术已在自主研发单位铜陵市华兴化工有限公司稳定运行两年；其中热管锅炉与陶瓷过滤机技术已分别在安徽省司尔特肥业股份有限公司、江锂科技有限公司、湖北祥云（集团）化工股份有限公司等单位推广应用。

铜陵市华兴化工有限公司

二○一四年三月