謝庭芳，馬愛(ài)佳，李國(guó)江，鄭雪梅

（1.西安理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710048；2.云南馳宏鋅鍺股份有限公司，云南 曲靖 655011；3.中國(guó)葛洲壩集團(tuán)建設(shè)工程有限公司，云南 昆明 650106；4.六盤(pán)水師范學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州 六盤(pán)水 553004）

鎘是鋅冶煉原料的主要伴生有價(jià)金屬之一，在鋅冶煉過(guò)程中，鎘主要富集在凈化過(guò)程的銅鎘渣中。國(guó)內(nèi)鋅冶煉廠，大多采用濕法生產(chǎn)海綿鎘-火法精煉的工藝回收鎘[1]。由于含鉛、砷和鎘等重金屬的粉塵以及5μm以下的微細(xì)粉塵對(duì)人體健康危害十分大，因此，對(duì)于鎘火法精煉過(guò)程煙氣的凈化效果就會(huì)提出很高的要求，需要除塵器具有捕集微塵效率高、體積小、維修保養(yǎng)方便、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。塑燒板除塵器就是滿足這些要求研制而成的新一代除塵器。塑燒板除塵器具有體積小、效率高、維修保養(yǎng)方便、能過(guò)濾吸潮和含水量高的粉塵、過(guò)濾含油及纖維粉塵的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，是靜電除塵器和袋式除塵器無(wú)法比擬的[2]。由此，公司將塑燒板收塵器用于鎘精煉過(guò)程，經(jīng)過(guò)使用，取得了良好的收塵效果，同時(shí)也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，為塑燒板收塵器開(kāi)辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。

1 傳統(tǒng)的收塵方法

冶金工業(yè)中傳統(tǒng)的收塵設(shè)備有濾筒收塵、旋風(fēng)收塵、布袋收塵、濕式收塵、靜電收塵等[3]。濾筒收塵器和旋風(fēng)收塵器對(duì)粒徑較大的粉塵收塵效果較好，但除塵效率低，對(duì)較細(xì)的粉塵則作用不明顯，一般可作為預(yù)處理設(shè)施使用；濕式收塵器收塵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的污水，容易造成二次污染，而后續(xù)廢水處理費(fèi)用也高；靜電收塵器在粉塵含水較高的條件下電暈控制難度大，并有難處理的腐蝕問(wèn)題產(chǎn)生，運(yùn)行費(fèi)用高[2-5]。

目前有色冶金行業(yè)常用的收塵方法多采用分散式負(fù)壓吸風(fēng)的布袋收塵器[4]，但會(huì)因煙氣含水、油分、超細(xì)鐵氧化物等潮濕黏細(xì)粉塵，而導(dǎo)致管道堵塞、糊袋等現(xiàn)象，導(dǎo)致收塵器“癱瘓”不能正常使用。由于鎘精煉煙氣成份復(fù)雜，有含堿蒸汽、水份、少量有機(jī)類及黏性氣體擴(kuò)散排出，對(duì)于傳統(tǒng)的過(guò)濾式除塵器，更是難以兼顧杜絕堵塞和保證凈化效率兩方面的技術(shù)問(wèn)題。

2 新的收塵方法

燒結(jié)板除塵器，又稱燒結(jié)板過(guò)濾器、塑燒板除塵器，是20世紀(jì)80年代開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)的新一代高效超細(xì)粉收塵器。對(duì)于粒徑大于10μm的粉塵，其捕收率高達(dá)99.99%，排放濃度小于10mg/m3。在過(guò)濾超粉塵方面有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)[6]。

2.1 塑燒板收塵器的工作原理

燒結(jié)板過(guò)濾器的工作原理和基本結(jié)構(gòu)與布袋除塵器是類似的，具體原理是含塵氣流通過(guò)塵氣入口處的導(dǎo)流板進(jìn)入中部箱體的塵氣室，通過(guò)燒結(jié)板凈化后的氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)排出。隨著被阻留在燒結(jié)板表面涂層上粉塵的增加，定時(shí)或定差壓工作方式的清灰控制系統(tǒng)將自動(dòng)開(kāi)啟快開(kāi)式脈沖閥，通過(guò)壓縮空氣來(lái)有效清除燒結(jié)板表面的粉塵，被噴落的粉塵在重力的作用下落入灰斗后排出。圖1為塑燒板濾芯式除塵工作原理圖。

圖1 塑燒板濾芯式除塵工作原理圖

2.2 塑燒板收塵器的特點(diǎn)

1）粉塵捕獲效率高，除塵效果好

由于塑燒板過(guò)濾元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和表面使用了PTFE涂層，燒結(jié)板除塵器可以有效捕集粒徑0.1 μm以上的粉塵，對(duì)于高濃度粉塵，除塵效率可達(dá)99.99%以上，排放的濃度可在1mg/m3以內(nèi)。

2）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地空間小

燒結(jié)板除塵器由于濾板的表面形狀，擁有更大的過(guò)濾面積，是傳統(tǒng)布袋除塵器的3倍以上；也就相當(dāng)于設(shè)備體積是布袋除塵器的1/3。而且，設(shè)備還可以疊加設(shè)計(jì)，大大縮小占地空間。

3）具有強(qiáng)耐濕、耐黏、耐酸堿性

濾板表面使用的PTFE涂層，具有很好的疏水性和不黏性以及卓越的化學(xué)穩(wěn)定性和耐磨性能，適用于濕度和黏度較大、酸堿性及磨損性粉塵。

4）可處理高入口濃度的粉塵

對(duì)比較高的入口濃度的粉塵，燒結(jié)板的設(shè)備阻力和分離效率也能達(dá)到很穩(wěn)定的效果。

5）清灰效果好，壓力穩(wěn)定，設(shè)備阻力平穩(wěn)

由于塑燒板的表面使用樹(shù)脂涂層進(jìn)行深度處理，孔徑細(xì)小均勻，樹(shù)脂本身固有的惰性與其光滑的表面，因而使粉塵極難透過(guò)與停留，能保持相當(dāng)好的清灰效果。其次，燒結(jié)板表面過(guò)濾的屬性使得除塵器的壓力損失與運(yùn)行時(shí)間幾乎保持不變，這就保證了設(shè)備阻力的穩(wěn)定性。

6）安裝維護(hù)方便

燒結(jié)板極少需要維修。安裝更換塑燒板極為方便，只需打開(kāi)除塵器檢修門，擰緊固定塑燒板的兩個(gè)螺栓即可完成一片濾板的裝配。

7）使用壽命長(zhǎng)

由于燒結(jié)板剛性結(jié)構(gòu)的特性，濾板的無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，它不需要經(jīng)常的維護(hù)與保養(yǎng)，且濾材耐磨損，使用壽命長(zhǎng)達(dá)10年以上。

8）節(jié)能環(huán)保

燒結(jié)板除塵器需要的壓縮空氣量少，且濾材可清洗、可回收，實(shí)現(xiàn)再生利用。

3 塑燒板收塵器在鎘冶煉煙氣凈化中的應(yīng)用

3.1 塑燒板收塵器系統(tǒng)組成

云南馳宏鋅鍺股份有限公司于2011年安裝了一套塑燒板收塵器，國(guó)內(nèi)第一次將塑燒板收塵器應(yīng)用在鎘煙塵收集方面。其系統(tǒng)組成如下：

1）一套塑燒板除塵設(shè)備，型號(hào)：YHD1500-96，設(shè)計(jì)風(fēng)量：30000m3/h，設(shè)備阻力：900～1800Pa，設(shè)計(jì)壓力：±0.01MPa，設(shè)備尺寸：4800×1534×4130，設(shè)備溫度：80℃，設(shè)計(jì)質(zhì)量：6.58t；

2）一級(jí)處理器，型號(hào)：YCM1500-9H，設(shè)計(jì)風(fēng)量：30000m3/h，設(shè)備阻力：200～500Pa，設(shè)計(jì)壓力：±0.01MPa，設(shè)備尺寸：Φ1500×1380；

3）二級(jí)處理器，型號(hào)：XPK700-4-9H，設(shè)計(jì)風(fēng)量：30000m3/h，設(shè)備阻力：200～500Pa，設(shè)計(jì)壓力：±0.01MPa,，設(shè)備尺寸：2100×7200；

4）收塵離心通風(fēng)機(jī)，型號(hào)：Y9-26N010D，流量：25758～30056m3/h，全壓：5560～5065Pa，主軸轉(zhuǎn)速：1450r/min，75kW；

5）空氣壓縮機(jī)，型號(hào)：W-1.5/7(TA-120)，排氣量：1.5m3/h，額定排氣壓力/最高工作壓力：0.7/0.8MPa，外形尺寸：1604×670×1420。

3.2 塑燒板收塵器的應(yīng)用情況

自從鎘火法精煉工序采用了塑燒板收塵器之后，收塵效果好，但生產(chǎn)一段時(shí)間后，煙氣預(yù)處理循環(huán)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)物料堵塞的現(xiàn)象，并且設(shè)備灰斗也出現(xiàn)堆料現(xiàn)象。這導(dǎo)致回料和預(yù)處理系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)，影響整套設(shè)備的正常運(yùn)行，而且對(duì)燒結(jié)板高精過(guò)濾段有損傷風(fēng)險(xiǎn)，因此恢復(fù)煙氣預(yù)處理系統(tǒng)迫在眉睫。

3.2.1 原因分析

1）在一級(jí)和二級(jí)煙塵預(yù)處理過(guò)程中，添加的料粉比重高，進(jìn)入預(yù)收塵管道吸附及預(yù)處理量大，造成預(yù)處理系統(tǒng)堵塞；

2）由于預(yù)收塵管道粉料長(zhǎng)時(shí)間接觸吸附，回料對(duì)鎘煙的吸附率已達(dá)到90%，從而導(dǎo)致吸附后的粉塵黏度大幅提高；

3）目前采用的混合料粉（焙塵）含有一定的堿性，易潮解，長(zhǎng)時(shí)間回用后黏性提高；

4）混合料粉（焙塵）達(dá)到一定吸附濃度后沒(méi)有及時(shí)更換造成預(yù)處理系統(tǒng)堵塞。

3.2.2 解決措施

1）對(duì)預(yù)處理管道、回料倉(cāng)及循環(huán)管道內(nèi)的所有粉塵進(jìn)行徹底清空處理，達(dá)到預(yù)處理管道、回料倉(cāng)及循環(huán)管道內(nèi)無(wú)黏性粉塵和吸附率飽和的粉塵，為添加新混合料做準(zhǔn)備；

2）對(duì)新料粉進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，采用滑石粉與焙塵進(jìn)行混合，其混合質(zhì)量比為3∶1；

3）新料粉加入量應(yīng)控制在1.5～2.5kg/h范圍內(nèi)，過(guò)高或過(guò)低都對(duì)收塵效果影響較大；

4）調(diào)整各煙氣管道上的調(diào)風(fēng)閥，使卸料口下發(fā)射器后端處于負(fù)壓，前端處于正壓狀態(tài)；

5）當(dāng)煙氣預(yù)處理設(shè)備正常運(yùn)行后，混合料在預(yù)處理循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)鎘濃度達(dá)到10%后必須更換新的混合料。

通過(guò)對(duì)煙塵預(yù)處理系統(tǒng)問(wèn)題的解決，塑燒板收塵器在鎘冶煉系統(tǒng)得到了很好應(yīng)用。塑燒板高效過(guò)濾收塵技術(shù)結(jié)合重力沉降、旋風(fēng)除塵等技術(shù)后，達(dá)到了收塵及凈化的效果，煙塵排放符合GB16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，粉塵排放濃度小于5mg/m3，其化合物濃度小于0.85mg/m3，煙氣捕集效率大于95%，煙塵返回鋅浸出工序進(jìn)行綜合回收。

3.3 塑燒板收塵器在鎘冶煉煙氣凈化中運(yùn)行的建議

通過(guò)塑燒板收塵器幾年來(lái)的運(yùn)行，積累了以下經(jīng)驗(yàn)：

1）閥門開(kāi)度的調(diào)整要根據(jù)實(shí)際收塵情況，保證調(diào)整到最佳狀態(tài)。

2）壓縮空氣常常含有水分，空氣中的水分會(huì)對(duì)收塵造成重大影響，需要定時(shí)對(duì)儲(chǔ)氣罐、空壓機(jī)及油水過(guò)濾器內(nèi)的廢水進(jìn)行排放。

3）采用滑石粉和焙塵按3∶1的質(zhì)量比配置新料粉，新料粉要及時(shí)添加，加入量控制在1.5～2.5kg/h范圍內(nèi)。

4）為防止發(fā)生管道堵塞現(xiàn)象，3～6d必須對(duì)預(yù)收塵管道進(jìn)行徹底清空和更換。

5）塑燒板清理操作應(yīng)從兩方面著手，一是清理時(shí)應(yīng)停止除塵器。二是清理燒結(jié)板時(shí)必須小心謹(jǐn)慎，嚴(yán)禁使用堅(jiān)硬及尖銳物敲打、碰觸，因其表面為PTFE滲膜涂層，如損壞此涂層會(huì)極大的影響燒結(jié)板使用性能。

6）更換新料粉的方法：關(guān)閉風(fēng)機(jī)風(fēng)閥，全開(kāi)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)閥，使循環(huán)系統(tǒng)里的物料通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)把物料吹送到回料管道里，由回料管道卸料口排除整個(gè)煙氣凈化系統(tǒng)，然后重新添加混合料運(yùn)行。

4 結(jié)論

鎘煙塵成份復(fù)雜，有含堿蒸汽、水份、少量有機(jī)類及黏性氣體擴(kuò)散排出，導(dǎo)致傳統(tǒng)的過(guò)濾式除塵器，難以兼顧杜絕堵塞和保證凈化效率兩方面的技術(shù)問(wèn)題，塑燒板收塵器則很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。塑燒板收塵器優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)維護(hù)方便，煙塵排放濃度小于5mg/m3，其化合物濃度小于0.85mg/m3，煙氣捕集效率在95%以上，可保證鎘火法精煉過(guò)程有害物質(zhì)排放遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，完全符合清潔生產(chǎn)的需要，為有色金屬鎘煙塵的治理提供了新思路。

塑燒板收塵器在使用過(guò)程中，采用滑石粉與焙塵按3∶1的質(zhì)量比進(jìn)行粉料的配制，能解決了收塵管道堵塞這個(gè)問(wèn)題，同時(shí)保證了煙氣凈化效果。