新型尾氣洗滌系統(tǒng)在鋅精礦氧壓浸出工藝的應(yīng)用

陳 鵬， 張曉濤， 殷書(shū)巖

(1.呼倫貝爾馳宏礦業(yè)有限公司， 內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000； 2.中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

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新型尾氣洗滌系統(tǒng)在鋅精礦氧壓浸出工藝的應(yīng)用

陳 鵬1， 張曉濤2， 殷書(shū)巖2

(1.呼倫貝爾馳宏礦業(yè)有限公司， 內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000； 2.中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

壓力浸出工藝的排氣會(huì)夾帶固體顆粒和酸性液滴，利用新型尾氣洗滌系統(tǒng)對(duì)排氣進(jìn)行洗滌，保證外排氣體達(dá)標(biāo)。新型尾氣洗滌系統(tǒng)包括排氣冷凝器、文丘里、分離器和排氣筒。

壓力浸出； 尾氣洗滌系統(tǒng)； 冷凝器； 文丘里

1 工藝介紹

鋅冶煉氧壓浸出技術(shù)是上世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的鋅冶煉工藝，該工藝首先由加拿大的柯明科公司采用，現(xiàn)在已經(jīng)有20多年的生產(chǎn)實(shí)踐，目前采用該工藝或正在采用該工藝建設(shè)的生產(chǎn)企業(yè)有近10家，主要生產(chǎn)廠家有加拿大的柯明科公司﹑奇德·克里克公司﹑哈德遜公司等。

鋅冶煉氧壓浸出氧壓釜的操作溫度在160 ℃左右，閃蒸槽的操作溫度在120 ℃左右，調(diào)節(jié)槽操作溫度約100 ℃，在降溫降壓過(guò)程中，產(chǎn)生大量的蒸汽，排氣會(huì)夾帶部分酸性礦漿，直接排放會(huì)造成環(huán)境污染，因此在排空前，需對(duì)各部分排氣進(jìn)行洗滌。

2 新型尾氣洗滌系統(tǒng)

恩菲具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的加壓浸出排放尾氣洗滌技術(shù)及裝備可以根據(jù)項(xiàng)目工藝特點(diǎn)及項(xiàng)目所處環(huán)境對(duì)加壓浸出裝置排放的可凝性氣體進(jìn)行選擇性洗滌，克服了國(guó)內(nèi)眾多供應(yīng)商只能對(duì)不凝性氣體進(jìn)行洗滌的缺陷。

壓力浸出工藝的排氣，主要包括：高壓釜正常排氣、高壓釜安全排氣、閃蒸槽正常排氣、緩沖槽排氣。尾氣洗滌系統(tǒng)主要包括排氣冷凝器、洗滌排氣裝置、排氣筒及連接管道等設(shè)備及部件。高壓釜正常排氣及閃蒸槽正常排氣采用洗滌模式進(jìn)行洗滌：第一段采用排氣冷凝器形式，將這兩部分排氣進(jìn)行冷凝；排氣冷凝器的排氣經(jīng)過(guò)洗滌排氣裝置(文丘里和分離器)進(jìn)行二次洗滌，主要洗滌排氣冷凝器排氣中夾帶的固體顆粒、酸性液滴等雜質(zhì)。尾氣洗滌系統(tǒng)總圖見(jiàn)圖1。

圖1 尾氣洗滌系統(tǒng)總圖

2.1 排氣冷凝器

排氣冷凝器為圓筒形立式容器，采用直接接觸的逆流混合冷凝方式，即冷卻水與蒸汽直接接觸，蒸汽放熱而冷凝，冷卻水吸熱升溫。冷卻水的由頂部進(jìn)入冷凝器，蒸汽從下部進(jìn)入，冷卻水以簾狀方式均勻流下，蒸汽則從頂部排出[1]。冷凝器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)使蒸汽和冷卻水接觸面積盡量大，蒸汽得到較充分的冷凝。

為了使水流的表面不斷更新，增加冷卻水與蒸汽的接觸面積，提供傳熱效率，一般冷凝器內(nèi)部設(shè)有若干層折流板。在冷凝器內(nèi)，汽水熱交換時(shí)間較短，因此在生產(chǎn)中應(yīng)盡量降低進(jìn)口水溫度和出口水溫，冷卻水消耗量根據(jù)熱量平衡方程式進(jìn)行計(jì)算。冷凝器的高度根據(jù)折流板個(gè)數(shù)和間距確定，設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按照工藝計(jì)算的蒸汽量來(lái)計(jì)算。

2.2 文丘里洗滌器

排氣冷凝器出來(lái)的蒸汽經(jīng)由連接管道進(jìn)入文丘里洗滌器，進(jìn)行再次洗滌。文丘里洗滌器屬于高效濕式收塵設(shè)備，操作、維修方便，可適應(yīng)各種溫度、濕度及含塵量，對(duì)細(xì)小固體顆粒捕集效率高，因此在工程上得到了廣泛應(yīng)用。

文丘里洗滌器的工作原理如圖2所示，冷凝器的排氣由文丘里頂部進(jìn)氣口進(jìn)入收縮管，逐步被加速，在喉管處氣體被迫以高速通過(guò)。在喉管上方設(shè)有噴水裝置，由噴嘴中噴出水，高速氣流把水沖擊成細(xì)滴，因?yàn)樗斡袠O大的表面積，排氣中夾帶的固體顆粒以巨大的慣性力沖向水滴而被捕集，氣液兩相經(jīng)由擴(kuò)散管，連接方管進(jìn)入分離器，在分離器內(nèi)使氣液兩相分離，完成氣體的洗滌凈化過(guò)程。

圖2 文丘里工作原理圖

文丘里的洗滌原理是以氣體流動(dòng)時(shí)的壓力損失為代價(jià)的，壓力損失直接決定了所需要的流體動(dòng)力效率和文丘里的洗滌效率，因此，文丘里設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)工況條件和物料特性，準(zhǔn)確計(jì)算文丘里壓力損失，以?xún)?yōu)化結(jié)構(gòu)、節(jié)省系統(tǒng)操作費(fèi)用。

文丘里喉管和收縮管口處，氣體流速大，使用一定時(shí)期后，會(huì)出現(xiàn)固體顆粒的磨蝕和酸性液滴的腐蝕，因此制作的文丘里管的材料要考慮耐磨蝕、耐腐蝕的材料。為了提高洗滌效率、滿(mǎn)足不同工況，文丘里喉管處可設(shè)置調(diào)節(jié)閥，通過(guò)調(diào)整喉管的流通截面來(lái)控制洗滌效率。

2.3 分離器

文丘里洗滌器的排氣進(jìn)入分離器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣液兩相的分離凈化。文丘里的排氣在一定的氣速下由進(jìn)氣管進(jìn)入分離器內(nèi)，氣體在分離器內(nèi)做螺旋狀圓周運(yùn)動(dòng)。含塵、含酸的大顆粒由于離心力作用甩向器壁，塵粒一旦與器壁接觸，即沿器壁下落，由底部排污口排出，干凈的氣體螺旋向上，由頂部的排氣筒排出。

3 壓力浸出工藝的尾氣處理

壓力浸出工藝，無(wú)論是高壓酸浸(HAPL)還是氧壓浸出(POX)，都會(huì)有大量的蒸汽由高壓釜和閃蒸槽中排出，均可采用上述尾氣洗滌系統(tǒng)進(jìn)行處理。但針對(duì)具體項(xiàng)目特點(diǎn)，如原礦來(lái)料特性、操作溫度壓力、排氣夾帶物及夾帶量等不同參數(shù)，需要對(duì)尾氣系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的科學(xué)計(jì)算，才能達(dá)到尾氣處理效果好、生產(chǎn)成本合理的目的。尾氣洗滌系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 尾氣洗滌系統(tǒng)示意圖

4 新型尾氣洗滌系統(tǒng)的特點(diǎn)

本文介紹的新型尾氣洗滌系統(tǒng)，為“中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司”研發(fā)的專(zhuān)利設(shè)備，其主要特點(diǎn)在于：

(1)較高的洗滌效率。根據(jù)工藝特點(diǎn)，尾氣洗滌系統(tǒng)具有有效洗滌固體顆粒夾帶以及酸霧夾帶的特點(diǎn)，洗滌效率達(dá)到99%以上。

(2)可調(diào)節(jié)式洗滌裝置，適用于一定范圍波動(dòng)的工況。由于不管是加壓釜還是閃蒸槽，生產(chǎn)過(guò)程中排氣速度較快且波動(dòng)較大，在此情況下該尾氣洗滌系統(tǒng)依然能夠?qū)崿F(xiàn)較好的調(diào)節(jié)，保證了洗滌效率的穩(wěn)定，從而為壓力浸出工藝提供保證。

(3)分段洗滌模式，保證了洗水的合理分配?；谠摲侄蜗礈炷Ｊ剑梢?xún)?yōu)化各部件的材料選型，從而整體上優(yōu)化項(xiàng)目投資。

(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。恩菲所供貨的具有專(zhuān)利技術(shù)的尾氣洗滌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單而可靠，零部件及易損件數(shù)量很少，大大方便了現(xiàn)場(chǎng)使用及后期的維護(hù)，從而提高了該系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。

(5)模塊化功能較強(qiáng)。恩菲設(shè)計(jì)的該尾氣系統(tǒng)還可以根據(jù)具體的工況不同進(jìn)行組合，從而滿(mǎn)足不同項(xiàng)目的特定需求。

5 結(jié)論

尾氣洗滌系統(tǒng)主要處理壓力浸出工藝中加壓釜以及閃蒸槽等的排氣，該混合氣體中主要是不凝氣體及蒸汽的混合物，同時(shí)夾帶少量的工藝系統(tǒng)固體顆粒、酸霧等有害物質(zhì)。由于該混合氣體夾帶的固體顆粒具體粒徑分布寬泛、酸霧液滴細(xì)小等特點(diǎn)，如何有效洗滌該部分有害物質(zhì)是尾氣洗滌系統(tǒng)的重點(diǎn)，也是關(guān)系到系統(tǒng)環(huán)保問(wèn)題達(dá)標(biāo)的核心。

目前恩菲設(shè)計(jì)的不同類(lèi)型的尾氣洗滌系統(tǒng)在巴布亞新幾內(nèi)亞瑞木高壓酸浸項(xiàng)目、華友鈷業(yè)鈷銅硫化礦加壓氧浸項(xiàng)目等得到成功應(yīng)用，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，效果良好。

[1] 徐智，肖世剛等. 有色金屬冶煉設(shè)備(第二卷)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1993.

[2] 程良能，李克定等. 有色金屬冶煉設(shè)備(第一卷)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1993.

電子廢棄物金屬回收技術(shù)

人們把那些富含鋰、鈦、黃金、銦、銀、鈷和鈀等稀貴金屬的廢舊電腦、通信設(shè)備、家用電器，以及被淘汰的精密電子儀器儀表等電子廢棄物稱(chēng)為“城市礦產(chǎn)”。

目前世界主要有色金屬產(chǎn)量中，來(lái)自于資源回收再利用的比例均超過(guò)了30%。2010年發(fā)達(dá)國(guó)家廢舊商品產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達(dá)1.8萬(wàn)億美元。我國(guó)“城市礦產(chǎn)”的回收率明顯偏低，如鈷鎳資源的回收率僅為20%左右。

電子廢棄物首先可以通過(guò)機(jī)械處理技術(shù)來(lái)處理。在機(jī)械處理階段，首先要進(jìn)行拆解和分類(lèi)，繼而通過(guò)破碎、分選等過(guò)程實(shí)現(xiàn)金屬和非金屬，磁性物質(zhì)和非磁性物質(zhì)的初步分離。電子廢棄物中貴重金屬的回收技術(shù)包括火法冶金技術(shù)、濕法冶金技術(shù)、生物技術(shù)、超臨界流體萃取技術(shù)等。

固體廢物經(jīng)過(guò)焚燒處理，一般體積可減少百分之八九十。許多可燃性固體廢物含有潛在的能量，可通過(guò)焚燒回收熱能。通過(guò)熱解，將高分子聚合物轉(zhuǎn)化為低分子物質(zhì)，從中提取燃料油、可燃?xì)夂吞亢?，同時(shí)使聚合物與金屬得到分離。濕法冶金技術(shù)主要是利用貴金屬和其他普通金屬能溶解在硝酸、王水等強(qiáng)氧化介質(zhì)中的性質(zhì)，使其從電子廢物進(jìn)入液相中予以回收。此法廢氣排放少，可以獲得高品位、高回收率的金、銀等貴金屬和其他有色金屬，所需費(fèi)用也較低。從電子廢棄物中利用生物技術(shù)提取貴金屬，也就是利用活的或者死的微生物細(xì)胞及其代謝產(chǎn)物，通過(guò)物理、化學(xué)作用(包括絡(luò)合、沉積、氧化還原、離子交換等作用)吸附金屬的過(guò)程。與傳統(tǒng)的處理方法相比，生物技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯：在低濃度下，選擇性高；節(jié)能，效率高；pH值和溫度條件范圍寬；易于回收重金屬；吸附劑易再生；對(duì)鈣、鎂離子吸附量少；成本運(yùn)行費(fèi)用低，無(wú)二次污染。與傳統(tǒng)的溶劑萃取相比，超臨界流體萃取也具有優(yōu)勢(shì)：具有極高的選擇性；流程簡(jiǎn)單，萃取速度快；與溶質(zhì)分離后，重新壓縮即可循環(huán)使用，節(jié)省大量能源；萃取效率高于液液萃取，不易被污染。但是，由于屬于高壓技術(shù)范圍，設(shè)備價(jià)格過(guò)高，折舊費(fèi)在總成本中占有很大比重。

Application of new type vent gas scrubbing system in zinc pressure leaching process

CHEN Peng， ZHANG Xiao-tao, YIN Shu-yan,

In zinc pressure leaching process, the vent gas includes solid particle and acid drop. Vent gas scrubbing system can be used to scrub vent gas before venting to atmosphere. This new type vent gas scrubbing system includes condenser, venturi, separator and stack.

pressure leaching; vent gas scrubbing system; condenser; venturi

陳 鵬(1975—)，男，貴州織金人，工程師，從事有色冶金生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

2015-- 03-- 31

2015-- 05-- 09

TF813

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1672-- 6103(2015)04-- 0062-- 03