在我國硫資源中，煤系硫鐵礦的儲量占很大比例，大約 40 %。目前供開發(fā)利用的煤系硫鐵礦,其含碳量有的可達(dá) 6～12%,含碳量過高，對制酸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化不利，這可以采用富氧焙燒、富氧補(bǔ)氧和礦、硫磺共用等措施，以抵消或減輕高碳帶來的缺陷。
富氧焙燒硫鐵礦一般有兩種方案：
一種是在沸騰爐中鼓入富氧焙燒硫鐵礦來制取高濃度二氧化硫氣體；
另一種是在熔融液化爐中用富氧熔融焙燒硫鐵礦來制取高濃度二氧化硫氣體，同時生產(chǎn)冰銅。
沸騰爐的焙燒強(qiáng)度除與加料量、爐料中硫含量、焙燒溫度、爐膛內(nèi)氣體的流速等因素有關(guān)外,生產(chǎn)與試驗資料表明,沸騰爐的焙燒強(qiáng)度隨入爐氣體中富氧濃度的提高而**增大。從圖6.14.1可以看出,各種硫化物礦的焙燒強(qiáng)度均隨入爐氣體中富氧濃度的升高而增大，硫鐵礦焙燒強(qiáng)度的增長速率比入爐氣體中富氧濃度的增長速率快得多。也就是說,采用富氧空氣替代空氣焙燒硫鐵礦時,沸騰爐床層截面積能滿足生產(chǎn)能力增長的要求。
南化集團(tuán)對生產(chǎn)能力為40 Kt/ａ的采用沸騰焙燒、酸洗凈化、兩轉(zhuǎn)兩吸流程的硫鐵礦制酸裝置,以富氧空氣代替普通空氣焙燒硫鐵礦,對焙燒及轉(zhuǎn)化等過程的工藝技術(shù)作了對比分析:可以減少整個裝置的氣體通過量,也將加快硫鐵礦的焙燒過程,提高轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的反應(yīng)速率,并對裝置投資等技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題進(jìn)行了討論。富氧制硫酸一般所需氧濃度為23-30%，流量小于15000 Nm3/h。結(jié)果表明：使用富氧空氣不僅使通過裝置的氣量減少21-32%，而且由于氧濃度的提高，縮短了焙燒時間，強(qiáng)化了轉(zhuǎn)化過程。對40 Kt/a的硫酸裝置，可使總投資減少400萬元，投資回收期縮短1.1年。
對焙燒含硫30%的硫鐵礦、兩轉(zhuǎn)兩吸轉(zhuǎn)化流程,生產(chǎn)能力為40 Kt/a的硫酸裝置,采用富氧空氣代替普通空氣焙燒硫鐵礦,通過硫酸生產(chǎn)裝置中各部分的氣體組成及總氣量(以干基計,下同)對比情況見表6-14-2。由表6-14-2可見,采用富氧空氣后,通過焙燒及凈化部分的爐氣量減少了32%,通過轉(zhuǎn)化及干吸部分的氣量減少了20.9%～23.5%。
富氧焙燒硫鐵礦裝置與普通空氣焙燒硫鐵礦裝置比較,主要變化的消耗物、副產(chǎn)品及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比情況見表6-14-3。由于采用了富氧裝置,每噸酸電耗增加了,而副產(chǎn)蒸汽增加了0.25ｔ,在能量的量上基本是得失相當(dāng)。如果有發(fā)電裝置或用蒸汽動力來驅(qū)動制氧,可用多產(chǎn)的蒸汽抵消大部分增加的電耗。
由于通過裝置總氣量的減少以及焙燒及轉(zhuǎn)化過程的強(qiáng)化,裝置總投資可減少400萬元,下降了11%。按電費0.3元/(ｋＷ·ｈ)、蒸汽70元/ｔ計,工廠可變成本仍有**。采用富氧空氣焙燒硫鐵礦的硫酸裝置,裝置投產(chǎn)后的靜態(tài)回收期從5.3年降到4.2年,減少了1.1年。
南化集團(tuán)富氧冶煉煙氣制酸用三轉(zhuǎn)三吸工藝的優(yōu)越性，他對含2 0 % SO2的高濃度煙氣制酸工藝進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。認(rèn)為采用三轉(zhuǎn)三吸工藝技術(shù)上可行 :能自熱平衡，不必采用耐高溫催化劑 ;經(jīng)濟(jì)上合理 :較之先稀釋氣體*含12 % SO2再用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝，投資和動力消耗****。與國外某煉銅煙氣兩轉(zhuǎn)兩吸制酸裝置以及Ｔｏｐｓ ｅ和Ｃｈｅｍｅｔｉｃｓ聯(lián)合開發(fā)的“4+2”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝進(jìn)行比較，證實了可行性。根據(jù)分析，裝置的總投資可節(jié)省 24.52 %，噸酸成本下降 48.74元，具有一定的優(yōu)越性。
白銀有色金屬公司冶煉廠則以兩套不同原料的 40ｋｔ/ａ硫鐵礦制酸裝置為例(參見表6-14-4和表6-14-5)，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩方面分析，采用富氧空氣替代空氣焙燒硫鐵礦的可行性和經(jīng)濟(jì)合理性。結(jié)果表明:使用 1100ｍ3/ｈ氧氣后，對裝置進(jìn)行改造，生產(chǎn)能力分別增加 27.56%、32.60%，總轉(zhuǎn)化率提高到 99.51%、99. 62 %以上，工廠噸酸成本分別** 32元、31.2元,改造的投資回收期分別為2.30年、1.34年，尾氣排放達(dá)標(biāo)。
采用富氧空氣替代空氣焙燒硫鐵礦，對現(xiàn)有硫酸裝置在保持其氣量基本不變的情況下，
使用富氧濃度為26.77%的富氧空氣焙燒中、低品位或含煤、碳酸鹽類硫鐵礦，轉(zhuǎn)化、干燥系統(tǒng)可以由一轉(zhuǎn)一吸改造為兩轉(zhuǎn)兩吸流程，*終轉(zhuǎn)化率將達(dá)到 99.51 %,不僅可大幅度減少尾氣中的SO2,而且生產(chǎn)能力增加約28%,技改投資回收期約2.30年, 如使用濃度為28.92%的富氧空氣焙燒中、高品位硫鐵礦，由于氧濃度的提高，轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.62%,尾氣中ＳＯ2 的排放量減少，生產(chǎn)能力提高約 32.6%,技改投資回收期約 1.34年。所以采用富氧空氣替代空氣焙燒硫鐵礦改造現(xiàn)有的硫酸裝置，是增產(chǎn)增效、**成本且便捷而經(jīng)濟(jì)的方法之一。
富氧制硝酸
富氧制硝酸和制硫酸一樣，同樣可以減少環(huán)境污染、**能耗、強(qiáng)化冶煉、**成本。遼化集團(tuán)的祁彭年對硝酸裝置利用富氧空氣生產(chǎn)硝酸進(jìn)行了探討。通過有關(guān)工藝和設(shè)備的計算與對比，證明利用富氣空氣生產(chǎn)硝酸的可行性。同時指明利富氧生產(chǎn)硝酸生產(chǎn)能力將提高18%左右，每年可獲利潤率200多萬元。
