混合铜矿的制酸工艺

在混合铜矿（同时含有硫化铜矿与氧化铜矿）的冶炼厂中，硫酸的生产主要通过火法冶炼硫化矿产生的烟气进行回收制酸（接触法）。

混合矿铜厂的特殊之处在于：火法环节是硫酸的“产出者”，而湿法环节是硫酸的“消费者”。整个厂区通过内部的酸平衡循环，实现资源的最大化利用。

 

一、 核心生产流程：烟气制酸（两转两吸工艺）

这是铜厂生产硫酸的核心环节，主要处理火法熔炼硫化精矿时产生的高浓度SO₂烟气。

1. 烟气预处理（净化与干燥）

• 余热回收与初沉降：从熔炼炉、转炉排出的高温烟气（达 \(1100^\circ\text{C}\sim1300^\circ\text{C}\)）先经过余热锅炉降温并发电，随后通过电收尘器除去绝大部分大颗粒铜尘和铁尘。
• 湿法洗涤：烟气进入洗涤塔和文丘里洗涤器，用稀硫酸进行喷淋冷却，脱除烟气中的微量重金属（如砷、汞、铅）及氟、氯等会使催化剂中毒的杂质。
• 脱水干燥：洗涤后的净烟气进入干燥塔，利用浓硫酸的强吸水性彻底吸收烟气中的水分，防止其腐蚀后续设备。

2. 二氧化硫催化转化（一转）

• 干燥后的SO₂气体与空气（或氧气）混合，进入转化器（接触塔）。
• 在 400℃~500℃的高温和五氧化二钒V₂O₅催化剂的作用下，SO₂被氧化为SO₃

  

3. 中间吸收（一吸）

• 混合气体进入一吸塔，用质量分数为 98% 的浓硫酸从塔顶喷淋，吸收气体中的SO₃。
• 注意：不能直接用水吸收 SO₃，否则会产生剧烈放热并形成难以冷凝的酸雾。

4. 二次转化与吸收（二转二吸）

• 未反应完全的未转化气体被送回转化器的后续催化剂层，进行第二次催化氧化（提高SO₂ 转化率至 99.7% 以上）。
• 随后进入二吸塔进行二次吸收，最终制得质量分数为 98% 的工业浓硫酸或发烟硫酸。

二、 混合矿厂的“副产与消耗”平衡

混合矿厂的独特工艺在于火法与湿法联合：

1. 火法副产酸：硫化矿（如黄铜矿 CuFeS₂）在焙烧和熔炼时，其中的硫元素全部转化为SO₂ 。在火法冶炼中，每生产 1 吨电解铜，会副产约 3 至 4 吨硫酸。

2. 湿法消耗酸：混合矿中的氧化矿（如孔雀石）无法直接火法熔炼，通常采用稀硫酸浸出。每处理 1 吨湿法铜，需要消耗约 1 至 1.6 吨硫酸。

3. 最终流向：由于产酸量远大于耗酸量，铜厂自用浸出后，绝大部分富余的商品浓硫酸会对外销售给磷肥厂、钛白粉厂等下游化工企业，成为铜厂重要的利润来源。