设法加快氧分子的扩散速率。而影响氧分子的扩散因素又有：
① 风速 炉底风速需维持在0.3～3.5m/s
② 矿石的粒度 矿石的粒度小，与空气接触的总面积大，则氧化物覆盖层就薄，氧分子易扩散到矿粒内部，反应速率就快，但矿石粒度太小，会使炉气所含矿尘增多，给炉气净化带来困难。矿石粒径约为3mm较适宜。
③ 氧气的浓度 氧气浓度增加，扩散的推动力增加，扩散速率提高了，从而加快了焙烧过程的速率，矿渣残硫就少。一般氧气保持过量一倍以上。目前均采用鼓入空气的生产流程。
④ 温度 由于扩散速率与扩散系数成比例，而扩散系数又与温度成正比，因此，提高温度对矿石焙烧有利，但温度过高，会引起FeS与炉渣中FeO形成低焙烧混合物而结块，以850～950℃较合适。
总之，要使焙烧反应完全，反应速率加快，必须控制较高的温度，充足的氧气和矿石较小的粒度。 2.3.1.2 硫铁矿焙烧设备—沸腾炉
沸腾炉一般采用的是圆形炉，整个炉体是用钢板卷焊而成的圆筒，内衬耐火砖，炉内有空气分布板，将炉体分成上下两层，上层为炉膛，包括沸腾层、过渡段和扩大段；下层是空气分布室，在空气分布板上有若干个风帽，风帽间铺上一层耐火泥，风帽有使空气分布均匀作用，又不致让硫铁矿粒漏入风室。空气由鼓风机送入空气室，经风帽间向炉膛均匀喷出。沸腾炉身下段有加料处，从炉体向外突出，称为加料前室，矿料从加料前室运到炉膛空间。炉壁周围安有水箱、水管，以便焙烧时从沸腾层移走热量，使炉壁温度不至于太高。 2.3.1.3 硫铁矿焙烧流程 生产操作时，用输送设备把破碎成粒径约为3mm的矿粉送至加料口，空气由鼓风机吹入炉膛，为了是炉料燃烧完全，在沸腾炉上方补加一定数量的二次空气。由于从空气室鼓入的空气流速很大，炉料在炉膛内像液体一样剧烈运动。这时，矿粉与空气中的氧作用生成SO2、炉气和炉渣。从炉上侧出口SO2气被排出，炉渣的粗粒部分则从出渣口溢流出来，而细粒部分则作为炉尘随炉气排出。若以尾沙为原料时，气流速度较低（1.5～3m/s），生产强度可达8t/m2·d，若以碎矿为原料，生产则可达20～30t/m2·d。硫铁矿在焙烧时放出大量的热，炉床温度680～720℃，炉顶温度维持在900～950℃间，烧出的炉气含SO211.8%～12.5%。为了防止炉温过高而使炉渣熔融，由炉膛主要反应区的水箱和水管吸收部分热量，有的工厂改用废热锅炉移热，用来生产蒸气。
固体流动化技术在硫酸工业上的具体应用上，硫铁矿沸腾焙烧充分体现了这一点。固体流态化就是气体通过固体小颗粒时，床层中的
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小颗粒是悬浮在气体中，进行着不规则的激烈运动。整个床层像沸腾的液体一样 ，所以流化床也称沸腾床。
磁性焙烧近年来也正在发展。磁性焙烧是在硫酸生产过程中，控制硫铁矿在沸腾焙烧炉内呈弱氧化性气氛，使炉渣中的铁主要成为有磁性的Fe3O4。由于生产的Fe3O4有磁性，可用磁选法使Fe3O4与杂质分离成为高品位的铁精沙（一般含铁>55%）。在国外如日本东北矿化工业公司、瑞典波利登公司以及国内不少工厂在生产中应用磁性焙烧技术，为大量利用贫矿渣开拓了新的途径和良好的发展前景。 2.4 炉气的净化与干燥 2.4.1 炉气的净化
2.4.1.1 炉气净化的目的
根据后续工序的需要，炉气净化水洗流程的净化指标：酸雾<0.03g/Nm3，矿尘<0.005g/Nm3，As<5mg/Nm3，H2O<0.1g/Nm3，F<10mg/Nm3。
沸腾炉出来的炉气含有固态的矿尘，气态的SO2、O2、As2O3、SeO2、SO3、HF、N2及水蒸气。除SO2、O2是制造硫酸的原料，N2对生产无害外，其余物质对生产有害。矿尘堵塞设备，覆盖在催化剂表面，会降低催化剂活性；As2O3使催化剂中毒而失去活性；SeO2在低于400℃时也会毒害催化剂；HF能腐蚀设备中的衬里、填料和催化剂的载体；SO3于水蒸气结合成酸腐蚀设备，其含量又远远大于上述指标，所以这些物质必须设法除去，以保证正常的生产。 2.4.1.2 炉气净化的方法
针对炉气中的不同成分，一般是用吸收操作对气体混合物的进行分离；对固体微粒或液滴的分离，通常是根据不同的大小粒子在气流中运动的不同规律，借外力对粒子的作用，由大到小地逐级分离。SO2炉气的净化主要采用旋风除尘、电除雾、水洗（或酸洗）、干燥等方法。现分述如下：
①旋风除尘 利用旋风除尘器或旋风分离器使尘粒和气体分离。它是一个带有圆锥形底的垂直圆筒，当含尘炉气以14～20m/s 的速度从切线方向进入旋风除尘器后，在器内绕着中央管沿筒壁自上而下作旋转运动（称为外旋流），由于矿尘比气体的质量大得多，具有较大的惯性，产生较大的离心力。所以旋转时沿着切线方向被抛到器壁，由于自身的重力而沿着筒壁落至锥形底部，再定期排出，净化后的气体则自下而上形成另一个旋流（称为内旋流）沿中央管排出，旋风除尘可除掉总矿尘的65%～75%。
②文氏管洗涤除尘（雾） 在文氏管内进行炉气洗涤除尘的，文氏管由收缩管、颈管和放大管三部分组成。颈管周围有喷嘴，洗涤水由此喷入管内。当炉气以50～120m/s或60～100m/s的速度通过颈
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管时，有力地冲过喷入的冷水，将水分散成雾状，雾化了的小水滴与炉气中所含的尘粒混合相撞，凝集成大的尘粒（或雾粒），随炉气流经放大管同水流一起除去，此时炉气温度降低很快，由500℃左右降至70℃以下。所以，文氏管具有降温、除尘、除雾的作用。经文氏管处理的气体，其中杂质微粒直径在8μm以上的可全部除去，直径在1μm以下的 ，仅除去90%，需要进一步净化。
③电除尘（或除雾） 电除尘（或除雾）是使气体经过高压电场而电离，使尘粒或（雾滴）带电，带电的尘粒（或雾滴）移向电极，沉析在电极上而除去，从而使气体净化。电除尘器中用金属管作正级（接地），金属导线作负极（接高压电源），含尘气体从管下部进入，经两极间除尘后从上部排出。当两极间通过50000～70000V的直流电后，在金属导线周围空间出现一个电晕区，气体分子在电晕区内电离成正离子和负离子，这些离子碰到尘粒（或雾滴）就附捉到尘粒（或雾滴）上去，使它们带电移向电极而沉淀除去。电除尘（或除雾）可基本上除去直径在0.1-1μ的微粒 2.4.1.3 炉气净化流程
硫酸生产中多采用湿法净化炉气。湿法净化分水洗净化和酸洗净化两种，水洗法的优点是在用水洗涤过程中，由于砷、氟较易溶于水，使洗净的炉气含砷、氟特别少。另外，水洗法投资低，流程简单，易于管理和操作。主要缺点是动力消耗大和生产大量的酸性污水。酸洗流程的优点是因采用二级电除雾器，除雾效率高；无污水排出；洗涤用酸可回收利用；SO2，SO3损失少，但酸洗流程设备多、投资大、流程和操作管理复杂，所以我采用的是―文、泡、电‖水洗流程， 高温炉气先经废热锅炉回收热能，旋风除尘器除尘，再用文氏管洗涤器、泡沫洗涤塔、电除雾器的水洗净化，净化后的气体被送去干吸塔干燥。从泡沫塔和文氏管洗下来的污水，溶有相当数量的SO2，为了回收这部分SO2，将水送脱气塔用空气吹去，使空气和吹出来的SO2进入炉气系统，从脱气塔排出的污水经处理后排放入河。 2.4.2 炉气干燥的工艺条件[4]
①气流速度 干燥塔内空塔速度以0.7-0.9m/s为宜。 ②喷淋酸的温度及喷淋密度 在实际生产中，干燥塔进酸温度决定于循环酸冷却系统的效率，一般控制在40-45℃，而夏天不超过48℃。采用的喷淋密度不小于12-15 m3/m2?h，以不超过18 m3/m2?h 为适当.
③干燥酸的适宜温度 在一定温度下硫酸溶液上总的蒸汽压随着H2SO4浓度增加而降低，在98.3%H2SO4时为最低值。从提高炉气的干燥程度和吸收速度，减少SO2损失和酸雾的形式，以及适应严寒季节低温下的操作等方面考虑，干燥酸的浓度应以93-95%为宜。
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2.5 二氧化硫的催化氧化
炉气经净化后，主要含有SO2、O2以及惰性气体N2，SO2和O2在钒催化剂作用下发生氧化反应生成SO3，这也是硫酸生产中关键的一步，称为二氧化硫的催化氧化。
2.5.1 SO2氧化中催化剂的使用及反应动力学原理[1]
⑴ 催化剂的选用 SO2氧化所用的是钒催化剂，主要是由V2O5、K2O、CaO、Al2O3和硅藻土等物质组成，一般V2O5占7%-10%。多制成圆柱形。其中，V2O5是起催化活性作用的物质；K2O、CaO 、Al2O3为助催化剂，将其少量掺入催化剂中可以成百倍的提高催化活性物质的活性，并增强其耐热性；硅藻土（SiO2）作为载体，可使催化剂质地疏松，不会与SO2炉气起化学作用，可以使V2O5分散为微粒，均匀地分布在它的表面使活性表面增大。
气体被催化前，须预热到某一温度，这样反应才能达到所需速率，反应放出的热量才能使催化剂迅速升温，以保证反应在催化剂有效的温度范围内进行，气体所需要预热到的这一温度叫催化剂的―起燃温度‖，这是催化剂在实际使用过程中温度的下限。反之，当温度超过某一数值时，催化剂的活性迅速下降，这一温度称为催化剂的―耐热极限温度‖，是催化剂使用温度的上限。钒催化剂的活性温度在430-600℃。我国目前新型钒催化剂起燃温度为380℃。起燃温度越低越有利。
⑵ 催化反应原理 SO2经钒催化剂上氧化过程其步骤为： ① 氧分子被催化剂表面吸附，氧分子中原子键破坏； ② 催化剂表面从气体中吸附SO2分子； ③ 吸附在催化剂表面的SO2分子和氧原子之间发生反应，生成SO3分子； ④ 生成的SO3离开催化剂表面进入气相中。
⑶ 动力学方程式 氧的吸附阶段是控制阶段，其化学动力方程
式为：r=k1Po2?Pso2??k?Pso3????2??Pso2??Pso3?2a2(1?a)
2.5.2 SO2催化氧化工艺条件
对SO2的氧化来说，主要的工艺条件是炉气的组成、反应压强、反应温度和最终转化率。最佳的生产工艺条件是运用热力学和动力学的规律，结合生产实际和经济原则及环境保护各方面通盘分析后确定下来的。
①炉气组成 由于SO2催化氧化要消耗氧，所以焙烧过程中要通入过量空气。炉气中O2的浓度越大，SO2的转化率越大，反应速率也越快，但O2的浓度越大，SO2的浓度就越小，氧过量太多，反而会降低生产强度。因此，以硫铁矿为原料采用两转两吸流程，反应器
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