降低銅精礦干燥窯尾氣含塵生產(chǎn)實(shí)踐

萬(wàn)黎明， 樂(lè)安勝， 鄧小輝， 趙向陽(yáng)， 江佑能

(大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司， 湖北 黃石 435005)

在銅冶煉生產(chǎn)中熔煉工序?qū)︺~精礦含水量有一定要求，所以需要對(duì)銅精礦進(jìn)行干燥處理。通常是使用干燥窯對(duì)銅精礦進(jìn)行干燥處理，干燥過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣中含有大量金屬粉塵和二氧化硫等超標(biāo)物質(zhì)，所以需要進(jìn)行處理才能外排。一般銅冶煉廠采用電收塵器和動(dòng)力波進(jìn)行處理，確保外排煙氣達(dá)標(biāo)排放。隨著我國(guó)對(duì)企業(yè)的環(huán)保要求越來(lái)越高，我國(guó)銅冶煉企業(yè)外排煙氣含塵濃度的排放標(biāo)準(zhǔn)為含塵濃度≤80 mg/Nm3。為降低尾氣含塵濃度，各冶煉廠做了大量的改造[1-7]。

1 大冶有色冶煉廠備料收塵系統(tǒng)簡(jiǎn)介

大冶有色備料系統(tǒng)主要為澳斯麥特爐提供原料，年處理銅精礦約120萬(wàn)t。備料有兩臺(tái)干燥窯進(jìn)行銅精礦的干燥處理，產(chǎn)生的煙氣先經(jīng)電收塵器收集大部分金屬粉塵，尾氣進(jìn)入動(dòng)力波吸收塔，主要吸收微小金屬粉塵和其他有害氣體，達(dá)標(biāo)后進(jìn)行排空，工藝流程見(jiàn)圖1，電收塵系統(tǒng)主要設(shè)備工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

圖1 備料系統(tǒng)工藝流程圖

2 生產(chǎn)中的問(wèn)題

隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐年擴(kuò)大，銅精礦干燥量大幅提升，而收塵系統(tǒng)已運(yùn)行接近二十年，環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格，外排煙氣含塵濃度偶爾無(wú)法達(dá)標(biāo)。整個(gè)收塵系統(tǒng)漏風(fēng)率較高，特別是干燥窯燃燒室。干燥窯燃燒室拱頂由耐火磚砌筑，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，極易出現(xiàn)裂縫，致使大量煙氣外泄，并且影響整個(gè)收塵系統(tǒng)內(nèi)部負(fù)壓。電場(chǎng)故障率較高，嚴(yán)重影響整體收塵率。動(dòng)力波噴淋壓力較小，噴淋效果較差，噴淋經(jīng)常發(fā)生堵塞。

表1 備料干燥窯尾氣收塵系統(tǒng)主要設(shè)備工藝參數(shù)

3 采取的措施

3.1 對(duì)整個(gè)電收塵系統(tǒng)進(jìn)行密封

將干燥窯燃燒室拱頂由耐火磚砌筑改造成耐火材料一次性澆筑。用20 mm厚鋼板焊接成兩塊內(nèi)部有空腔的弧形體(每塊中間留進(jìn)料口半圓，安裝時(shí)經(jīng)過(guò)機(jī)械暗扣拼接組合成一體)，用Φ18 mm的圓鋼焊接鋼鉤，起鉤澆筑料作用。澆筑時(shí)拱頂下沿使用模板，用拉桿將模板和鋼體弧形體固定，在每塊空腔里灌入澆注料，起到保溫和隔熱作用，在與燃燒室接觸處進(jìn)行密封處理，并在干燥窯頭處與密封圈連接，保證小燃燒室的密封達(dá)到要求。干燥窯燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2。

1-加筋板；2-高強(qiáng)度耐溫澆注料；3-加料孔；4-鋼殼；5-鋼鉤圖2 燃燒濕拱頂結(jié)構(gòu)示意圖

干燥窯燃燒室拱耐火磚出現(xiàn)縫隙應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，確保無(wú)煙外漏。在各設(shè)備連接處全部用保溫棉進(jìn)行密封處理，減少漏風(fēng)率。

3.2 提高電場(chǎng)收塵效率

針對(duì)電場(chǎng)反復(fù)故障，對(duì)3#電場(chǎng)電路板進(jìn)行更換。制定設(shè)備維護(hù)制度，定期對(duì)陰、陽(yáng)極振打裝置清灰、檢查，對(duì)振打軸、瓷軸支撐和刮板機(jī)鏈條進(jìn)行檢查，對(duì)一些使用年久的部分零件進(jìn)行更新和升級(jí)。

3.3 對(duì)動(dòng)力波系統(tǒng)進(jìn)行改造

疏通動(dòng)力波環(huán)形管道，并于易堵塞處安裝法蘭連接，以便經(jīng)?？梢赃M(jìn)行拆卸，進(jìn)行管道金屬礦漿的清理。在動(dòng)力波環(huán)形管道上安裝壓力表、閥門，通過(guò)調(diào)節(jié)壓力、閥門，保證噴頭壓力均勻，控制好動(dòng)力波噴淋效果。在動(dòng)力波溢流液管道前加裝液位調(diào)節(jié)閥門，有效控制溢流液流量，以提高動(dòng)力波收塵效率。安裝變頻控制動(dòng)力波兩臺(tái)循環(huán)泵電機(jī)運(yùn)行。調(diào)節(jié)閥處于全開(kāi)狀態(tài)，兩臺(tái)動(dòng)力波循環(huán)泵的75 kW電機(jī)可自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率，起到變頻節(jié)能的作用，達(dá)到噴淋最佳效果。在動(dòng)力波吸收塔中部開(kāi)孔，定期觀察噴淋的效果。如果出現(xiàn)較多堵塞情況，及時(shí)進(jìn)行清理。發(fā)現(xiàn)噴淋壓力不足，及時(shí)查找原因，確保噴淋正常。

動(dòng)力波洗滌水循環(huán)進(jìn)行噴淋吸塵，水中含雜固量較高。動(dòng)力波循環(huán)水過(guò)濾后可通過(guò)管道排至沉淀池，再鋪設(shè)約300 m Φ108 mm×4.5 mm玻璃管道至2#庫(kù)煙灰池沉淀池，將含銅較高的廢水送至2#庫(kù)煙灰池用廢水浸泡煙灰，充分利用水資源，減少外排污水。動(dòng)力波系統(tǒng)循環(huán)水需要定期補(bǔ)充新水。

3.4 在動(dòng)力波洗滌液中添加起泡物質(zhì)

動(dòng)力波入口煙氣中金屬粉塵較高，為提高動(dòng)力波收塵率，往動(dòng)力波洗滌液中添加不同物質(zhì)，以增加產(chǎn)生的泡沫量和提高洗滌液對(duì)金屬的吸附性。添加物選用常見(jiàn)的洗衣粉和銅選礦中常用的松油、黃藥。

洗衣粉的主要成分是陰離子表面活性劑、烷基苯磺酸鈉和少量非離子表面活性劑，在洗衣粉中加入一些助劑，如磷酸鹽、硅酸鹽、酶等，再經(jīng)混合、噴粉等工藝即制成洗衣粉添加物。此添加物易溶于水中，循環(huán)過(guò)程中容易產(chǎn)生大量泡沫，其含有的陰離子表面活性劑，易和各種金屬物質(zhì)結(jié)合，可以起到一定的吸附作用。

松油作為起泡劑，可在氣- 水界面上降低界面張力，形成小氣泡，進(jìn)一步擴(kuò)大分選界面，在銅的選礦中普遍使用。黃藥可改變粉塵顆粒表面疏水性，使浮游的顆粒黏附于氣泡上，在銅的選礦中廣泛使用。

在一個(gè)生產(chǎn)周期，分批次往洗滌液中一次性加入10 kg三種物質(zhì)，然后每天監(jiān)測(cè)動(dòng)力波出口含塵濃度和測(cè)算動(dòng)力波，一個(gè)生產(chǎn)周期每天平均對(duì)比情況見(jiàn)表2。

從表2中可以看出，添加松油吸收效果最明顯，其次是添加洗衣粉，黃藥效果不明顯。松油主要是產(chǎn)生的大量泡沫，增加了對(duì)金屬粉塵的吸附作用。洗衣粉能產(chǎn)生的泡沫有限，其含起泡劑的成分是少量的。因洗滌液是在強(qiáng)制循環(huán)，洗衣粉陰離子表面活性物質(zhì)與煙氣中的粉塵接觸時(shí)間有限，預(yù)計(jì)沒(méi)有發(fā)揮作用。黃藥能改變洗滌液的疏水性，但吸附效果不是十分明顯。

表2 不同添加物動(dòng)力波收塵系統(tǒng)效率對(duì)比

為進(jìn)一步提高吸附效果和充分利用松油起泡效果，選用松油進(jìn)一步進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。在一個(gè)生產(chǎn)周期中，再做兩次試驗(yàn)。其中一次為一次性加入松油20 kg；另外一次為一次性加入10 kg，每天加入量為2～3 kg，采取點(diǎn)滴加入。每天監(jiān)測(cè)動(dòng)力波出口含塵濃度和測(cè)算動(dòng)力波，一個(gè)生產(chǎn)周期每天平均對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 松油不同加入量及方式動(dòng)力波收塵系統(tǒng)效率對(duì)比

通過(guò)上表可以看出，一次性增加20 kg松油的加入量，并沒(méi)有很明顯提高收塵率。松油在洗滌液過(guò)程中不斷的揮發(fā)和吸附在灰塵表面，會(huì)隨著煙氣外排一部分和混入泥漿一部分，需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，才能保持洗滌液中穩(wěn)定的含量，這樣才能保證動(dòng)力波收塵的穩(wěn)定。

3.5 對(duì)動(dòng)力波系統(tǒng)進(jìn)行定期清理

動(dòng)力波吸附下來(lái)的是大量金屬顆粒，在洗滌液循環(huán)過(guò)程中，極易沉積在動(dòng)力波分離罐子底部和循環(huán)管道中，嚴(yán)重影響洗滌液的流速，應(yīng)定期短時(shí)間停車，對(duì)分離罐子底部和循環(huán)管道進(jìn)行清理。

4 效果分析

通過(guò)上述改造，在干燥窯滿負(fù)荷運(yùn)行情況下，干燥窯系統(tǒng)總收塵率持續(xù)提高，干燥窯尾氣含塵濃度持續(xù)下降，2016年總收塵率和尾氣含塵濃度見(jiàn)圖3。

圖3 2016年各月份總收塵率和尾氣含塵濃度

通過(guò)圖3可以明顯看出總收塵率在年底到達(dá)了97.5%，尾氣含塵濃度已下降至61 mg/Nm3，對(duì)比年初已經(jīng)有了大幅改善，完全滿足環(huán)保要求的外排標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)論

大冶有色冶煉廠在不進(jìn)行大規(guī)模的投資和改造下，對(duì)現(xiàn)有的備料電收塵系統(tǒng)進(jìn)行改造，大幅提升了收塵效率，尾氣含塵濃度已下降至61 mg/Nm3，滿足環(huán)保外排煙氣含塵濃度≤80 mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)要求。改造措施包括：對(duì)干燥窯燃燒室拱頂使用耐火材料一次性澆筑，加強(qiáng)燃燒室的密封性能，減少漏風(fēng)率；對(duì)電收塵系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，并加強(qiáng)日常檢查及維護(hù)，減輕動(dòng)力波需要吸塵的量；對(duì)動(dòng)力波系統(tǒng)進(jìn)行改造，并加強(qiáng)清理作業(yè)，確保了動(dòng)力波的噴淋效果；在動(dòng)力波洗滌液中添加起泡物質(zhì)，增加動(dòng)力波泡沫產(chǎn)生量，從而增強(qiáng)對(duì)各種金屬粉塵的吸附效果。此次改造成功對(duì)其他老舊電收塵系統(tǒng)的改造有一定的借鑒意義。