探究硫鐵礦法生產(chǎn)焦亞硫酸鈉的工藝技術(shù)及生產(chǎn)裝置

黃順興

合肥四方磷復(fù)肥有限責(zé)任公司 231607

焦亞硫酸鈉（分子式Na2S2O5）為白色或微黃色晶體粉末，帶有強(qiáng)烈的SO2的氣味，具有很強(qiáng)的還原性，久置空氣中，則氧化成Na2S2O6。焦亞硫酸鈉是一種重要的無機(jī)鹽原料，其廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、印染、橡膠和皮革處理等行業(yè)，并在食品行業(yè)也可以作為漂白劑和保鮮劑進(jìn)行使用。

一、焦亞硫酸鈉的生產(chǎn)工藝

焦亞硫酸鈉的生產(chǎn)工藝分為濕法和干法兩種。干法工藝是將純堿和水按一定比例混合，形成NaCO3·nH2O的塊狀固體，然后通入SO2，二者進(jìn)行反應(yīng)得到焦硫酸鈉。由于干法工藝材料損耗較高，產(chǎn)品純度低等缺點(diǎn)，目前國內(nèi)大多采用硫磺和純堿為原料的濕法工藝。

1.以硫磺和純堿為原料的濕法傳統(tǒng)工藝

目前國內(nèi)焦亞硫酸鈉的生產(chǎn)一般都采用該工藝，將粒狀硫磺在壓縮空氣的作用下送入燃燒爐內(nèi)，產(chǎn)生濃度約為10%—13%的SO2氣體，將氣體凈化之后，通入到串聯(lián)的三級反應(yīng)釜內(nèi)，與加入到反應(yīng)釜的純堿溶液依次發(fā)生反應(yīng)，生成亞硫酸氫鈉，在SO2過量時(shí)即產(chǎn)生焦亞硫酸鈉結(jié)晶，焦亞硫酸鈉結(jié)晶液再經(jīng)過離心、干燥步驟得到成品。

2.以硫鐵礦和純堿為原料的濕法工藝

該工藝適用于一些小硫酸裝置的的轉(zhuǎn)產(chǎn)改造，同時(shí)也是利用另一種含硫資源——硫鐵礦來生產(chǎn)焦亞硫酸鈉的工藝，該工藝是利用利用沸騰爐焙燒硫鐵礦產(chǎn)生原料氣SO2，通過SO2風(fēng)機(jī)鼓入到反應(yīng)釜內(nèi)與純堿料漿反應(yīng)，生產(chǎn)焦亞硫酸鈉產(chǎn)品。

二、硫鐵礦法生產(chǎn)焦亞硫酸鈉的技術(shù)要點(diǎn)

1.SO2氣體的制備

硫鐵礦的焙燒：將硫鐵礦加入到沸騰爐內(nèi)并鼓入空氣在微負(fù)壓的條件下進(jìn)行弱氧焙燒，在沸騰爐出口可得到濃度為10%—13%的SO2爐氣，弱氧焙燒可提高SO2濃度，還可降低爐氣中的氧含量，減少在SO2的吸收反應(yīng)中生產(chǎn)的焦亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

二氧化硫爐氣的凈化：從沸騰爐出來的二氧化硫爐氣經(jīng)廢熱鍋爐、電除塵器除塵降溫后，再經(jīng)稀酸洗滌凈化進(jìn)一步將其中的塵、少量的升化硫和SO3等雜質(zhì)除去，成為干凈的SO2爐氣，此時(shí)進(jìn)入反應(yīng)釜的SO2濃度一般為可達(dá)9%—11%。

2.SO2的吸收反應(yīng)

硫鐵礦焙燒產(chǎn)生的SO2氣體，經(jīng)除塵、凈化后由SO2風(fēng)機(jī)引出，依次通入串聯(lián)的三級反應(yīng)釜與純堿溶液進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)?shù)谝患壏磻?yīng)釜內(nèi)的料漿顏色通過視鏡看到由黃色變?yōu)榘咨?，且PH值達(dá)到4.0時(shí)，該反應(yīng)釜料漿反應(yīng)完全成熟，可以進(jìn)行放料；當(dāng)?shù)谝患壏磻?yīng)釜放料完成，將第二級反應(yīng)釜的料放入到第一級反應(yīng)釜并維持原料位，同樣完成第三級到第二級反應(yīng)釜的料位操作，第三級釜?jiǎng)t由純堿配制槽加入純堿來補(bǔ)充料位。SO2爐氣在經(jīng)過第三級反應(yīng)釜吸收后，其尾氣還含有少量的SO2再進(jìn)入堿液洗滌塔進(jìn)一步吸收后達(dá)標(biāo)排放，當(dāng)堿液洗滌塔內(nèi)循環(huán)洗液PH值達(dá)到7.0時(shí)引入純堿配制槽用于純堿溶液的配制。

反應(yīng)釜的大小一般由反應(yīng)速率和設(shè)備結(jié)構(gòu)來決定，通常采用鼓泡反應(yīng)釜，其生產(chǎn)能力控制在30-50kg/m3·h為宜。

3.離心與干燥

第一級反應(yīng)釜排出的料漿首先放入地下儲(chǔ)槽，再泵入成品槽，然后放入離心機(jī)進(jìn)行固液分離，離心脫水完成后，進(jìn)入半成品料斗，由螺旋給料機(jī)送入氣流干燥管中用150℃的熱風(fēng)進(jìn)行干燥，烘干后的產(chǎn)品經(jīng)旋風(fēng)分離，合格的產(chǎn)品進(jìn)行稱量包裝[2]。干燥尾氣通過引風(fēng)機(jī)送至尾氣堿液洗滌塔，干燥尾氣經(jīng)堿洗達(dá)標(biāo)合格后的由煙筒排空；離心母液進(jìn)入母液儲(chǔ)罐供純堿化堿用。由于干燥溫度過高會(huì)使焦亞硫酸鈉分解和氧化，因此控制干燥管尾氣出口溫度為60-70℃為宜。

三、工藝操作及設(shè)備的選擇注意事項(xiàng)

1.沸騰爐的焙燒操作

利用氧表控制沸騰爐的氧含量進(jìn)行焙燒操作，可采用弱氧焙燒，盡可能降低沸騰爐內(nèi)氧含量和提高SO2濃度。

沸騰爐硫鐵礦與空氣焙燒反應(yīng)產(chǎn)生SO2和大量的反應(yīng)熱，利用余熱鍋爐的蒸汽經(jīng)管道換熱器與空氣換熱形成熱風(fēng)，可以作為焦亞硫酸鈉的烘干熱源，實(shí)行能源內(nèi)部自給。

2.離心階段的工藝及設(shè)備改進(jìn)

對于間歇式刮刀出料離心機(jī)，操作勞動(dòng)強(qiáng)度大，日常內(nèi)部檢查、更換濾布等維護(hù)工作量也很大。離心機(jī)應(yīng)選擇連續(xù)進(jìn)料和卸料的螺旋出料離心機(jī)，這樣更方便操作維護(hù)。

總而言之，利用硫鐵礦制酸裝置進(jìn)行技術(shù)改造生產(chǎn)焦亞硫酸鈉的工藝，能夠使傳統(tǒng)硫酸行業(yè)向精細(xì)化工行業(yè)拓展，有利于企業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和升級。

[1]吳斌.小硫酸裝置改產(chǎn)無水亞硫酸鈉的技術(shù)[J].磷肥與復(fù)肥，2011（05）.

[2]孫佚.焦亞硫酸鈉及其生產(chǎn)工藝[J].上?；?，2001（06）.