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        論鉛鋅行業(yè)重金屬煙氣治理技術(shù)探索

        2019-02-09 14:40:59楊躍紅
        世界有色金屬 2019年1期
        關(guān)鍵詞:鉛鋅除塵器除塵

        楊躍紅

        (云南馳宏資源綜合利用有限公司環(huán)境管理部,云南 曲靖 655001)

        1 鉛鋅行業(yè)重金屬污染的概況

        重金屬是指相對密度在5以上的金屬,約45種,包括鉛、汞、鎘、鋅、錫等,砷雖不屬于重金屬,但因其來源與危害與重金屬相似,通常列入重金屬進行治理。鉛鋅行業(yè)鉛冶煉工藝通常采用火法冶煉工藝,如富氧底吹(頂吹、側(cè)吹)熔煉~鼓風爐還原煉鉛工藝,富氧底吹(頂吹、側(cè)吹)熔煉~

        液態(tài)高鉛渣渣直接還原工藝、基夫賽特法閃速熔煉工藝等,主要生產(chǎn)設施如:轉(zhuǎn)爐、艾薩爐、煙化爐、還原爐、電鉛鍋等。鋅冶煉工藝通常采用火法冶煉+濕法工藝,如電爐煉鋅、密閉鼓風爐熔煉法(ISP法)、豎罐燒鋅等,主要生產(chǎn)設施如:電爐、回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐等。在火法冶煉過程中,鉛鋅精礦中的鉛、鋅、汞、鎘、砷等重金屬隨著冶煉溫度的不同,從精礦中分離出來,以氣溶膠狀態(tài)進入冶煉煙氣中,因含重金屬冶煉煙氣存在形態(tài)復雜、粒徑較小等特性,如:鉛煙一般在0.01μm~1μm,常用布袋除塵器難有效捕集,使重金屬冶煉煙氣的治理成為鉛鋅行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。

        2 新型重金屬治理技術(shù)探索

        現(xiàn)鉛鋅行業(yè)常用的重金屬治理技術(shù)主要有以下幾種:靜電式除塵器、布袋除塵器、褶式濾筒除塵器、濕式三效除塵器、水膜式除塵器、泡沫除塵設備等。目前我國鉛鋅冶煉普遍選用袋式除塵。為實現(xiàn)重金屬排放的國家最新要求,降低重金屬對環(huán)境造成的累積影響,均不同程度地開展新型除塵治理技術(shù)的創(chuàng)新。現(xiàn)有布袋除塵器+濕式洗滌、新型褶式濾筒除塵器、電袋復合式除塵器、燒結(jié)板除塵器等。

        3 應用概述

        某冶煉企業(yè)應用燒結(jié)板除塵器對鉛鋅火法精煉煙氣進行治理探索,經(jīng)過近3年運行,運行穩(wěn)定,除塵效果達到國家超低排放要求。

        (1)燒結(jié)板簡介。結(jié)構(gòu):燒結(jié)板過濾元件呈剛性波浪式多空結(jié)構(gòu),由多種高分子化合物粉體及特殊的結(jié)合劑配比后燒結(jié),形成一個波浪式多空母體基板,采用特殊的噴涂工藝在基板表面的空隙里填充PTFE涂層,PTFE涂層對粉塵進行捕捉時,其光滑的表面使粉塵極難透過及停留;由此實現(xiàn)極高的捕集效率。適應范圍:主要適用于煙氣溫度70℃,粒徑0.1微米以上的粉塵,對1微米以上的粉塵捕集效率為99.99%。優(yōu)缺點:具有壽命長、維護費用低、耐水油、自動化程度高的優(yōu)點。具有一次投資費用高(一般是布袋除塵的3倍)、高溫煙氣性價比低、預處理要求高、燒結(jié)板不可逆、控制精細的缺點。

        (2)治理煙氣條件。煙氣主要來源于鉛鋅精煉過程中產(chǎn)生的重金屬蒸汽、重金屬及其化合物的粉塵,煙氣參數(shù):煙溫<100℃、煙氣量<3000m3/h、煙塵粒徑90%<0.1μm、顆粒物最高濃度<350mg/m3,供氣條件:壓力0.5MPa~0.6MPa的除水除油壓縮空氣。

        (3)治理工藝流程。主要治理工藝系統(tǒng)分為兩大部分,一是凈化系統(tǒng),包括CH1預處理器、CH2預處理器、CH3除塵主系統(tǒng)。二是調(diào)制穩(wěn)定系統(tǒng),包括煙氣回料系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)。

        CH1預處理器高為15.85m,最大直徑為1.2m,當含重金屬煙氣從底部進入時,含重金屬煙氣與預處理器中的霧化水逆向接觸,煙氣溫度得到降低,同時霧化水形成一定的水蒸汽,增加含重金屬顆粒物濕度;含重金屬濕煙氣繼續(xù)上升,與上段噴入的懸浮粉塵高速接觸、碰撞,在此期間,呈氣溶膠狀態(tài)的重金屬逆向被大量懸浮的粉塵吸附,粒徑增加;含重金屬煙氣在CH1預處理器上升過程中,由于預處理器直徑比煙道直徑大,煙氣流速急速下降,較大粉塵在重大作用下沉降至預處理器底部,螺旋送至料斗中。

        CH2預處理器為旋風除塵器,從CH1預處理器上部出來的含重金屬煙氣軸向進入CH2預處理器,煙氣作高速旋轉(zhuǎn)運動,在離心力的作用下,粒徑>5μm粉塵從氣流中分離,捕集于旋風除塵器壁,在重力作用下沉降至底部,螺旋送至料斗中。

        CH3除塵主系統(tǒng)為燒結(jié)板除塵器,從CH2預處理器出來的低濃度含重金屬粉塵煙氣,進入燒結(jié)板除塵器中,超細粒徑的重金屬粉塵,均被阻留在燒結(jié)板外表面的PTFE涂層上,潔凈氣流透過燒結(jié)板外表面經(jīng)燒結(jié)板內(nèi)腔進入凈氣室,在風機的作用下,從煙囪排出。

        煙氣回料系統(tǒng)主要作用是給CH1預處理輸送混料粉塵。在初次運行時,需在回料斗中添加少量石灰粉,治理設施運行后,將各系統(tǒng)中收集下來的粉塵,通過料位自動控制返回一部份至回料斗中,參與CH1預處理器中的混合過程,多余的含重金屬粉塵則返回鉛鋅冶煉料倉。

        (4)關(guān)鍵工藝控制參數(shù)。①燒結(jié)板壓差:需控制在2.5MPa以下,正常工作下壓差為0.8MPa~1.0MPa。自動控制系統(tǒng)設有差壓保護,當壓差值達2.0MPa時,開始報警;當壓差值達2.4MPa時,通過自動聯(lián)動控制,強制停引風機。②燒結(jié)板煙氣溫度:需控制在80℃以下,正常工作下溫度為30℃~45℃。自動控制系統(tǒng)設有溫度保護,當煙氣溫度值達60℃時,自動增大噴霧水量,以降低煙氣溫度;當煙氣溫度值達70℃時,開始報警,同時CH3除塵主系統(tǒng)入口混風閥自動開啟,強制補空氣進行降溫。

        (5)運行效果。該治理技術(shù)應用后,鉛鋅火法冶煉煙氣中重金屬達到國家排放要求,排放煙氣中鉛<2mg/m3、顆粒物<6mg/m3、鎘<0.05mg/m3。

        4 重金屬治理技術(shù)的選擇

        第一重金屬治理技術(shù)的選擇以治理的氣體特性、粉塵性質(zhì)、粉塵粒徑及企業(yè)所處區(qū)域相匹配。氣體的溫度、濕度、腐蝕性、可燃與爆炸性等都直接制約除塵治理技術(shù)的運用。如袋式除塵器不適用于粘結(jié)性、濕度高、氣溶膠的氣體,疏水性粉塵不宜采用濕式除塵器。鉛鋅冶煉行業(yè)冶煉煙氣氣體成份復雜,煙氣中粉塵的粒徑及分布和比電阻、氣體可燃性及爆炸、重金屬氣溶膠等直接決定了重金屬治理技術(shù)的去除效果和應用。

        第二重金屬治理工藝設計時應根據(jù)處理氣體的粉塵濃度、處理風量和環(huán)保規(guī)定的排放要求,按生產(chǎn)過程的最大負荷量、產(chǎn)塵高峰區(qū)最大濃度、重金屬粒徑,設計除塵治理的過濾面積、反吹閥門控制區(qū)域、控制系統(tǒng)等。以實現(xiàn)重金屬穩(wěn)定達標排放。

        5 結(jié)語

        鉛鋅冶煉行業(yè)生產(chǎn)過程會持續(xù)產(chǎn)生有害人體健康的重金屬煙氣,因此,必須要選用先進的抑制、收集與凈化等治理技術(shù),清潔生產(chǎn)設備設施,進一步降低鉛鋅行業(yè)污染物的產(chǎn)生和排放,有效改善我國大氣環(huán)境。

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