歐陽(yáng)全紅

(中金嶺南有色金屬股份有限公司丹霞冶煉廠,廣東 韶關(guān) 512300)

濕法煉鋅過程中酸霧的產(chǎn)生主要發(fā)生在鋅電積車間。 鋅電積過程中釋放出大量的氧氣和少量的氫氣,它們逸出時(shí)會(huì)帶出電解液而形成酸霧。 另外,為維持鋅電積過程需要的適宜溫度,電解廢液需要經(jīng)過風(fēng)冷塔進(jìn)行降溫,從塔頂逸出的氣體也形成酸霧。酸霧會(huì)刺激人的呼吸道與皮膚,腐蝕人的牙齒,污染周邊空氣和土壤[1-5]。

中金嶺南丹霞冶煉廠(以下簡(jiǎn)稱“丹霞冶煉廠”)自2009年10月投產(chǎn)以來,一直重視對(duì)環(huán)境的保護(hù)和治理,經(jīng)過多年的工藝技術(shù)改進(jìn)和設(shè)備改造,鋅電積過程酸霧的排放不但達(dá)到了廣東省特別排放限值要求,而且在行業(yè)內(nèi)遙遙領(lǐng)先。

1 改進(jìn)前鋅電積外排酸霧存在的問題

鋅電積車間的電解液采用空氣冷卻塔降溫,維持電解液溫度在35 ～42 ℃,風(fēng)冷塔設(shè)計(jì)有上、下兩層捕滴器,能夠?qū)⒋蟛糠忠后w捕捉下來。 酸霧吸收率為80% ～85%,但是外逸的酸霧還是比較嚴(yán)重,對(duì)周圍的設(shè)備設(shè)施和環(huán)境造成影響。

電解廠房?jī)?nèi)使用兩臺(tái)風(fēng)冷塔風(fēng)機(jī)強(qiáng)制抽風(fēng),室內(nèi)的環(huán)境得到改善。 但是當(dāng)一臺(tái)風(fēng)冷塔風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢修作業(yè),只有一臺(tái)工作時(shí),通風(fēng)量明顯不足,廠房?jī)?nèi)酸霧偏大。 另外,不同的氣壓、風(fēng)向?qū)︼L(fēng)冷塔的抽風(fēng)效果也有較大的影響。

物料變化導(dǎo)致凈化生產(chǎn)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí),新液鈷、鍺等雜質(zhì)元素超標(biāo),陰極上產(chǎn)生的氫氣量增加,造成酸霧濃度上升。

2 改進(jìn)措施

2.1 風(fēng)冷塔的改進(jìn)

1)風(fēng)冷塔布液系統(tǒng)的改進(jìn)。 改進(jìn)措施:①噴淋管數(shù)量由原來的16 根增加至24 根,并均勻布置;②噴頭數(shù)量由原來的32 個(gè)增加至48 個(gè),且將噴頭出口形式作了相對(duì)改進(jìn),由原來的直噴管改為螺旋狀出口,增加了布液面積,提高了液體霧化能力,便于液體冷卻;③嚴(yán)格把控噴淋管的材質(zhì)、厚度、焊接質(zhì)量,減少因噴淋管損壞、噴頭脫落等問題造成液體噴出塔外的現(xiàn)象。

2)捕滴器的改進(jìn)。 改進(jìn)措施:①原V 型捕滴器的間距為50 mm,間距較大,不能很好地阻隔酸霧中的部分液滴飄出,通過試驗(yàn)將捕滴器的間距縮小至40 mm,既能保證酸霧中的液滴較少飄出,又保證了液體的冷卻效果;②改進(jìn)捕滴器材質(zhì),由PVC 材質(zhì)改為PP 材質(zhì),提高了使用壽命,避免使用過程中部分捕滴器損壞造成酸霧飄出;③嚴(yán)把捕滴器安裝質(zhì)量關(guān),避免因人為因素造成酸霧外逸。

3)增設(shè)第三層絲網(wǎng)捕沫器。 在兩層捕滴器上方增設(shè)一層絲網(wǎng)浦沫器,用于收集經(jīng)過捕滴器后飄出的較小顆粒液滴。 據(jù)該項(xiàng)目的工況及具體情況,采用了專門適用于電解液冷卻塔的改良除沫器,其主要用于分離直徑較大的3 ～5 μm 液滴。 當(dāng)帶有霧沫的氣體以一定的速度上升,通過除水器上的改良除沫器時(shí),由于霧沫上升的慣性作用,使得霧沫與除沫器的細(xì)絲碰撞而粘附在細(xì)絲表面上。 細(xì)絲表面上的霧沫進(jìn)一步擴(kuò)散,加上霧沫本身的重力沉降,使霧沫形成較大的液滴沿著細(xì)絲流至它的交織處。 由于細(xì)絲的親濕性、液體的表面張力及細(xì)絲的毛細(xì)管作用,使得液滴越來越大,直至其自身的重力超過氣體上升的浮力和液體表面張力的合力時(shí),就被分離而下落。 只要操作氣速等條件選擇得當(dāng),氣體通過該除沫器后,其除沫效率可達(dá)99%以上,完全達(dá)到去除霧沫的目的。

第三層絲網(wǎng)捕沫器是一種高效的氣液分離裝置,使用的絲網(wǎng)除沫器材質(zhì)為PP 材質(zhì),具有以下特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、耐腐蝕;空隙率大、壓力降小;接觸表面積大、除沫效率高;安裝、維修、操作方便。其工作原理如圖1所示。

圖1 第三層絲網(wǎng)捕沫器工作原理

改造完成后,風(fēng)冷塔外排廢氣酸霧濃度檢測(cè)值為0.1 mg/m3,降溫幅度在5 ～6 ℃,具有較好的環(huán)境效應(yīng),也滿足了生產(chǎn)降溫需求。

2.2 對(duì)通風(fēng)罩進(jìn)行改造

車間總共有8 臺(tái)風(fēng)冷塔對(duì)電解循環(huán)液降溫,原設(shè)計(jì)電解槽上使用兩臺(tái)60 000 m3/h 的風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng),槽上酸霧較少,但是其中一臺(tái)進(jìn)行檢修的時(shí)候,槽上的酸霧比較嚴(yán)重,為確保槽上酸霧長(zhǎng)期處于較低水平,對(duì)通風(fēng)罩進(jìn)行了改造。 將另外兩臺(tái)風(fēng)冷塔風(fēng)機(jī)也并入通風(fēng)罩進(jìn)行抽風(fēng),確保任何時(shí)候都有至少有兩臺(tái)風(fēng)機(jī)正常工作。 電解槽通風(fēng)系統(tǒng)示意圖見圖2。

圖2 電解槽通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

為了調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)量和電解槽面的空氣流速,在通風(fēng)罩上增加一個(gè)可以調(diào)節(jié)角度的百葉窗。既降低了電解槽面酸霧,又保證了風(fēng)冷塔的降溫效果。

2.3 嚴(yán)控新液質(zhì)量

新液雜質(zhì)偏高時(shí),鋅片會(huì)復(fù)溶,產(chǎn)生大量氫氣,氣體上升過程會(huì)夾帶出大量含酸小液滴,造成電解槽面酸霧增加。

攪拌裝置對(duì)除鐵效果影響非常大,為提高針鐵礦生成率,引進(jìn)了德國(guó)的EKATO 高效氣體分散攪拌裝置,提高了攪拌效率,同時(shí)為改善氣體分散效果創(chuàng)造了條件。 除鐵效果改善的同時(shí),F-、Cl-、As、Sb、Ge 等也去除得更徹底。 除鐵后液的各雜質(zhì)水平:[F-]為18 ～20 mg/L,[Cl-]為400 ～500 mg/L,[As] ≤0.01 mg/L,[Sb] ≤0.01 mg/L,[Ge] ≤0.02 mg/L。

壓濾機(jī)卸渣前后或者新濾布剛剛投入使用時(shí),液體中都不可避免地夾帶一些渣,從而污染新液,造成雜質(zhì)含量上升。 為解決這個(gè)問題,凈化壓濾機(jī)增設(shè)了不合格液溜槽,壓濾機(jī)吹渣、卸渣后重新使用或者剛剛換完新濾布投入使用的壓濾機(jī)全部將壓濾液切換到不合格液溜槽5 ～10 min,確認(rèn)濾液清亮、無(wú)渣后,再切換回濾液溜槽。 該措施使得凈化新液的穩(wěn)定性、合格率大幅提升。

濕法煉鋅系統(tǒng)隨著時(shí)間的延長(zhǎng),溶液中的有機(jī)物開始累積,TOC(有機(jī)碳總量)達(dá)到一定的量后會(huì)對(duì)鋅片質(zhì)量和電流效率產(chǎn)生比較大的影響,嚴(yán)重時(shí)甚至造成燒板。 活性炭加入的連續(xù)性、均勻性對(duì)吸附溶液中的TOC(有機(jī)碳總量)有較大的影響。2019年將活性炭的加入方式由干料加入改成漿化后加入,電解廢液TOC(有機(jī)碳總量)含量穩(wěn)定在30 ～40 mg/L。

凈液工序改造前,新液質(zhì)量不穩(wěn)定,鋅片偶爾會(huì)有小孔,槽面酸霧檢測(cè)值為1.2 ～2.0 mg/m3,雖然比同行槽面酸霧2.0 ～3.5 mg/m3低,但人在電解槽面行走時(shí),還是能感覺到酸霧刺鼻。 改造完成后,電解生產(chǎn)平穩(wěn),槽面酸霧檢測(cè)值下降到0.8 ～1.0 mg/m3,降幅達(dá)30%以上,整個(gè)廠房?jī)?nèi)的作業(yè)環(huán)境大為改善。

3 效果分析

3.1 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法及氣象參數(shù)

酸霧檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法見表1。 檢測(cè)當(dāng)天氣象參數(shù)檢測(cè)結(jié)果見表2。

表1 酸霧檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法

表2 檢測(cè)當(dāng)天氣象參數(shù)

3.2 檢測(cè)位置

兩座風(fēng)冷塔的檢測(cè)點(diǎn)位示意圖見圖3,檢測(cè)點(diǎn)位對(duì)應(yīng)的外排酸霧檢測(cè)結(jié)果見表3。 表3中排放限值標(biāo)準(zhǔn)參照《大氣污染物排放限值》(DB 44/27—2001)第二時(shí)段無(wú)組織排放監(jiān)控濃度限值。

表3 風(fēng)冷塔外排酸霧檢測(cè)結(jié)果

圖3 檢測(cè)點(diǎn)位示意圖

3.4 檢測(cè)結(jié)果

改進(jìn)完成后,鋅電積廠房四周外排酸霧檢測(cè)值小于0.025 mg/m3,風(fēng)冷塔外排酸霧0.3 mg/m3,完全達(dá)到排放限值要求,整體環(huán)境和員工的感覺良好。

4 結(jié)語(yǔ)

丹霞冶煉廠針對(duì)鋅電積車間外逸酸霧嚴(yán)重的問題,通過嚴(yán)控新液質(zhì)量,改進(jìn)電解槽通風(fēng)系統(tǒng),改進(jìn)風(fēng)冷塔布液系統(tǒng)、捕滴器,并增加捕沫器等措施,使得外排酸霧減少了99.5%以上,廠房四周的酸霧濃度小于0.025 mg/m3,風(fēng)冷塔外排酸霧0.3 mg/m3,不但達(dá)到了國(guó)家限值排放的要求,而且在行業(yè)內(nèi)遙遙領(lǐng)先。 同時(shí),由于風(fēng)冷塔增高、噴淋系統(tǒng)改進(jìn),風(fēng)冷塔的降溫幅度也達(dá)到5 ～6 ℃,滿足了鋅電積正常穩(wěn)定生產(chǎn)的要求。