某密閉鼓風(fēng)爐尾氣含硫達(dá)標(biāo)排放治理綜述

蘇鳳來

（紫金礦業(yè)集團(tuán)穆索諾伊礦業(yè)簡易股份有限公司，剛果（金） 科盧韋齊）

金屬銅的密度為8.92 g/cm3，熔點(diǎn)為1 083℃。因其獨(dú)特的物理和化學(xué)性能，金屬銅被廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)和國防軍工等領(lǐng)域。例如，銅具有較高的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，抗張強(qiáng)度大，有利于熔接，并具有延展性、可塑性、抗蝕性，能與鉛、鋅、錳、錫、鋁、鎳、鈷、鐵等金屬形成合金。剛果（金）盛產(chǎn)有色金屬和稀有金屬，鈷、錳、鈾、鉭、錫、銅、鋅、鍺、鎘的儲量均居世界前列。剛果（金）的氧化銅礦資源儲量豐富，并且品位較高。為響應(yīng)國家“走出去”戰(zhàn)略的號召，某礦業(yè)集團(tuán)于2014年12月收購了剛果（金）某礦業(yè)公司，成為其控股股東。

該礦業(yè)公司自有礦山以氧化銅為主，經(jīng)浮選產(chǎn)生的氧化銅品位達(dá)到23%，采用兩臺11.6 m2的密閉鼓風(fēng)爐熔煉后生產(chǎn)粗銅和冰銅，并回收煙塵。尾氣經(jīng)重力和離心力收塵后，再經(jīng)過動力波酸堿中和收塵、除硫排放。雖然剛果（金）對環(huán)保監(jiān)管力度一直不大，但該礦業(yè)公司所屬的母公司在國內(nèi)具有較高的環(huán)保意識，要求下屬所有礦山必須以高標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)開發(fā)礦山，尊重項(xiàng)目所屬國的環(huán)保政策和《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》。因此，該礦業(yè)公司要求某密閉鼓風(fēng)爐的尾氣含硫必須達(dá)標(biāo)排放。初步檢測，尾氣含硫量達(dá)到了600 g/Nm3。經(jīng)綜合分析尾氣的硫來源之后，通過控制氧化銅精礦含硫量、優(yōu)化動力波噴淋結(jié)構(gòu)、豐富藥劑品種、提高溶液pH 值等措施后，尾氣處理后的含硫量已降至200 mg/Nm3[1-4]。

1 硫的來源

尾氣中的硫主要來源于原料和輔料，該密閉鼓風(fēng)爐為空氣熔煉，脫硫率較低，僅有40%左右，因此源頭引入的硫低會使得尾氣中的硫含量相應(yīng)減少。硫主要來源于銅精礦和焦炭，二者主要成分如表1、表2所示。

表1 銅精礦成分

表2 焦炭組分

因剛果（金）缺少煤礦資源，使用的焦炭主要從津巴布韋采購，受貨源不充足影響，該公司很難在議價(jià)時(shí)進(jìn)一步降低焦炭中的硫含量。因此，減少源頭硫的引入主要依靠降低精礦中的硫含量。浮選廠通過改造工藝，加大硫化礦的浮選，減少其進(jìn)入后續(xù)浮選作業(yè)，可有效將氧化銅精礦中的硫進(jìn)一步控制在0.5%以內(nèi)。

2 工藝流程

生產(chǎn)所需銅精礦均來自公司選礦廠自產(chǎn)的氧化銅精礦，由精礦皮帶輸送機(jī)送至爐頂梭式布料皮帶，將精礦裝入爐內(nèi)。石灰石、焦炭由裝載機(jī)從堆場鏟運(yùn)到輔料上料斗，分別經(jīng)計(jì)量斗至上料皮帶，由上料皮帶將輔料運(yùn)送到爐頂梭式布料皮帶，將輔料裝入爐內(nèi)。

尾氣由沉降室進(jìn)行初步沉降，再至旋風(fēng)收塵器收塵，最后送往動力波尾氣洗滌器，洗滌后的尾氣經(jīng)27 m 煙囪放空。洗滌水經(jīng)6 m 濃密機(jī)分離，底流壓濾后濾餅統(tǒng)一回收，濾液及上清液循環(huán)使用?；厥盏臒焿m外售。流程如圖1所示。

圖1 密閉鼓風(fēng)爐工藝流程

3 片堿替代純堿

最初設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到使用安全性和經(jīng)濟(jì)性，動力波堿液使用的是純堿。后在純堿使用的基礎(chǔ)上，使用片堿代替純堿，并對比兩種堿液中和后的尾氣含硫數(shù)據(jù)，如表3所示。

從表3 數(shù)據(jù)可以看出，使用片堿中和尾氣后，SO2含硫明顯下降，都能控制在200 mg/Nm3范圍內(nèi)，然而片堿的單價(jià)是純堿的1.8 倍，因此，使用片堿只能成為最后的備選方案，或者當(dāng)精礦中的硫含量增高時(shí)，作為替代方案。

4 系統(tǒng)和操作優(yōu)化

4.1 對動力波尾氣處理系統(tǒng)進(jìn)行技改優(yōu)化

尾氣配置的收塵系統(tǒng)，在進(jìn)入動力波之前只有換熱沉降室和旋風(fēng)收塵器收塵，進(jìn)入動力波系統(tǒng)的含塵量經(jīng)常超過200 mg/Nm3。目前，一套動力波系統(tǒng)只配置一臺60 m2的板框壓濾機(jī)，循環(huán)液在沉降池沉淀后底流開路能力不足，經(jīng)常造成動力波循環(huán)液含固量超標(biāo)，導(dǎo)致動力波填料塔噴頭及各支管堵塞，影響循環(huán)液噴淋量，進(jìn)一步造成填料堵塞，最終使得填料塔氣液接觸面和停留時(shí)間不夠，影響填料塔脫硫除塵效果。

表3 分別使用片堿和純堿處理尾氣后的含硫數(shù)據(jù)

通過多次開專題會研究和投產(chǎn)后的生產(chǎn)實(shí)踐，對動力波系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化技改，2019年2月利用1 號爐大修，對動力波循環(huán)槽、填料塔和沉降池增加共6 個(gè)大型底部排泥口，在循環(huán)液含固量過高時(shí)進(jìn)行底部排泥，填料塔內(nèi)所有噴頭支管由原設(shè)計(jì)固定式改成法蘭連接式，便于支管和噴頭堵塞時(shí)停風(fēng)拆卸清理，在填料塔尾氣出口增加鋪沫器鋪集尾氣含塵和循環(huán)液滴，通過大修后開爐生產(chǎn)實(shí)踐和3月份的尾氣監(jiān)測，效果良好，動力波處理后尾氣可以達(dá)標(biāo)排放。2 號爐也借鑒1 號爐的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了改造。

4.2 提高動力波溶液pH

將動力波循環(huán)液pH 值由之前的7以上提高到8以上，提高循環(huán)液吸收尾氣中二氧化硫的效率。

4.3 定期清理煙道出口積塵

每周定期清理煙道的煙塵，在保證鼓風(fēng)爐加料器不產(chǎn)生一氧化碳尾氣外溢的前提下降低煙道出口負(fù)壓，防止煙塵后移量增大，引起動力波系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.4 做好動力波填料塔噴淋量的管理

每個(gè)動力波噴淋塔共安裝322 個(gè)螺旋噴嘴用于噴淋堿液處理S02，溶液為循環(huán)使用造成含固量累計(jì)，而原設(shè)計(jì)配置的壓濾機(jī)過濾面積小造成循環(huán)液含固物開路不足，進(jìn)而堵塞部分管道、噴頭和填料。

現(xiàn)定期在每月停風(fēng)維修渣口時(shí)打開噴淋塔人孔蓋檢查噴嘴堵塞情況，一旦發(fā)現(xiàn)堵塞數(shù)量超過10%，按照計(jì)劃于6 d 后延長停風(fēng)時(shí)間予以清洗疏通和更換。

4.5 對填料塔格柵壓差進(jìn)行24 h 監(jiān)測

動力波填料塔現(xiàn)場已技改優(yōu)化安裝氣體壓力計(jì)，24 h 在線監(jiān)測格柵堵塞情況，當(dāng)格柵壓差超過600 Pa時(shí)，將停風(fēng)對格柵填料進(jìn)行清理和更換，保證填料塔氣液的接觸面積和時(shí)間。

4.6 強(qiáng)化精細(xì)化操作

每班做好沉降池底流的壓濾，及時(shí)開路循環(huán)液中的固體顆粒物，如果發(fā)現(xiàn)循環(huán)液特別渾濁，適當(dāng)進(jìn)行各循環(huán)槽底部排污，確保沉降池溢流液的含固量不超標(biāo)。

4.7 采取以上優(yōu)化后的尾氣排放含硫情況

在采取以上優(yōu)化措施后，對處理前后的尾氣含硫情況進(jìn)行再次檢測，檢測發(fā)現(xiàn)尾氣中硫已能控制在300 mg/Nm3以下，具體數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 采取優(yōu)化措施后尾氣含硫數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

密閉鼓風(fēng)爐處理銅精礦，尾氣中的硫主要來源于原料和輔料，但有時(shí)因市場供需關(guān)系，不能有效降低輔料中的硫，只能通過降低原料中的硫來減少源頭硫的引入；片堿溶液處理尾氣中的硫，效果要好于純堿；通過現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)施，在采取相關(guān)優(yōu)化措施后，人們也可以降低尾氣中的硫。